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diseño mecatronicoTRANSCRIPT
Profesor
M en I Serafiacuten Castantildeeda Cedentildeo
ldquoMechatronics is the synergetic integration of mechanical engineering with electronics and intelligent computer control in the design and manufacturing of industrial products and processesrdquo
La accioacuten de dos o maacutes causas cuyo efecto es superior a la suma de los efectos individuales (Real Academia Espantildeola)
La historia de la Mecatroacutenica en Meacutexico inicia a principios de los 90 cuando varias Instituciones de educacioacuten superior ofrecen algunas asignaturas de mecatroacutenica
El teacutermino Mecatroacutenica fue acuntildeado en 1969 por el ingeniero japoneacutes Yakasawa
Los disentildeadores de productos mecatroacutenicos deben crear sistemas mecatroacutenicos muy complejos que integren correctamente componentes eleacutectricos mecaacutenicos e informaacuteticos
El Mecatroacutenico es un liacuteder de proyectos de disentildeo construccioacuten e implantacioacuten de nuevos productos o procesos inteligentes que requieran de conocimientos de mecaacutenica de precisioacuten instrumentacioacuten electroacutenica ingenieriacutea de control y disentildeo computarizado aplicados principalmente a la manufactura servicios y enseres
La mecatroacutenica en el paiacutes ha tenido un explosivo crecimiento nunca antes visto en el paiacutes incomparable con ninguna otra disciplina tanto en el ambiente acadeacutemico puacuteblico y privado mas no asiacute en el ambiente industrial que permanece en teacuterminos generales como una ingenieriacutea desconocida
La importancia de la ingenieriacutea mecatroacutenica reside en que permite la concepcioacuten de la solucioacuten la ingenieriacutea baacutesica la ingenieriacutea de detalle el disentildeo construccioacuten integracioacuten el control la puesta en marcha y validacioacuten en campo bajo normas y pruebas protocolarias
El proyecto mecatroacutenico debe contener bien
identificadas las partes de la ingenieriacutea mecaacutenica electroacutenica de control y computacioacuten que lo componen aunque estas no se encuentren bien acotadas en el contexto del proyecto en general
Caracteriacutesticas comunes de estos productos mecatroacutenicos bull Mecanismo de precisioacuten bull Control de software mediante medios electroacutenicos principalmente
mediante microcomputadores bull Necesarios para tecnologiacutea de produccioacuten precisa y avanzada
bull Ejemplos de productos mecatroacutenicos bull Ejemplos de productos no mecatroacutenicos
Cliente Solo conoce el tipo de producto que desea Estructura Moacutevil
Video Video
PROBLEMA Meacutetodo de disentildeo SOLUCION
Quiero que sea ldquoespectacularrdquo
Primer proyecto bull Peacutendulo Invertido Moacutevil
Proyecto Final bull Sistema de automatizacioacuten
virtual con interaccioacuten usuario-maacutequina
ldquoTodo lo que una persona pueda imaginar otras podraacuten hacerlo realidadrdquo Julio Verne
Actuadores
Acondicionador de sentildeal de
entrada Sensores
Control Acondicionador
de sentildeal de salida
Interfaz
Sistema mecaacutenico
Modelo
Un sensor es un elemento de un sistema mecatroacutenico que detecta la magnitud de un paraacutemetro fiacutesico y lo cambia por una sentildeal que
puede procesar el sistema
Las mediciones se pueden clasificar un dos tipos
1 Mediciones fiacutesicas Presioacuten Temperatura Nivel Vibracioacuten masa densidad etc
2 Mediciones quiacutemicas o de composicioacuten Conductividad Ph concentracioacuten de oxiacutegeno etc
Medicioacuten solo para indicacioacuten son utilizadas para visualizar condiciones de alguna variable
Mediciones de control Son esenciales para la viabilidad econoacutemica seguridad y funcionalidad de un proceso de fabricacioacuten
Mediciones Legales u oficiales Para verificar si el proceso cumple con las normas establecidas
Mediciones Medio Ambientales Para detectar emisiones para proteccioacuten de la gente (convenio de Kioto)
Mediciones de seguridad Sirven para monitorear y evitar condiciones de peligro
telemetro
Turbiedad en el agua Cantidad de jaboacuten disuelto en agua Presioacuten en la llanta de un auto Velocidad de la llanta de un vehiacuteculo Aceleracioacuten de un vehiacuteculo en sus tres direcciones (horizontal
vertical y lateral) Velocidad de una bala La presencia de un vehiacuteculo en la pluma de un estacionamiento Que una manzana este madura
1 Identificar la naturaleza de la medicioacuten requerida variable a ser medida valor nominal rango de valores velocidad de medicioacuten y condiciones del ambiente que los rodea
2 Identificar la naturaleza de la salida requerida por el sensor y determinar el acondicionamiento de sentildeal requerido
3 Identificar los posibles sensores tomando en cuenta factores como rango precisioacuten linealidad requerimiento de potencia mantenimiento robustez costo etc
La sensibilidad de un sensor esta definida como la miacutenima entrada de un paraacutemetro fiacutesico el cual puede provocar un cambio detectable en la salida del sensor
El rango de un sensor define los limites entre los cuales puede variar la entrada esto es el maacuteximo y miacutenimo valor que puede ser medido por el sensor
Rango = Ymax - l ndashYmin l
El error es la diferencia entre el resultado de una medicioacuten y el valor verdadero de la cantidad que se mide
Error = valor medido ndash valor real
El concepto de presicioacuten se refiere al grado de reproductibilidad de una medicioacuten En otras palabras si exactamente el mismo valor fue medido un nuacutemero determinado de veces el sensor es exacto
La exactitud es el grado hasta el cual un valor producido por un sistema de medicioacuten podriacutea estar equivocado Es comuacuten expresar la exactitud como un porcentaje de la salida de rango total
El error de offset de un transductor estaacute definido como el valor de salida cuando la entrada al sensor es cero
La linealidad de un transductores es una expresioacuten en la cual la curva de un sensor difiere de una curva ideal la linealidad se expresa en teacuterminos de porcentaje de no linealidad el cual se define como
Donde
Din (max) maacutexima desviacioacuten a la entrada
IN fs es la maacutexima entrada a escala completa
Los transductores pueden producir distintas salidas de la misma magnitud que se mide si dicha magnitud se obtuvo mediante un incremento o reduccioacuten continuo
Los sensores no cambian su salida inmediatamente cuando al entrada cambia existe un tiempo de respuesta en el que el sensor produce la salida
Los teacuterminos repetibilidad y reproducibilidad se utilizan para describir la capacidad del transductor para producir la misma salida despueacutes de aplicar varias veces el mismo valor de entrada
Repetibilidad = ( val Max ndash val Min obtenido)rango total x 100
La estabilidad de un transductor es su capacidad para producir una salida cuando se emplea para medir una entrada constante en un periodo
Cuando un sensor que produce una salida eleacutectrica se vincula con un circuito electroacutenico es necesario conocer la impedancia de salida dado que esta se va a conectar en serie o en paralelo a dicho circuito
El grado de proteccioacuten IP corresponde al grado de proteccioacuten de las envolventes para materiales eleacutectricos seguacuten las normas EN 60 529 y IEC 529
El coacutedigo IP estaacute formado por dos nuacutemeros caracteriacutesticos (por ejemplo IP
55) a los que se puede antildeadir una letra cuando la proteccioacuten real de las
personas contra el acceso a las partes peligrosas sea mejor que la que
indica la primera cifra (por ejemplo IP 20C)
Ponderacioacuten -2-10+1+2 -2 el peor +2 el mejor
Objetivo Importancia
(0-100) Porcentaje Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3
Sensibilidad + 50 9 2 1 1
Rango + 60 11 -1 2 1
Error - 70 13 0 -1 2
Presicioacuten + 65 12 0 0 -1
Exactitud + 50 9 -1 2 -2
Resolucioacuten + 55 10 -1 2 1
Offset - 10 2 -2 1 -1
Linealidad - 75 14 0 1 2
Tiempo de respuesta - 40 7 -2 -2 2
Costo - 80 14 0 -2 -1
TOTALES 555 100 -030 110 050
bullNo lineales bullResolucioacuten bullVariaciones con respecto a T bullMomento para provocar movimiento
Dispositivo que convierte movimiento en una secuencia de pulsos digitales
2-3-1-0 1-3-2-0
iquestQue es un aceleroacutemetro
Un aceleroacutemetro es un tipo de sensor que nos mide aceleraciones lineales Las aceleraciones con estos sensores se suelen medir utilizando la unidad G que no es maacutes que la unidad de referencia de la aceleracioacuten gravitatoria de la tierra
iquestQue es un eje
Un eje es una direccioacuten del espacio Con dos ejes puedes medir un plano con 3 todo el espacio tridimensional
iquestPero entonces que mide un giroscopio
Un giroscopio mide tambieacuten aceleraciones pero angulares vamos la aceleracioacuten de un giro
Yo lo que quiero es medir la orientacioacuten de un objeto iquestentonces que necesito
Con un aceleroacutemetro de tres ejes y suponiendo el objeto en reposo podemos encontrar su orientacioacuten en el espacio ya que sabiendo que esta sujeto a una aceleracioacuten de 1G y con la ayuda de la trigonometriacutea podemos definir su orientacioacuten solo con las tres medidas de los ejes
iquestY para que sirve un giroscopio
Si giramos alrededor de un eje del aceleroacutemetro no nos variaraacute la medida esto no lo mide el aceleroacutemetro los giros los mide el giroscopio
Si combinamos un aceleroacutemetro de 3 ejes con un giroscopio de tres ejes tendremos perfectamente definida la orientacioacuten de el objeto en el espacio y respecto del espacio (tendriacuteamos un IMU de 6 ejes) Si le antildeadimos ademaacutes una bruacutejula digital o magnetoacutemetro de 3 ejes tambieacuten tendremos la orientacioacuten respecto a los polos magneacuteticos Este sistema completo seria un IMU de 9 ejes
Esta placa tiene un aceleroacutemetro ADXL335 de +- 3G de alta calidad junto con unos condensadores de desacoplo para un oacuteptimo funcionamiento
Criterios de seleccioacuten
Acondicionador de sentildeal
Amplificacioacuten Los amplificadores aumentan el nivel de la sentildeal de entrada para igualar el rango del convertidor analoacutegico a digital (ADC) y de esta manera aumentar la resolucioacuten y sensibilidad de las medidas Ademaacutes el usar acondicionamiento de sentildeales externo ubicado cerca del la fuente de sentildeal o transductor mejora el ratio de sentildeal-a-ruido elevando el nivel de sentildeal antes de se vea afectada por el ruido ambiental
Atenuacioacuten Atenuacioacuten el opuesto de amplificacioacuten es necesario cuando los voltajes que seraacuten digitalizados estaacuten fuera del rango de entrada del digitalizador Esta forma de acondicionamiento de sentildeales disminuye la amplitud de la sentildeal de entrada de tal manera que la sentildeal condicionada estaacute dentro del rango ADC La atenuacioacuten es necesaria para medir altos voltajes
Aislamiento Los dispositivos de acondicionamiento de sentildeales aislados pasan la sentildeal de su fuente al dispositivo de medida sin una conexioacuten fiacutesica usando teacutecnicas de transformador oacutepticas o de acoplamiento capacitivo Ademaacutes de romper los lazos de tierra el aislamiento bloquea picos de alto voltaje y rechaza alto voltaje en modo comuacuten y asiacute protege a los operadores y el valioso equipo de medida
Multiplexado Con el multiplexado un sistema de medida puede enrutar en secuencia muacuteltiples sentildeales a un solo digitalizador ademaacutes de brindar una manera rentable de incrementar la cuenta de canales del sistema Normalmente se necesita multiplexado para todas las aplicaciones de muchos canales
Filtrado El filtrado rechaza ruido no deseado dentro de un cierto rango de frecuencia Casi todas las aplicaciones de adquisicioacuten de datos estaacuten sujetas a ciertos niveles de ruido de 50 oacute 60 Hz producidos por liacuteneas de potencia o maquinaria La mayoriacutea de los acondicionadores de sentildeales incluyen filtros de paso bajo especiacuteficamente disentildeados para brindar maacuteximo rechazo de ruido de 50 a 60 Hz
Excitacioacuten Algunos transductores requieren de excitacioacuten Por ejemplo galgas extensiomeacutetricas termistores y RTDs requieren sentildeales externas de excitacioacuten de voltaje o corriente Las medidas de RTDs y termistores generalmente se toman con una fuente de corriente que convierte la variacioacuten en resistencia a un voltaje que puede ser medido Las galgas extensiomeacutetricas que son dispositivos de muy baja resistencia generalmente son usadas en la configuracioacuten de puente Wheatstone con una fuente de excitacioacuten de voltaje
Compensacioacuten de unioacuten friacutea La compensacioacuten de unioacuten friacutea es una tecnologiacutea que se requiere para medidas exactas de termopares Cada vez que un termopar es conectado a un sistema de adquisicioacuten de datos usted debe saber la temperatura que hay en el punto de conexioacuten (ya que esta unioacuten representa otro termopar al medir y generamente inyecta un desfase a su medida) para calcular la temperatura real que su termopar estaacute midiendo
Strain Gauges son dispositivos semiconductores en los cuales la resistencia varia con la deformacioacuten
GF = (ΔRR)(ΔLL) = (ΔRR)ε El factor de medida GF para los Straing Gauges maacutes comunes es de GF=2
Cual seriacutea el mejor acondicionador de sentildeal para una celda de carga (strain gauge) con resistencia nominal de 3000 Ohms y requiere ser conectado al DAC de un microcontrolador el cual puede realizar conversiones de 0-5 Volts
Es claro que cuando la relacioacuten de R1R2=R3R4 el voltaje de salida es cero
Si estas condiciones se cumplen se dice que el puente esta balanceado
Cualquier cambio en alguna de las resistencias provocara un voltaje diferente de cero en las terminales del puente
iquest Y despueacutes del puente
Los sensores pueden ser clasificados en
Sensores autoexitados Pueden no necesitar fuente externa de tensioacuten o de corriente para poder ser leiacutedos por el sistema (Ejemplo Termopares)
Sensores excitados exteriormente Son
sensores que necesitan fuente de alimentacioacuten (Strain Gauges RTD etc)
ldquoResulta praacutecticamente imposible lograr implementar un ambiente o entorno libre de
ruido eleacutectrico oacute electromagneacuteticordquo pero en la praacutectica existen soluciones para
controlar y eliminar casi completamente el ruido usar cable blindado o de par trenzado promediar la medicioacuten filtrar la sentildeal o hacer una conexioacuten diferencial de bajas sentildeales de tensioacuten al sistema de adquisicioacuten de datos yo control
Para analizar como reducir el ruido y con queacute teacutecnicas primero es conveniente estudiar el origen del mismo y como afecta a la sentildeal del sensor
Ruido de origen capacitivo o acoplamiento
capacitivo baacutesicamente es ruido producido por las cargas electrostaacuteticas este ruido acopla capacitivamente con el sensor con el acondicionador de sentildeal o con el cable que une al sistema de adquisicioacuten de datos
Ruido de origen magneacutetico o acoplamiento magneacutetico Corrientes inducidas que generan interferencias oacute disturbios en los conductores de las sentildeales por eso es importante enviar por bandejas separadas cables de energiacutea y de sentildeal
Lazos de tierra Otras fuentes de transitorios de tensioacuten Ruido
puede aparecer directamente en el cableado de la sentildeal del sensor al sistema de adquisicioacuten de datos como puede ser EMI (Interferencia Electromagneacutetica) la cual proviene principalmente de los radiotransmisores
Blindaje Para disminuir oacute eliminar la interferencia producida por el acoplamiento capacitivo y para ayudar a disminuir la EMI El blindaje tiene que ser conectado a la tierra en el extremo de las liacuteneas de informacioacuten o acondicionador de sentildeal pero tener cuidado de no formar lazos de tierras por lo que solo hay que conectar la tierra en un solo punto
Cable de par trenzado En muchos casos es imposible poner blindaje en un solo punto a tierra por ejemplo cuando el cable tiene blindaje expuesto Juntando los pares y trenzaacutendolos al azar se anulan entre siacute las diferencias e potencial o voltajes inducidos en el cable cuando se el mismo se encuentra en presencia de un campo magneacutetico
Aislacioacuten La aislacioacuten entre las distintas etapas entre las distintas etapas de un sistema de adquisicioacuten de datos Conceptualmente la aislacioacuten se puede definir como la separacioacuten de una sentildeal eleacutectrica de otra para prevenir interacciones no deseadas entre ambas sentildeales
Otra finalidad de la aislacioacuten es la de proteccioacuten de los sistemas de adquisicioacuten de datos
Conexioacuten diferencial Los amplificados operacionales cuando
trabajan con una entrada diferencial suelen tener un muy elevado CMRR que idealmente tenderiacutea a infinito Esto significa que las sentildeales que se inducen por igual a ambos conductores de la entrada del Amplificador Operacional no sean amplificadas de lo Anterior se concluye que otra forma de evitar el ruido es usar acondicionadores de sentildeal con entradas diferenciales o tarjetas de adquisicioacuten de datos con entrada diferencial
Meacutetodos por hardware Filtros pasivos Filtros activos
Meacutetodos por software Meacutetodo de promediacioacuten como el ruido es
aleatorio promediar estos valores estadiacutesticamente como el ruido es aleatorio se eliminaraacute uno con otro
El meacutetodo de promediacioacuten puede eliminar el ruido en proporcioacuten a la raiacutez cuadrada del nuacutemero de muestras promediadas Este tipo de meacutetodo se utiliza para sentildeales de variacioacuten lenta como temperatura humedad presioacuten caudal esfuerzo etc
ADC y DAC
La mayoriacutea de los controladores son implementados en dispositivos digitales
MC computadoras etc
Al tratarse de un sistema digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes
SISTEMA DE CONTROL DIGITAL
DAC ADC
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
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j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
ldquoMechatronics is the synergetic integration of mechanical engineering with electronics and intelligent computer control in the design and manufacturing of industrial products and processesrdquo
La accioacuten de dos o maacutes causas cuyo efecto es superior a la suma de los efectos individuales (Real Academia Espantildeola)
La historia de la Mecatroacutenica en Meacutexico inicia a principios de los 90 cuando varias Instituciones de educacioacuten superior ofrecen algunas asignaturas de mecatroacutenica
El teacutermino Mecatroacutenica fue acuntildeado en 1969 por el ingeniero japoneacutes Yakasawa
Los disentildeadores de productos mecatroacutenicos deben crear sistemas mecatroacutenicos muy complejos que integren correctamente componentes eleacutectricos mecaacutenicos e informaacuteticos
El Mecatroacutenico es un liacuteder de proyectos de disentildeo construccioacuten e implantacioacuten de nuevos productos o procesos inteligentes que requieran de conocimientos de mecaacutenica de precisioacuten instrumentacioacuten electroacutenica ingenieriacutea de control y disentildeo computarizado aplicados principalmente a la manufactura servicios y enseres
La mecatroacutenica en el paiacutes ha tenido un explosivo crecimiento nunca antes visto en el paiacutes incomparable con ninguna otra disciplina tanto en el ambiente acadeacutemico puacuteblico y privado mas no asiacute en el ambiente industrial que permanece en teacuterminos generales como una ingenieriacutea desconocida
La importancia de la ingenieriacutea mecatroacutenica reside en que permite la concepcioacuten de la solucioacuten la ingenieriacutea baacutesica la ingenieriacutea de detalle el disentildeo construccioacuten integracioacuten el control la puesta en marcha y validacioacuten en campo bajo normas y pruebas protocolarias
El proyecto mecatroacutenico debe contener bien
identificadas las partes de la ingenieriacutea mecaacutenica electroacutenica de control y computacioacuten que lo componen aunque estas no se encuentren bien acotadas en el contexto del proyecto en general
Caracteriacutesticas comunes de estos productos mecatroacutenicos bull Mecanismo de precisioacuten bull Control de software mediante medios electroacutenicos principalmente
mediante microcomputadores bull Necesarios para tecnologiacutea de produccioacuten precisa y avanzada
bull Ejemplos de productos mecatroacutenicos bull Ejemplos de productos no mecatroacutenicos
Cliente Solo conoce el tipo de producto que desea Estructura Moacutevil
Video Video
PROBLEMA Meacutetodo de disentildeo SOLUCION
Quiero que sea ldquoespectacularrdquo
Primer proyecto bull Peacutendulo Invertido Moacutevil
Proyecto Final bull Sistema de automatizacioacuten
virtual con interaccioacuten usuario-maacutequina
ldquoTodo lo que una persona pueda imaginar otras podraacuten hacerlo realidadrdquo Julio Verne
Actuadores
Acondicionador de sentildeal de
entrada Sensores
Control Acondicionador
de sentildeal de salida
Interfaz
Sistema mecaacutenico
Modelo
Un sensor es un elemento de un sistema mecatroacutenico que detecta la magnitud de un paraacutemetro fiacutesico y lo cambia por una sentildeal que
puede procesar el sistema
Las mediciones se pueden clasificar un dos tipos
1 Mediciones fiacutesicas Presioacuten Temperatura Nivel Vibracioacuten masa densidad etc
2 Mediciones quiacutemicas o de composicioacuten Conductividad Ph concentracioacuten de oxiacutegeno etc
Medicioacuten solo para indicacioacuten son utilizadas para visualizar condiciones de alguna variable
Mediciones de control Son esenciales para la viabilidad econoacutemica seguridad y funcionalidad de un proceso de fabricacioacuten
Mediciones Legales u oficiales Para verificar si el proceso cumple con las normas establecidas
Mediciones Medio Ambientales Para detectar emisiones para proteccioacuten de la gente (convenio de Kioto)
Mediciones de seguridad Sirven para monitorear y evitar condiciones de peligro
telemetro
Turbiedad en el agua Cantidad de jaboacuten disuelto en agua Presioacuten en la llanta de un auto Velocidad de la llanta de un vehiacuteculo Aceleracioacuten de un vehiacuteculo en sus tres direcciones (horizontal
vertical y lateral) Velocidad de una bala La presencia de un vehiacuteculo en la pluma de un estacionamiento Que una manzana este madura
1 Identificar la naturaleza de la medicioacuten requerida variable a ser medida valor nominal rango de valores velocidad de medicioacuten y condiciones del ambiente que los rodea
2 Identificar la naturaleza de la salida requerida por el sensor y determinar el acondicionamiento de sentildeal requerido
3 Identificar los posibles sensores tomando en cuenta factores como rango precisioacuten linealidad requerimiento de potencia mantenimiento robustez costo etc
La sensibilidad de un sensor esta definida como la miacutenima entrada de un paraacutemetro fiacutesico el cual puede provocar un cambio detectable en la salida del sensor
El rango de un sensor define los limites entre los cuales puede variar la entrada esto es el maacuteximo y miacutenimo valor que puede ser medido por el sensor
Rango = Ymax - l ndashYmin l
El error es la diferencia entre el resultado de una medicioacuten y el valor verdadero de la cantidad que se mide
Error = valor medido ndash valor real
El concepto de presicioacuten se refiere al grado de reproductibilidad de una medicioacuten En otras palabras si exactamente el mismo valor fue medido un nuacutemero determinado de veces el sensor es exacto
La exactitud es el grado hasta el cual un valor producido por un sistema de medicioacuten podriacutea estar equivocado Es comuacuten expresar la exactitud como un porcentaje de la salida de rango total
El error de offset de un transductor estaacute definido como el valor de salida cuando la entrada al sensor es cero
La linealidad de un transductores es una expresioacuten en la cual la curva de un sensor difiere de una curva ideal la linealidad se expresa en teacuterminos de porcentaje de no linealidad el cual se define como
Donde
Din (max) maacutexima desviacioacuten a la entrada
IN fs es la maacutexima entrada a escala completa
Los transductores pueden producir distintas salidas de la misma magnitud que se mide si dicha magnitud se obtuvo mediante un incremento o reduccioacuten continuo
Los sensores no cambian su salida inmediatamente cuando al entrada cambia existe un tiempo de respuesta en el que el sensor produce la salida
Los teacuterminos repetibilidad y reproducibilidad se utilizan para describir la capacidad del transductor para producir la misma salida despueacutes de aplicar varias veces el mismo valor de entrada
Repetibilidad = ( val Max ndash val Min obtenido)rango total x 100
La estabilidad de un transductor es su capacidad para producir una salida cuando se emplea para medir una entrada constante en un periodo
Cuando un sensor que produce una salida eleacutectrica se vincula con un circuito electroacutenico es necesario conocer la impedancia de salida dado que esta se va a conectar en serie o en paralelo a dicho circuito
El grado de proteccioacuten IP corresponde al grado de proteccioacuten de las envolventes para materiales eleacutectricos seguacuten las normas EN 60 529 y IEC 529
El coacutedigo IP estaacute formado por dos nuacutemeros caracteriacutesticos (por ejemplo IP
55) a los que se puede antildeadir una letra cuando la proteccioacuten real de las
personas contra el acceso a las partes peligrosas sea mejor que la que
indica la primera cifra (por ejemplo IP 20C)
Ponderacioacuten -2-10+1+2 -2 el peor +2 el mejor
Objetivo Importancia
(0-100) Porcentaje Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3
Sensibilidad + 50 9 2 1 1
Rango + 60 11 -1 2 1
Error - 70 13 0 -1 2
Presicioacuten + 65 12 0 0 -1
Exactitud + 50 9 -1 2 -2
Resolucioacuten + 55 10 -1 2 1
Offset - 10 2 -2 1 -1
Linealidad - 75 14 0 1 2
Tiempo de respuesta - 40 7 -2 -2 2
Costo - 80 14 0 -2 -1
TOTALES 555 100 -030 110 050
bullNo lineales bullResolucioacuten bullVariaciones con respecto a T bullMomento para provocar movimiento
Dispositivo que convierte movimiento en una secuencia de pulsos digitales
2-3-1-0 1-3-2-0
iquestQue es un aceleroacutemetro
Un aceleroacutemetro es un tipo de sensor que nos mide aceleraciones lineales Las aceleraciones con estos sensores se suelen medir utilizando la unidad G que no es maacutes que la unidad de referencia de la aceleracioacuten gravitatoria de la tierra
iquestQue es un eje
Un eje es una direccioacuten del espacio Con dos ejes puedes medir un plano con 3 todo el espacio tridimensional
iquestPero entonces que mide un giroscopio
Un giroscopio mide tambieacuten aceleraciones pero angulares vamos la aceleracioacuten de un giro
Yo lo que quiero es medir la orientacioacuten de un objeto iquestentonces que necesito
Con un aceleroacutemetro de tres ejes y suponiendo el objeto en reposo podemos encontrar su orientacioacuten en el espacio ya que sabiendo que esta sujeto a una aceleracioacuten de 1G y con la ayuda de la trigonometriacutea podemos definir su orientacioacuten solo con las tres medidas de los ejes
iquestY para que sirve un giroscopio
Si giramos alrededor de un eje del aceleroacutemetro no nos variaraacute la medida esto no lo mide el aceleroacutemetro los giros los mide el giroscopio
Si combinamos un aceleroacutemetro de 3 ejes con un giroscopio de tres ejes tendremos perfectamente definida la orientacioacuten de el objeto en el espacio y respecto del espacio (tendriacuteamos un IMU de 6 ejes) Si le antildeadimos ademaacutes una bruacutejula digital o magnetoacutemetro de 3 ejes tambieacuten tendremos la orientacioacuten respecto a los polos magneacuteticos Este sistema completo seria un IMU de 9 ejes
Esta placa tiene un aceleroacutemetro ADXL335 de +- 3G de alta calidad junto con unos condensadores de desacoplo para un oacuteptimo funcionamiento
Criterios de seleccioacuten
Acondicionador de sentildeal
Amplificacioacuten Los amplificadores aumentan el nivel de la sentildeal de entrada para igualar el rango del convertidor analoacutegico a digital (ADC) y de esta manera aumentar la resolucioacuten y sensibilidad de las medidas Ademaacutes el usar acondicionamiento de sentildeales externo ubicado cerca del la fuente de sentildeal o transductor mejora el ratio de sentildeal-a-ruido elevando el nivel de sentildeal antes de se vea afectada por el ruido ambiental
Atenuacioacuten Atenuacioacuten el opuesto de amplificacioacuten es necesario cuando los voltajes que seraacuten digitalizados estaacuten fuera del rango de entrada del digitalizador Esta forma de acondicionamiento de sentildeales disminuye la amplitud de la sentildeal de entrada de tal manera que la sentildeal condicionada estaacute dentro del rango ADC La atenuacioacuten es necesaria para medir altos voltajes
Aislamiento Los dispositivos de acondicionamiento de sentildeales aislados pasan la sentildeal de su fuente al dispositivo de medida sin una conexioacuten fiacutesica usando teacutecnicas de transformador oacutepticas o de acoplamiento capacitivo Ademaacutes de romper los lazos de tierra el aislamiento bloquea picos de alto voltaje y rechaza alto voltaje en modo comuacuten y asiacute protege a los operadores y el valioso equipo de medida
Multiplexado Con el multiplexado un sistema de medida puede enrutar en secuencia muacuteltiples sentildeales a un solo digitalizador ademaacutes de brindar una manera rentable de incrementar la cuenta de canales del sistema Normalmente se necesita multiplexado para todas las aplicaciones de muchos canales
Filtrado El filtrado rechaza ruido no deseado dentro de un cierto rango de frecuencia Casi todas las aplicaciones de adquisicioacuten de datos estaacuten sujetas a ciertos niveles de ruido de 50 oacute 60 Hz producidos por liacuteneas de potencia o maquinaria La mayoriacutea de los acondicionadores de sentildeales incluyen filtros de paso bajo especiacuteficamente disentildeados para brindar maacuteximo rechazo de ruido de 50 a 60 Hz
Excitacioacuten Algunos transductores requieren de excitacioacuten Por ejemplo galgas extensiomeacutetricas termistores y RTDs requieren sentildeales externas de excitacioacuten de voltaje o corriente Las medidas de RTDs y termistores generalmente se toman con una fuente de corriente que convierte la variacioacuten en resistencia a un voltaje que puede ser medido Las galgas extensiomeacutetricas que son dispositivos de muy baja resistencia generalmente son usadas en la configuracioacuten de puente Wheatstone con una fuente de excitacioacuten de voltaje
Compensacioacuten de unioacuten friacutea La compensacioacuten de unioacuten friacutea es una tecnologiacutea que se requiere para medidas exactas de termopares Cada vez que un termopar es conectado a un sistema de adquisicioacuten de datos usted debe saber la temperatura que hay en el punto de conexioacuten (ya que esta unioacuten representa otro termopar al medir y generamente inyecta un desfase a su medida) para calcular la temperatura real que su termopar estaacute midiendo
Strain Gauges son dispositivos semiconductores en los cuales la resistencia varia con la deformacioacuten
GF = (ΔRR)(ΔLL) = (ΔRR)ε El factor de medida GF para los Straing Gauges maacutes comunes es de GF=2
Cual seriacutea el mejor acondicionador de sentildeal para una celda de carga (strain gauge) con resistencia nominal de 3000 Ohms y requiere ser conectado al DAC de un microcontrolador el cual puede realizar conversiones de 0-5 Volts
Es claro que cuando la relacioacuten de R1R2=R3R4 el voltaje de salida es cero
Si estas condiciones se cumplen se dice que el puente esta balanceado
Cualquier cambio en alguna de las resistencias provocara un voltaje diferente de cero en las terminales del puente
iquest Y despueacutes del puente
Los sensores pueden ser clasificados en
Sensores autoexitados Pueden no necesitar fuente externa de tensioacuten o de corriente para poder ser leiacutedos por el sistema (Ejemplo Termopares)
Sensores excitados exteriormente Son
sensores que necesitan fuente de alimentacioacuten (Strain Gauges RTD etc)
ldquoResulta praacutecticamente imposible lograr implementar un ambiente o entorno libre de
ruido eleacutectrico oacute electromagneacuteticordquo pero en la praacutectica existen soluciones para
controlar y eliminar casi completamente el ruido usar cable blindado o de par trenzado promediar la medicioacuten filtrar la sentildeal o hacer una conexioacuten diferencial de bajas sentildeales de tensioacuten al sistema de adquisicioacuten de datos yo control
Para analizar como reducir el ruido y con queacute teacutecnicas primero es conveniente estudiar el origen del mismo y como afecta a la sentildeal del sensor
Ruido de origen capacitivo o acoplamiento
capacitivo baacutesicamente es ruido producido por las cargas electrostaacuteticas este ruido acopla capacitivamente con el sensor con el acondicionador de sentildeal o con el cable que une al sistema de adquisicioacuten de datos
Ruido de origen magneacutetico o acoplamiento magneacutetico Corrientes inducidas que generan interferencias oacute disturbios en los conductores de las sentildeales por eso es importante enviar por bandejas separadas cables de energiacutea y de sentildeal
Lazos de tierra Otras fuentes de transitorios de tensioacuten Ruido
puede aparecer directamente en el cableado de la sentildeal del sensor al sistema de adquisicioacuten de datos como puede ser EMI (Interferencia Electromagneacutetica) la cual proviene principalmente de los radiotransmisores
Blindaje Para disminuir oacute eliminar la interferencia producida por el acoplamiento capacitivo y para ayudar a disminuir la EMI El blindaje tiene que ser conectado a la tierra en el extremo de las liacuteneas de informacioacuten o acondicionador de sentildeal pero tener cuidado de no formar lazos de tierras por lo que solo hay que conectar la tierra en un solo punto
Cable de par trenzado En muchos casos es imposible poner blindaje en un solo punto a tierra por ejemplo cuando el cable tiene blindaje expuesto Juntando los pares y trenzaacutendolos al azar se anulan entre siacute las diferencias e potencial o voltajes inducidos en el cable cuando se el mismo se encuentra en presencia de un campo magneacutetico
Aislacioacuten La aislacioacuten entre las distintas etapas entre las distintas etapas de un sistema de adquisicioacuten de datos Conceptualmente la aislacioacuten se puede definir como la separacioacuten de una sentildeal eleacutectrica de otra para prevenir interacciones no deseadas entre ambas sentildeales
Otra finalidad de la aislacioacuten es la de proteccioacuten de los sistemas de adquisicioacuten de datos
Conexioacuten diferencial Los amplificados operacionales cuando
trabajan con una entrada diferencial suelen tener un muy elevado CMRR que idealmente tenderiacutea a infinito Esto significa que las sentildeales que se inducen por igual a ambos conductores de la entrada del Amplificador Operacional no sean amplificadas de lo Anterior se concluye que otra forma de evitar el ruido es usar acondicionadores de sentildeal con entradas diferenciales o tarjetas de adquisicioacuten de datos con entrada diferencial
Meacutetodos por hardware Filtros pasivos Filtros activos
Meacutetodos por software Meacutetodo de promediacioacuten como el ruido es
aleatorio promediar estos valores estadiacutesticamente como el ruido es aleatorio se eliminaraacute uno con otro
El meacutetodo de promediacioacuten puede eliminar el ruido en proporcioacuten a la raiacutez cuadrada del nuacutemero de muestras promediadas Este tipo de meacutetodo se utiliza para sentildeales de variacioacuten lenta como temperatura humedad presioacuten caudal esfuerzo etc
ADC y DAC
La mayoriacutea de los controladores son implementados en dispositivos digitales
MC computadoras etc
Al tratarse de un sistema digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes
SISTEMA DE CONTROL DIGITAL
DAC ADC
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
La historia de la Mecatroacutenica en Meacutexico inicia a principios de los 90 cuando varias Instituciones de educacioacuten superior ofrecen algunas asignaturas de mecatroacutenica
El teacutermino Mecatroacutenica fue acuntildeado en 1969 por el ingeniero japoneacutes Yakasawa
Los disentildeadores de productos mecatroacutenicos deben crear sistemas mecatroacutenicos muy complejos que integren correctamente componentes eleacutectricos mecaacutenicos e informaacuteticos
El Mecatroacutenico es un liacuteder de proyectos de disentildeo construccioacuten e implantacioacuten de nuevos productos o procesos inteligentes que requieran de conocimientos de mecaacutenica de precisioacuten instrumentacioacuten electroacutenica ingenieriacutea de control y disentildeo computarizado aplicados principalmente a la manufactura servicios y enseres
La mecatroacutenica en el paiacutes ha tenido un explosivo crecimiento nunca antes visto en el paiacutes incomparable con ninguna otra disciplina tanto en el ambiente acadeacutemico puacuteblico y privado mas no asiacute en el ambiente industrial que permanece en teacuterminos generales como una ingenieriacutea desconocida
La importancia de la ingenieriacutea mecatroacutenica reside en que permite la concepcioacuten de la solucioacuten la ingenieriacutea baacutesica la ingenieriacutea de detalle el disentildeo construccioacuten integracioacuten el control la puesta en marcha y validacioacuten en campo bajo normas y pruebas protocolarias
El proyecto mecatroacutenico debe contener bien
identificadas las partes de la ingenieriacutea mecaacutenica electroacutenica de control y computacioacuten que lo componen aunque estas no se encuentren bien acotadas en el contexto del proyecto en general
Caracteriacutesticas comunes de estos productos mecatroacutenicos bull Mecanismo de precisioacuten bull Control de software mediante medios electroacutenicos principalmente
mediante microcomputadores bull Necesarios para tecnologiacutea de produccioacuten precisa y avanzada
bull Ejemplos de productos mecatroacutenicos bull Ejemplos de productos no mecatroacutenicos
Cliente Solo conoce el tipo de producto que desea Estructura Moacutevil
Video Video
PROBLEMA Meacutetodo de disentildeo SOLUCION
Quiero que sea ldquoespectacularrdquo
Primer proyecto bull Peacutendulo Invertido Moacutevil
Proyecto Final bull Sistema de automatizacioacuten
virtual con interaccioacuten usuario-maacutequina
ldquoTodo lo que una persona pueda imaginar otras podraacuten hacerlo realidadrdquo Julio Verne
Actuadores
Acondicionador de sentildeal de
entrada Sensores
Control Acondicionador
de sentildeal de salida
Interfaz
Sistema mecaacutenico
Modelo
Un sensor es un elemento de un sistema mecatroacutenico que detecta la magnitud de un paraacutemetro fiacutesico y lo cambia por una sentildeal que
puede procesar el sistema
Las mediciones se pueden clasificar un dos tipos
1 Mediciones fiacutesicas Presioacuten Temperatura Nivel Vibracioacuten masa densidad etc
2 Mediciones quiacutemicas o de composicioacuten Conductividad Ph concentracioacuten de oxiacutegeno etc
Medicioacuten solo para indicacioacuten son utilizadas para visualizar condiciones de alguna variable
Mediciones de control Son esenciales para la viabilidad econoacutemica seguridad y funcionalidad de un proceso de fabricacioacuten
Mediciones Legales u oficiales Para verificar si el proceso cumple con las normas establecidas
Mediciones Medio Ambientales Para detectar emisiones para proteccioacuten de la gente (convenio de Kioto)
Mediciones de seguridad Sirven para monitorear y evitar condiciones de peligro
telemetro
Turbiedad en el agua Cantidad de jaboacuten disuelto en agua Presioacuten en la llanta de un auto Velocidad de la llanta de un vehiacuteculo Aceleracioacuten de un vehiacuteculo en sus tres direcciones (horizontal
vertical y lateral) Velocidad de una bala La presencia de un vehiacuteculo en la pluma de un estacionamiento Que una manzana este madura
1 Identificar la naturaleza de la medicioacuten requerida variable a ser medida valor nominal rango de valores velocidad de medicioacuten y condiciones del ambiente que los rodea
2 Identificar la naturaleza de la salida requerida por el sensor y determinar el acondicionamiento de sentildeal requerido
3 Identificar los posibles sensores tomando en cuenta factores como rango precisioacuten linealidad requerimiento de potencia mantenimiento robustez costo etc
La sensibilidad de un sensor esta definida como la miacutenima entrada de un paraacutemetro fiacutesico el cual puede provocar un cambio detectable en la salida del sensor
El rango de un sensor define los limites entre los cuales puede variar la entrada esto es el maacuteximo y miacutenimo valor que puede ser medido por el sensor
Rango = Ymax - l ndashYmin l
El error es la diferencia entre el resultado de una medicioacuten y el valor verdadero de la cantidad que se mide
Error = valor medido ndash valor real
El concepto de presicioacuten se refiere al grado de reproductibilidad de una medicioacuten En otras palabras si exactamente el mismo valor fue medido un nuacutemero determinado de veces el sensor es exacto
La exactitud es el grado hasta el cual un valor producido por un sistema de medicioacuten podriacutea estar equivocado Es comuacuten expresar la exactitud como un porcentaje de la salida de rango total
El error de offset de un transductor estaacute definido como el valor de salida cuando la entrada al sensor es cero
La linealidad de un transductores es una expresioacuten en la cual la curva de un sensor difiere de una curva ideal la linealidad se expresa en teacuterminos de porcentaje de no linealidad el cual se define como
Donde
Din (max) maacutexima desviacioacuten a la entrada
IN fs es la maacutexima entrada a escala completa
Los transductores pueden producir distintas salidas de la misma magnitud que se mide si dicha magnitud se obtuvo mediante un incremento o reduccioacuten continuo
Los sensores no cambian su salida inmediatamente cuando al entrada cambia existe un tiempo de respuesta en el que el sensor produce la salida
Los teacuterminos repetibilidad y reproducibilidad se utilizan para describir la capacidad del transductor para producir la misma salida despueacutes de aplicar varias veces el mismo valor de entrada
Repetibilidad = ( val Max ndash val Min obtenido)rango total x 100
La estabilidad de un transductor es su capacidad para producir una salida cuando se emplea para medir una entrada constante en un periodo
Cuando un sensor que produce una salida eleacutectrica se vincula con un circuito electroacutenico es necesario conocer la impedancia de salida dado que esta se va a conectar en serie o en paralelo a dicho circuito
El grado de proteccioacuten IP corresponde al grado de proteccioacuten de las envolventes para materiales eleacutectricos seguacuten las normas EN 60 529 y IEC 529
El coacutedigo IP estaacute formado por dos nuacutemeros caracteriacutesticos (por ejemplo IP
55) a los que se puede antildeadir una letra cuando la proteccioacuten real de las
personas contra el acceso a las partes peligrosas sea mejor que la que
indica la primera cifra (por ejemplo IP 20C)
Ponderacioacuten -2-10+1+2 -2 el peor +2 el mejor
Objetivo Importancia
(0-100) Porcentaje Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3
Sensibilidad + 50 9 2 1 1
Rango + 60 11 -1 2 1
Error - 70 13 0 -1 2
Presicioacuten + 65 12 0 0 -1
Exactitud + 50 9 -1 2 -2
Resolucioacuten + 55 10 -1 2 1
Offset - 10 2 -2 1 -1
Linealidad - 75 14 0 1 2
Tiempo de respuesta - 40 7 -2 -2 2
Costo - 80 14 0 -2 -1
TOTALES 555 100 -030 110 050
bullNo lineales bullResolucioacuten bullVariaciones con respecto a T bullMomento para provocar movimiento
Dispositivo que convierte movimiento en una secuencia de pulsos digitales
2-3-1-0 1-3-2-0
iquestQue es un aceleroacutemetro
Un aceleroacutemetro es un tipo de sensor que nos mide aceleraciones lineales Las aceleraciones con estos sensores se suelen medir utilizando la unidad G que no es maacutes que la unidad de referencia de la aceleracioacuten gravitatoria de la tierra
iquestQue es un eje
Un eje es una direccioacuten del espacio Con dos ejes puedes medir un plano con 3 todo el espacio tridimensional
iquestPero entonces que mide un giroscopio
Un giroscopio mide tambieacuten aceleraciones pero angulares vamos la aceleracioacuten de un giro
Yo lo que quiero es medir la orientacioacuten de un objeto iquestentonces que necesito
Con un aceleroacutemetro de tres ejes y suponiendo el objeto en reposo podemos encontrar su orientacioacuten en el espacio ya que sabiendo que esta sujeto a una aceleracioacuten de 1G y con la ayuda de la trigonometriacutea podemos definir su orientacioacuten solo con las tres medidas de los ejes
iquestY para que sirve un giroscopio
Si giramos alrededor de un eje del aceleroacutemetro no nos variaraacute la medida esto no lo mide el aceleroacutemetro los giros los mide el giroscopio
Si combinamos un aceleroacutemetro de 3 ejes con un giroscopio de tres ejes tendremos perfectamente definida la orientacioacuten de el objeto en el espacio y respecto del espacio (tendriacuteamos un IMU de 6 ejes) Si le antildeadimos ademaacutes una bruacutejula digital o magnetoacutemetro de 3 ejes tambieacuten tendremos la orientacioacuten respecto a los polos magneacuteticos Este sistema completo seria un IMU de 9 ejes
Esta placa tiene un aceleroacutemetro ADXL335 de +- 3G de alta calidad junto con unos condensadores de desacoplo para un oacuteptimo funcionamiento
Criterios de seleccioacuten
Acondicionador de sentildeal
Amplificacioacuten Los amplificadores aumentan el nivel de la sentildeal de entrada para igualar el rango del convertidor analoacutegico a digital (ADC) y de esta manera aumentar la resolucioacuten y sensibilidad de las medidas Ademaacutes el usar acondicionamiento de sentildeales externo ubicado cerca del la fuente de sentildeal o transductor mejora el ratio de sentildeal-a-ruido elevando el nivel de sentildeal antes de se vea afectada por el ruido ambiental
Atenuacioacuten Atenuacioacuten el opuesto de amplificacioacuten es necesario cuando los voltajes que seraacuten digitalizados estaacuten fuera del rango de entrada del digitalizador Esta forma de acondicionamiento de sentildeales disminuye la amplitud de la sentildeal de entrada de tal manera que la sentildeal condicionada estaacute dentro del rango ADC La atenuacioacuten es necesaria para medir altos voltajes
Aislamiento Los dispositivos de acondicionamiento de sentildeales aislados pasan la sentildeal de su fuente al dispositivo de medida sin una conexioacuten fiacutesica usando teacutecnicas de transformador oacutepticas o de acoplamiento capacitivo Ademaacutes de romper los lazos de tierra el aislamiento bloquea picos de alto voltaje y rechaza alto voltaje en modo comuacuten y asiacute protege a los operadores y el valioso equipo de medida
Multiplexado Con el multiplexado un sistema de medida puede enrutar en secuencia muacuteltiples sentildeales a un solo digitalizador ademaacutes de brindar una manera rentable de incrementar la cuenta de canales del sistema Normalmente se necesita multiplexado para todas las aplicaciones de muchos canales
Filtrado El filtrado rechaza ruido no deseado dentro de un cierto rango de frecuencia Casi todas las aplicaciones de adquisicioacuten de datos estaacuten sujetas a ciertos niveles de ruido de 50 oacute 60 Hz producidos por liacuteneas de potencia o maquinaria La mayoriacutea de los acondicionadores de sentildeales incluyen filtros de paso bajo especiacuteficamente disentildeados para brindar maacuteximo rechazo de ruido de 50 a 60 Hz
Excitacioacuten Algunos transductores requieren de excitacioacuten Por ejemplo galgas extensiomeacutetricas termistores y RTDs requieren sentildeales externas de excitacioacuten de voltaje o corriente Las medidas de RTDs y termistores generalmente se toman con una fuente de corriente que convierte la variacioacuten en resistencia a un voltaje que puede ser medido Las galgas extensiomeacutetricas que son dispositivos de muy baja resistencia generalmente son usadas en la configuracioacuten de puente Wheatstone con una fuente de excitacioacuten de voltaje
Compensacioacuten de unioacuten friacutea La compensacioacuten de unioacuten friacutea es una tecnologiacutea que se requiere para medidas exactas de termopares Cada vez que un termopar es conectado a un sistema de adquisicioacuten de datos usted debe saber la temperatura que hay en el punto de conexioacuten (ya que esta unioacuten representa otro termopar al medir y generamente inyecta un desfase a su medida) para calcular la temperatura real que su termopar estaacute midiendo
Strain Gauges son dispositivos semiconductores en los cuales la resistencia varia con la deformacioacuten
GF = (ΔRR)(ΔLL) = (ΔRR)ε El factor de medida GF para los Straing Gauges maacutes comunes es de GF=2
Cual seriacutea el mejor acondicionador de sentildeal para una celda de carga (strain gauge) con resistencia nominal de 3000 Ohms y requiere ser conectado al DAC de un microcontrolador el cual puede realizar conversiones de 0-5 Volts
Es claro que cuando la relacioacuten de R1R2=R3R4 el voltaje de salida es cero
Si estas condiciones se cumplen se dice que el puente esta balanceado
Cualquier cambio en alguna de las resistencias provocara un voltaje diferente de cero en las terminales del puente
iquest Y despueacutes del puente
Los sensores pueden ser clasificados en
Sensores autoexitados Pueden no necesitar fuente externa de tensioacuten o de corriente para poder ser leiacutedos por el sistema (Ejemplo Termopares)
Sensores excitados exteriormente Son
sensores que necesitan fuente de alimentacioacuten (Strain Gauges RTD etc)
ldquoResulta praacutecticamente imposible lograr implementar un ambiente o entorno libre de
ruido eleacutectrico oacute electromagneacuteticordquo pero en la praacutectica existen soluciones para
controlar y eliminar casi completamente el ruido usar cable blindado o de par trenzado promediar la medicioacuten filtrar la sentildeal o hacer una conexioacuten diferencial de bajas sentildeales de tensioacuten al sistema de adquisicioacuten de datos yo control
Para analizar como reducir el ruido y con queacute teacutecnicas primero es conveniente estudiar el origen del mismo y como afecta a la sentildeal del sensor
Ruido de origen capacitivo o acoplamiento
capacitivo baacutesicamente es ruido producido por las cargas electrostaacuteticas este ruido acopla capacitivamente con el sensor con el acondicionador de sentildeal o con el cable que une al sistema de adquisicioacuten de datos
Ruido de origen magneacutetico o acoplamiento magneacutetico Corrientes inducidas que generan interferencias oacute disturbios en los conductores de las sentildeales por eso es importante enviar por bandejas separadas cables de energiacutea y de sentildeal
Lazos de tierra Otras fuentes de transitorios de tensioacuten Ruido
puede aparecer directamente en el cableado de la sentildeal del sensor al sistema de adquisicioacuten de datos como puede ser EMI (Interferencia Electromagneacutetica) la cual proviene principalmente de los radiotransmisores
Blindaje Para disminuir oacute eliminar la interferencia producida por el acoplamiento capacitivo y para ayudar a disminuir la EMI El blindaje tiene que ser conectado a la tierra en el extremo de las liacuteneas de informacioacuten o acondicionador de sentildeal pero tener cuidado de no formar lazos de tierras por lo que solo hay que conectar la tierra en un solo punto
Cable de par trenzado En muchos casos es imposible poner blindaje en un solo punto a tierra por ejemplo cuando el cable tiene blindaje expuesto Juntando los pares y trenzaacutendolos al azar se anulan entre siacute las diferencias e potencial o voltajes inducidos en el cable cuando se el mismo se encuentra en presencia de un campo magneacutetico
Aislacioacuten La aislacioacuten entre las distintas etapas entre las distintas etapas de un sistema de adquisicioacuten de datos Conceptualmente la aislacioacuten se puede definir como la separacioacuten de una sentildeal eleacutectrica de otra para prevenir interacciones no deseadas entre ambas sentildeales
Otra finalidad de la aislacioacuten es la de proteccioacuten de los sistemas de adquisicioacuten de datos
Conexioacuten diferencial Los amplificados operacionales cuando
trabajan con una entrada diferencial suelen tener un muy elevado CMRR que idealmente tenderiacutea a infinito Esto significa que las sentildeales que se inducen por igual a ambos conductores de la entrada del Amplificador Operacional no sean amplificadas de lo Anterior se concluye que otra forma de evitar el ruido es usar acondicionadores de sentildeal con entradas diferenciales o tarjetas de adquisicioacuten de datos con entrada diferencial
Meacutetodos por hardware Filtros pasivos Filtros activos
Meacutetodos por software Meacutetodo de promediacioacuten como el ruido es
aleatorio promediar estos valores estadiacutesticamente como el ruido es aleatorio se eliminaraacute uno con otro
El meacutetodo de promediacioacuten puede eliminar el ruido en proporcioacuten a la raiacutez cuadrada del nuacutemero de muestras promediadas Este tipo de meacutetodo se utiliza para sentildeales de variacioacuten lenta como temperatura humedad presioacuten caudal esfuerzo etc
ADC y DAC
La mayoriacutea de los controladores son implementados en dispositivos digitales
MC computadoras etc
Al tratarse de un sistema digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes
SISTEMA DE CONTROL DIGITAL
DAC ADC
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Los disentildeadores de productos mecatroacutenicos deben crear sistemas mecatroacutenicos muy complejos que integren correctamente componentes eleacutectricos mecaacutenicos e informaacuteticos
El Mecatroacutenico es un liacuteder de proyectos de disentildeo construccioacuten e implantacioacuten de nuevos productos o procesos inteligentes que requieran de conocimientos de mecaacutenica de precisioacuten instrumentacioacuten electroacutenica ingenieriacutea de control y disentildeo computarizado aplicados principalmente a la manufactura servicios y enseres
La mecatroacutenica en el paiacutes ha tenido un explosivo crecimiento nunca antes visto en el paiacutes incomparable con ninguna otra disciplina tanto en el ambiente acadeacutemico puacuteblico y privado mas no asiacute en el ambiente industrial que permanece en teacuterminos generales como una ingenieriacutea desconocida
La importancia de la ingenieriacutea mecatroacutenica reside en que permite la concepcioacuten de la solucioacuten la ingenieriacutea baacutesica la ingenieriacutea de detalle el disentildeo construccioacuten integracioacuten el control la puesta en marcha y validacioacuten en campo bajo normas y pruebas protocolarias
El proyecto mecatroacutenico debe contener bien
identificadas las partes de la ingenieriacutea mecaacutenica electroacutenica de control y computacioacuten que lo componen aunque estas no se encuentren bien acotadas en el contexto del proyecto en general
Caracteriacutesticas comunes de estos productos mecatroacutenicos bull Mecanismo de precisioacuten bull Control de software mediante medios electroacutenicos principalmente
mediante microcomputadores bull Necesarios para tecnologiacutea de produccioacuten precisa y avanzada
bull Ejemplos de productos mecatroacutenicos bull Ejemplos de productos no mecatroacutenicos
Cliente Solo conoce el tipo de producto que desea Estructura Moacutevil
Video Video
PROBLEMA Meacutetodo de disentildeo SOLUCION
Quiero que sea ldquoespectacularrdquo
Primer proyecto bull Peacutendulo Invertido Moacutevil
Proyecto Final bull Sistema de automatizacioacuten
virtual con interaccioacuten usuario-maacutequina
ldquoTodo lo que una persona pueda imaginar otras podraacuten hacerlo realidadrdquo Julio Verne
Actuadores
Acondicionador de sentildeal de
entrada Sensores
Control Acondicionador
de sentildeal de salida
Interfaz
Sistema mecaacutenico
Modelo
Un sensor es un elemento de un sistema mecatroacutenico que detecta la magnitud de un paraacutemetro fiacutesico y lo cambia por una sentildeal que
puede procesar el sistema
Las mediciones se pueden clasificar un dos tipos
1 Mediciones fiacutesicas Presioacuten Temperatura Nivel Vibracioacuten masa densidad etc
2 Mediciones quiacutemicas o de composicioacuten Conductividad Ph concentracioacuten de oxiacutegeno etc
Medicioacuten solo para indicacioacuten son utilizadas para visualizar condiciones de alguna variable
Mediciones de control Son esenciales para la viabilidad econoacutemica seguridad y funcionalidad de un proceso de fabricacioacuten
Mediciones Legales u oficiales Para verificar si el proceso cumple con las normas establecidas
Mediciones Medio Ambientales Para detectar emisiones para proteccioacuten de la gente (convenio de Kioto)
Mediciones de seguridad Sirven para monitorear y evitar condiciones de peligro
telemetro
Turbiedad en el agua Cantidad de jaboacuten disuelto en agua Presioacuten en la llanta de un auto Velocidad de la llanta de un vehiacuteculo Aceleracioacuten de un vehiacuteculo en sus tres direcciones (horizontal
vertical y lateral) Velocidad de una bala La presencia de un vehiacuteculo en la pluma de un estacionamiento Que una manzana este madura
1 Identificar la naturaleza de la medicioacuten requerida variable a ser medida valor nominal rango de valores velocidad de medicioacuten y condiciones del ambiente que los rodea
2 Identificar la naturaleza de la salida requerida por el sensor y determinar el acondicionamiento de sentildeal requerido
3 Identificar los posibles sensores tomando en cuenta factores como rango precisioacuten linealidad requerimiento de potencia mantenimiento robustez costo etc
La sensibilidad de un sensor esta definida como la miacutenima entrada de un paraacutemetro fiacutesico el cual puede provocar un cambio detectable en la salida del sensor
El rango de un sensor define los limites entre los cuales puede variar la entrada esto es el maacuteximo y miacutenimo valor que puede ser medido por el sensor
Rango = Ymax - l ndashYmin l
El error es la diferencia entre el resultado de una medicioacuten y el valor verdadero de la cantidad que se mide
Error = valor medido ndash valor real
El concepto de presicioacuten se refiere al grado de reproductibilidad de una medicioacuten En otras palabras si exactamente el mismo valor fue medido un nuacutemero determinado de veces el sensor es exacto
La exactitud es el grado hasta el cual un valor producido por un sistema de medicioacuten podriacutea estar equivocado Es comuacuten expresar la exactitud como un porcentaje de la salida de rango total
El error de offset de un transductor estaacute definido como el valor de salida cuando la entrada al sensor es cero
La linealidad de un transductores es una expresioacuten en la cual la curva de un sensor difiere de una curva ideal la linealidad se expresa en teacuterminos de porcentaje de no linealidad el cual se define como
Donde
Din (max) maacutexima desviacioacuten a la entrada
IN fs es la maacutexima entrada a escala completa
Los transductores pueden producir distintas salidas de la misma magnitud que se mide si dicha magnitud se obtuvo mediante un incremento o reduccioacuten continuo
Los sensores no cambian su salida inmediatamente cuando al entrada cambia existe un tiempo de respuesta en el que el sensor produce la salida
Los teacuterminos repetibilidad y reproducibilidad se utilizan para describir la capacidad del transductor para producir la misma salida despueacutes de aplicar varias veces el mismo valor de entrada
Repetibilidad = ( val Max ndash val Min obtenido)rango total x 100
La estabilidad de un transductor es su capacidad para producir una salida cuando se emplea para medir una entrada constante en un periodo
Cuando un sensor que produce una salida eleacutectrica se vincula con un circuito electroacutenico es necesario conocer la impedancia de salida dado que esta se va a conectar en serie o en paralelo a dicho circuito
El grado de proteccioacuten IP corresponde al grado de proteccioacuten de las envolventes para materiales eleacutectricos seguacuten las normas EN 60 529 y IEC 529
El coacutedigo IP estaacute formado por dos nuacutemeros caracteriacutesticos (por ejemplo IP
55) a los que se puede antildeadir una letra cuando la proteccioacuten real de las
personas contra el acceso a las partes peligrosas sea mejor que la que
indica la primera cifra (por ejemplo IP 20C)
Ponderacioacuten -2-10+1+2 -2 el peor +2 el mejor
Objetivo Importancia
(0-100) Porcentaje Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3
Sensibilidad + 50 9 2 1 1
Rango + 60 11 -1 2 1
Error - 70 13 0 -1 2
Presicioacuten + 65 12 0 0 -1
Exactitud + 50 9 -1 2 -2
Resolucioacuten + 55 10 -1 2 1
Offset - 10 2 -2 1 -1
Linealidad - 75 14 0 1 2
Tiempo de respuesta - 40 7 -2 -2 2
Costo - 80 14 0 -2 -1
TOTALES 555 100 -030 110 050
bullNo lineales bullResolucioacuten bullVariaciones con respecto a T bullMomento para provocar movimiento
Dispositivo que convierte movimiento en una secuencia de pulsos digitales
2-3-1-0 1-3-2-0
iquestQue es un aceleroacutemetro
Un aceleroacutemetro es un tipo de sensor que nos mide aceleraciones lineales Las aceleraciones con estos sensores se suelen medir utilizando la unidad G que no es maacutes que la unidad de referencia de la aceleracioacuten gravitatoria de la tierra
iquestQue es un eje
Un eje es una direccioacuten del espacio Con dos ejes puedes medir un plano con 3 todo el espacio tridimensional
iquestPero entonces que mide un giroscopio
Un giroscopio mide tambieacuten aceleraciones pero angulares vamos la aceleracioacuten de un giro
Yo lo que quiero es medir la orientacioacuten de un objeto iquestentonces que necesito
Con un aceleroacutemetro de tres ejes y suponiendo el objeto en reposo podemos encontrar su orientacioacuten en el espacio ya que sabiendo que esta sujeto a una aceleracioacuten de 1G y con la ayuda de la trigonometriacutea podemos definir su orientacioacuten solo con las tres medidas de los ejes
iquestY para que sirve un giroscopio
Si giramos alrededor de un eje del aceleroacutemetro no nos variaraacute la medida esto no lo mide el aceleroacutemetro los giros los mide el giroscopio
Si combinamos un aceleroacutemetro de 3 ejes con un giroscopio de tres ejes tendremos perfectamente definida la orientacioacuten de el objeto en el espacio y respecto del espacio (tendriacuteamos un IMU de 6 ejes) Si le antildeadimos ademaacutes una bruacutejula digital o magnetoacutemetro de 3 ejes tambieacuten tendremos la orientacioacuten respecto a los polos magneacuteticos Este sistema completo seria un IMU de 9 ejes
Esta placa tiene un aceleroacutemetro ADXL335 de +- 3G de alta calidad junto con unos condensadores de desacoplo para un oacuteptimo funcionamiento
Criterios de seleccioacuten
Acondicionador de sentildeal
Amplificacioacuten Los amplificadores aumentan el nivel de la sentildeal de entrada para igualar el rango del convertidor analoacutegico a digital (ADC) y de esta manera aumentar la resolucioacuten y sensibilidad de las medidas Ademaacutes el usar acondicionamiento de sentildeales externo ubicado cerca del la fuente de sentildeal o transductor mejora el ratio de sentildeal-a-ruido elevando el nivel de sentildeal antes de se vea afectada por el ruido ambiental
Atenuacioacuten Atenuacioacuten el opuesto de amplificacioacuten es necesario cuando los voltajes que seraacuten digitalizados estaacuten fuera del rango de entrada del digitalizador Esta forma de acondicionamiento de sentildeales disminuye la amplitud de la sentildeal de entrada de tal manera que la sentildeal condicionada estaacute dentro del rango ADC La atenuacioacuten es necesaria para medir altos voltajes
Aislamiento Los dispositivos de acondicionamiento de sentildeales aislados pasan la sentildeal de su fuente al dispositivo de medida sin una conexioacuten fiacutesica usando teacutecnicas de transformador oacutepticas o de acoplamiento capacitivo Ademaacutes de romper los lazos de tierra el aislamiento bloquea picos de alto voltaje y rechaza alto voltaje en modo comuacuten y asiacute protege a los operadores y el valioso equipo de medida
Multiplexado Con el multiplexado un sistema de medida puede enrutar en secuencia muacuteltiples sentildeales a un solo digitalizador ademaacutes de brindar una manera rentable de incrementar la cuenta de canales del sistema Normalmente se necesita multiplexado para todas las aplicaciones de muchos canales
Filtrado El filtrado rechaza ruido no deseado dentro de un cierto rango de frecuencia Casi todas las aplicaciones de adquisicioacuten de datos estaacuten sujetas a ciertos niveles de ruido de 50 oacute 60 Hz producidos por liacuteneas de potencia o maquinaria La mayoriacutea de los acondicionadores de sentildeales incluyen filtros de paso bajo especiacuteficamente disentildeados para brindar maacuteximo rechazo de ruido de 50 a 60 Hz
Excitacioacuten Algunos transductores requieren de excitacioacuten Por ejemplo galgas extensiomeacutetricas termistores y RTDs requieren sentildeales externas de excitacioacuten de voltaje o corriente Las medidas de RTDs y termistores generalmente se toman con una fuente de corriente que convierte la variacioacuten en resistencia a un voltaje que puede ser medido Las galgas extensiomeacutetricas que son dispositivos de muy baja resistencia generalmente son usadas en la configuracioacuten de puente Wheatstone con una fuente de excitacioacuten de voltaje
Compensacioacuten de unioacuten friacutea La compensacioacuten de unioacuten friacutea es una tecnologiacutea que se requiere para medidas exactas de termopares Cada vez que un termopar es conectado a un sistema de adquisicioacuten de datos usted debe saber la temperatura que hay en el punto de conexioacuten (ya que esta unioacuten representa otro termopar al medir y generamente inyecta un desfase a su medida) para calcular la temperatura real que su termopar estaacute midiendo
Strain Gauges son dispositivos semiconductores en los cuales la resistencia varia con la deformacioacuten
GF = (ΔRR)(ΔLL) = (ΔRR)ε El factor de medida GF para los Straing Gauges maacutes comunes es de GF=2
Cual seriacutea el mejor acondicionador de sentildeal para una celda de carga (strain gauge) con resistencia nominal de 3000 Ohms y requiere ser conectado al DAC de un microcontrolador el cual puede realizar conversiones de 0-5 Volts
Es claro que cuando la relacioacuten de R1R2=R3R4 el voltaje de salida es cero
Si estas condiciones se cumplen se dice que el puente esta balanceado
Cualquier cambio en alguna de las resistencias provocara un voltaje diferente de cero en las terminales del puente
iquest Y despueacutes del puente
Los sensores pueden ser clasificados en
Sensores autoexitados Pueden no necesitar fuente externa de tensioacuten o de corriente para poder ser leiacutedos por el sistema (Ejemplo Termopares)
Sensores excitados exteriormente Son
sensores que necesitan fuente de alimentacioacuten (Strain Gauges RTD etc)
ldquoResulta praacutecticamente imposible lograr implementar un ambiente o entorno libre de
ruido eleacutectrico oacute electromagneacuteticordquo pero en la praacutectica existen soluciones para
controlar y eliminar casi completamente el ruido usar cable blindado o de par trenzado promediar la medicioacuten filtrar la sentildeal o hacer una conexioacuten diferencial de bajas sentildeales de tensioacuten al sistema de adquisicioacuten de datos yo control
Para analizar como reducir el ruido y con queacute teacutecnicas primero es conveniente estudiar el origen del mismo y como afecta a la sentildeal del sensor
Ruido de origen capacitivo o acoplamiento
capacitivo baacutesicamente es ruido producido por las cargas electrostaacuteticas este ruido acopla capacitivamente con el sensor con el acondicionador de sentildeal o con el cable que une al sistema de adquisicioacuten de datos
Ruido de origen magneacutetico o acoplamiento magneacutetico Corrientes inducidas que generan interferencias oacute disturbios en los conductores de las sentildeales por eso es importante enviar por bandejas separadas cables de energiacutea y de sentildeal
Lazos de tierra Otras fuentes de transitorios de tensioacuten Ruido
puede aparecer directamente en el cableado de la sentildeal del sensor al sistema de adquisicioacuten de datos como puede ser EMI (Interferencia Electromagneacutetica) la cual proviene principalmente de los radiotransmisores
Blindaje Para disminuir oacute eliminar la interferencia producida por el acoplamiento capacitivo y para ayudar a disminuir la EMI El blindaje tiene que ser conectado a la tierra en el extremo de las liacuteneas de informacioacuten o acondicionador de sentildeal pero tener cuidado de no formar lazos de tierras por lo que solo hay que conectar la tierra en un solo punto
Cable de par trenzado En muchos casos es imposible poner blindaje en un solo punto a tierra por ejemplo cuando el cable tiene blindaje expuesto Juntando los pares y trenzaacutendolos al azar se anulan entre siacute las diferencias e potencial o voltajes inducidos en el cable cuando se el mismo se encuentra en presencia de un campo magneacutetico
Aislacioacuten La aislacioacuten entre las distintas etapas entre las distintas etapas de un sistema de adquisicioacuten de datos Conceptualmente la aislacioacuten se puede definir como la separacioacuten de una sentildeal eleacutectrica de otra para prevenir interacciones no deseadas entre ambas sentildeales
Otra finalidad de la aislacioacuten es la de proteccioacuten de los sistemas de adquisicioacuten de datos
Conexioacuten diferencial Los amplificados operacionales cuando
trabajan con una entrada diferencial suelen tener un muy elevado CMRR que idealmente tenderiacutea a infinito Esto significa que las sentildeales que se inducen por igual a ambos conductores de la entrada del Amplificador Operacional no sean amplificadas de lo Anterior se concluye que otra forma de evitar el ruido es usar acondicionadores de sentildeal con entradas diferenciales o tarjetas de adquisicioacuten de datos con entrada diferencial
Meacutetodos por hardware Filtros pasivos Filtros activos
Meacutetodos por software Meacutetodo de promediacioacuten como el ruido es
aleatorio promediar estos valores estadiacutesticamente como el ruido es aleatorio se eliminaraacute uno con otro
El meacutetodo de promediacioacuten puede eliminar el ruido en proporcioacuten a la raiacutez cuadrada del nuacutemero de muestras promediadas Este tipo de meacutetodo se utiliza para sentildeales de variacioacuten lenta como temperatura humedad presioacuten caudal esfuerzo etc
ADC y DAC
La mayoriacutea de los controladores son implementados en dispositivos digitales
MC computadoras etc
Al tratarse de un sistema digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes
SISTEMA DE CONTROL DIGITAL
DAC ADC
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
El Mecatroacutenico es un liacuteder de proyectos de disentildeo construccioacuten e implantacioacuten de nuevos productos o procesos inteligentes que requieran de conocimientos de mecaacutenica de precisioacuten instrumentacioacuten electroacutenica ingenieriacutea de control y disentildeo computarizado aplicados principalmente a la manufactura servicios y enseres
La mecatroacutenica en el paiacutes ha tenido un explosivo crecimiento nunca antes visto en el paiacutes incomparable con ninguna otra disciplina tanto en el ambiente acadeacutemico puacuteblico y privado mas no asiacute en el ambiente industrial que permanece en teacuterminos generales como una ingenieriacutea desconocida
La importancia de la ingenieriacutea mecatroacutenica reside en que permite la concepcioacuten de la solucioacuten la ingenieriacutea baacutesica la ingenieriacutea de detalle el disentildeo construccioacuten integracioacuten el control la puesta en marcha y validacioacuten en campo bajo normas y pruebas protocolarias
El proyecto mecatroacutenico debe contener bien
identificadas las partes de la ingenieriacutea mecaacutenica electroacutenica de control y computacioacuten que lo componen aunque estas no se encuentren bien acotadas en el contexto del proyecto en general
Caracteriacutesticas comunes de estos productos mecatroacutenicos bull Mecanismo de precisioacuten bull Control de software mediante medios electroacutenicos principalmente
mediante microcomputadores bull Necesarios para tecnologiacutea de produccioacuten precisa y avanzada
bull Ejemplos de productos mecatroacutenicos bull Ejemplos de productos no mecatroacutenicos
Cliente Solo conoce el tipo de producto que desea Estructura Moacutevil
Video Video
PROBLEMA Meacutetodo de disentildeo SOLUCION
Quiero que sea ldquoespectacularrdquo
Primer proyecto bull Peacutendulo Invertido Moacutevil
Proyecto Final bull Sistema de automatizacioacuten
virtual con interaccioacuten usuario-maacutequina
ldquoTodo lo que una persona pueda imaginar otras podraacuten hacerlo realidadrdquo Julio Verne
Actuadores
Acondicionador de sentildeal de
entrada Sensores
Control Acondicionador
de sentildeal de salida
Interfaz
Sistema mecaacutenico
Modelo
Un sensor es un elemento de un sistema mecatroacutenico que detecta la magnitud de un paraacutemetro fiacutesico y lo cambia por una sentildeal que
puede procesar el sistema
Las mediciones se pueden clasificar un dos tipos
1 Mediciones fiacutesicas Presioacuten Temperatura Nivel Vibracioacuten masa densidad etc
2 Mediciones quiacutemicas o de composicioacuten Conductividad Ph concentracioacuten de oxiacutegeno etc
Medicioacuten solo para indicacioacuten son utilizadas para visualizar condiciones de alguna variable
Mediciones de control Son esenciales para la viabilidad econoacutemica seguridad y funcionalidad de un proceso de fabricacioacuten
Mediciones Legales u oficiales Para verificar si el proceso cumple con las normas establecidas
Mediciones Medio Ambientales Para detectar emisiones para proteccioacuten de la gente (convenio de Kioto)
Mediciones de seguridad Sirven para monitorear y evitar condiciones de peligro
telemetro
Turbiedad en el agua Cantidad de jaboacuten disuelto en agua Presioacuten en la llanta de un auto Velocidad de la llanta de un vehiacuteculo Aceleracioacuten de un vehiacuteculo en sus tres direcciones (horizontal
vertical y lateral) Velocidad de una bala La presencia de un vehiacuteculo en la pluma de un estacionamiento Que una manzana este madura
1 Identificar la naturaleza de la medicioacuten requerida variable a ser medida valor nominal rango de valores velocidad de medicioacuten y condiciones del ambiente que los rodea
2 Identificar la naturaleza de la salida requerida por el sensor y determinar el acondicionamiento de sentildeal requerido
3 Identificar los posibles sensores tomando en cuenta factores como rango precisioacuten linealidad requerimiento de potencia mantenimiento robustez costo etc
La sensibilidad de un sensor esta definida como la miacutenima entrada de un paraacutemetro fiacutesico el cual puede provocar un cambio detectable en la salida del sensor
El rango de un sensor define los limites entre los cuales puede variar la entrada esto es el maacuteximo y miacutenimo valor que puede ser medido por el sensor
Rango = Ymax - l ndashYmin l
El error es la diferencia entre el resultado de una medicioacuten y el valor verdadero de la cantidad que se mide
Error = valor medido ndash valor real
El concepto de presicioacuten se refiere al grado de reproductibilidad de una medicioacuten En otras palabras si exactamente el mismo valor fue medido un nuacutemero determinado de veces el sensor es exacto
La exactitud es el grado hasta el cual un valor producido por un sistema de medicioacuten podriacutea estar equivocado Es comuacuten expresar la exactitud como un porcentaje de la salida de rango total
El error de offset de un transductor estaacute definido como el valor de salida cuando la entrada al sensor es cero
La linealidad de un transductores es una expresioacuten en la cual la curva de un sensor difiere de una curva ideal la linealidad se expresa en teacuterminos de porcentaje de no linealidad el cual se define como
Donde
Din (max) maacutexima desviacioacuten a la entrada
IN fs es la maacutexima entrada a escala completa
Los transductores pueden producir distintas salidas de la misma magnitud que se mide si dicha magnitud se obtuvo mediante un incremento o reduccioacuten continuo
Los sensores no cambian su salida inmediatamente cuando al entrada cambia existe un tiempo de respuesta en el que el sensor produce la salida
Los teacuterminos repetibilidad y reproducibilidad se utilizan para describir la capacidad del transductor para producir la misma salida despueacutes de aplicar varias veces el mismo valor de entrada
Repetibilidad = ( val Max ndash val Min obtenido)rango total x 100
La estabilidad de un transductor es su capacidad para producir una salida cuando se emplea para medir una entrada constante en un periodo
Cuando un sensor que produce una salida eleacutectrica se vincula con un circuito electroacutenico es necesario conocer la impedancia de salida dado que esta se va a conectar en serie o en paralelo a dicho circuito
El grado de proteccioacuten IP corresponde al grado de proteccioacuten de las envolventes para materiales eleacutectricos seguacuten las normas EN 60 529 y IEC 529
El coacutedigo IP estaacute formado por dos nuacutemeros caracteriacutesticos (por ejemplo IP
55) a los que se puede antildeadir una letra cuando la proteccioacuten real de las
personas contra el acceso a las partes peligrosas sea mejor que la que
indica la primera cifra (por ejemplo IP 20C)
Ponderacioacuten -2-10+1+2 -2 el peor +2 el mejor
Objetivo Importancia
(0-100) Porcentaje Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3
Sensibilidad + 50 9 2 1 1
Rango + 60 11 -1 2 1
Error - 70 13 0 -1 2
Presicioacuten + 65 12 0 0 -1
Exactitud + 50 9 -1 2 -2
Resolucioacuten + 55 10 -1 2 1
Offset - 10 2 -2 1 -1
Linealidad - 75 14 0 1 2
Tiempo de respuesta - 40 7 -2 -2 2
Costo - 80 14 0 -2 -1
TOTALES 555 100 -030 110 050
bullNo lineales bullResolucioacuten bullVariaciones con respecto a T bullMomento para provocar movimiento
Dispositivo que convierte movimiento en una secuencia de pulsos digitales
2-3-1-0 1-3-2-0
iquestQue es un aceleroacutemetro
Un aceleroacutemetro es un tipo de sensor que nos mide aceleraciones lineales Las aceleraciones con estos sensores se suelen medir utilizando la unidad G que no es maacutes que la unidad de referencia de la aceleracioacuten gravitatoria de la tierra
iquestQue es un eje
Un eje es una direccioacuten del espacio Con dos ejes puedes medir un plano con 3 todo el espacio tridimensional
iquestPero entonces que mide un giroscopio
Un giroscopio mide tambieacuten aceleraciones pero angulares vamos la aceleracioacuten de un giro
Yo lo que quiero es medir la orientacioacuten de un objeto iquestentonces que necesito
Con un aceleroacutemetro de tres ejes y suponiendo el objeto en reposo podemos encontrar su orientacioacuten en el espacio ya que sabiendo que esta sujeto a una aceleracioacuten de 1G y con la ayuda de la trigonometriacutea podemos definir su orientacioacuten solo con las tres medidas de los ejes
iquestY para que sirve un giroscopio
Si giramos alrededor de un eje del aceleroacutemetro no nos variaraacute la medida esto no lo mide el aceleroacutemetro los giros los mide el giroscopio
Si combinamos un aceleroacutemetro de 3 ejes con un giroscopio de tres ejes tendremos perfectamente definida la orientacioacuten de el objeto en el espacio y respecto del espacio (tendriacuteamos un IMU de 6 ejes) Si le antildeadimos ademaacutes una bruacutejula digital o magnetoacutemetro de 3 ejes tambieacuten tendremos la orientacioacuten respecto a los polos magneacuteticos Este sistema completo seria un IMU de 9 ejes
Esta placa tiene un aceleroacutemetro ADXL335 de +- 3G de alta calidad junto con unos condensadores de desacoplo para un oacuteptimo funcionamiento
Criterios de seleccioacuten
Acondicionador de sentildeal
Amplificacioacuten Los amplificadores aumentan el nivel de la sentildeal de entrada para igualar el rango del convertidor analoacutegico a digital (ADC) y de esta manera aumentar la resolucioacuten y sensibilidad de las medidas Ademaacutes el usar acondicionamiento de sentildeales externo ubicado cerca del la fuente de sentildeal o transductor mejora el ratio de sentildeal-a-ruido elevando el nivel de sentildeal antes de se vea afectada por el ruido ambiental
Atenuacioacuten Atenuacioacuten el opuesto de amplificacioacuten es necesario cuando los voltajes que seraacuten digitalizados estaacuten fuera del rango de entrada del digitalizador Esta forma de acondicionamiento de sentildeales disminuye la amplitud de la sentildeal de entrada de tal manera que la sentildeal condicionada estaacute dentro del rango ADC La atenuacioacuten es necesaria para medir altos voltajes
Aislamiento Los dispositivos de acondicionamiento de sentildeales aislados pasan la sentildeal de su fuente al dispositivo de medida sin una conexioacuten fiacutesica usando teacutecnicas de transformador oacutepticas o de acoplamiento capacitivo Ademaacutes de romper los lazos de tierra el aislamiento bloquea picos de alto voltaje y rechaza alto voltaje en modo comuacuten y asiacute protege a los operadores y el valioso equipo de medida
Multiplexado Con el multiplexado un sistema de medida puede enrutar en secuencia muacuteltiples sentildeales a un solo digitalizador ademaacutes de brindar una manera rentable de incrementar la cuenta de canales del sistema Normalmente se necesita multiplexado para todas las aplicaciones de muchos canales
Filtrado El filtrado rechaza ruido no deseado dentro de un cierto rango de frecuencia Casi todas las aplicaciones de adquisicioacuten de datos estaacuten sujetas a ciertos niveles de ruido de 50 oacute 60 Hz producidos por liacuteneas de potencia o maquinaria La mayoriacutea de los acondicionadores de sentildeales incluyen filtros de paso bajo especiacuteficamente disentildeados para brindar maacuteximo rechazo de ruido de 50 a 60 Hz
Excitacioacuten Algunos transductores requieren de excitacioacuten Por ejemplo galgas extensiomeacutetricas termistores y RTDs requieren sentildeales externas de excitacioacuten de voltaje o corriente Las medidas de RTDs y termistores generalmente se toman con una fuente de corriente que convierte la variacioacuten en resistencia a un voltaje que puede ser medido Las galgas extensiomeacutetricas que son dispositivos de muy baja resistencia generalmente son usadas en la configuracioacuten de puente Wheatstone con una fuente de excitacioacuten de voltaje
Compensacioacuten de unioacuten friacutea La compensacioacuten de unioacuten friacutea es una tecnologiacutea que se requiere para medidas exactas de termopares Cada vez que un termopar es conectado a un sistema de adquisicioacuten de datos usted debe saber la temperatura que hay en el punto de conexioacuten (ya que esta unioacuten representa otro termopar al medir y generamente inyecta un desfase a su medida) para calcular la temperatura real que su termopar estaacute midiendo
Strain Gauges son dispositivos semiconductores en los cuales la resistencia varia con la deformacioacuten
GF = (ΔRR)(ΔLL) = (ΔRR)ε El factor de medida GF para los Straing Gauges maacutes comunes es de GF=2
Cual seriacutea el mejor acondicionador de sentildeal para una celda de carga (strain gauge) con resistencia nominal de 3000 Ohms y requiere ser conectado al DAC de un microcontrolador el cual puede realizar conversiones de 0-5 Volts
Es claro que cuando la relacioacuten de R1R2=R3R4 el voltaje de salida es cero
Si estas condiciones se cumplen se dice que el puente esta balanceado
Cualquier cambio en alguna de las resistencias provocara un voltaje diferente de cero en las terminales del puente
iquest Y despueacutes del puente
Los sensores pueden ser clasificados en
Sensores autoexitados Pueden no necesitar fuente externa de tensioacuten o de corriente para poder ser leiacutedos por el sistema (Ejemplo Termopares)
Sensores excitados exteriormente Son
sensores que necesitan fuente de alimentacioacuten (Strain Gauges RTD etc)
ldquoResulta praacutecticamente imposible lograr implementar un ambiente o entorno libre de
ruido eleacutectrico oacute electromagneacuteticordquo pero en la praacutectica existen soluciones para
controlar y eliminar casi completamente el ruido usar cable blindado o de par trenzado promediar la medicioacuten filtrar la sentildeal o hacer una conexioacuten diferencial de bajas sentildeales de tensioacuten al sistema de adquisicioacuten de datos yo control
Para analizar como reducir el ruido y con queacute teacutecnicas primero es conveniente estudiar el origen del mismo y como afecta a la sentildeal del sensor
Ruido de origen capacitivo o acoplamiento
capacitivo baacutesicamente es ruido producido por las cargas electrostaacuteticas este ruido acopla capacitivamente con el sensor con el acondicionador de sentildeal o con el cable que une al sistema de adquisicioacuten de datos
Ruido de origen magneacutetico o acoplamiento magneacutetico Corrientes inducidas que generan interferencias oacute disturbios en los conductores de las sentildeales por eso es importante enviar por bandejas separadas cables de energiacutea y de sentildeal
Lazos de tierra Otras fuentes de transitorios de tensioacuten Ruido
puede aparecer directamente en el cableado de la sentildeal del sensor al sistema de adquisicioacuten de datos como puede ser EMI (Interferencia Electromagneacutetica) la cual proviene principalmente de los radiotransmisores
Blindaje Para disminuir oacute eliminar la interferencia producida por el acoplamiento capacitivo y para ayudar a disminuir la EMI El blindaje tiene que ser conectado a la tierra en el extremo de las liacuteneas de informacioacuten o acondicionador de sentildeal pero tener cuidado de no formar lazos de tierras por lo que solo hay que conectar la tierra en un solo punto
Cable de par trenzado En muchos casos es imposible poner blindaje en un solo punto a tierra por ejemplo cuando el cable tiene blindaje expuesto Juntando los pares y trenzaacutendolos al azar se anulan entre siacute las diferencias e potencial o voltajes inducidos en el cable cuando se el mismo se encuentra en presencia de un campo magneacutetico
Aislacioacuten La aislacioacuten entre las distintas etapas entre las distintas etapas de un sistema de adquisicioacuten de datos Conceptualmente la aislacioacuten se puede definir como la separacioacuten de una sentildeal eleacutectrica de otra para prevenir interacciones no deseadas entre ambas sentildeales
Otra finalidad de la aislacioacuten es la de proteccioacuten de los sistemas de adquisicioacuten de datos
Conexioacuten diferencial Los amplificados operacionales cuando
trabajan con una entrada diferencial suelen tener un muy elevado CMRR que idealmente tenderiacutea a infinito Esto significa que las sentildeales que se inducen por igual a ambos conductores de la entrada del Amplificador Operacional no sean amplificadas de lo Anterior se concluye que otra forma de evitar el ruido es usar acondicionadores de sentildeal con entradas diferenciales o tarjetas de adquisicioacuten de datos con entrada diferencial
Meacutetodos por hardware Filtros pasivos Filtros activos
Meacutetodos por software Meacutetodo de promediacioacuten como el ruido es
aleatorio promediar estos valores estadiacutesticamente como el ruido es aleatorio se eliminaraacute uno con otro
El meacutetodo de promediacioacuten puede eliminar el ruido en proporcioacuten a la raiacutez cuadrada del nuacutemero de muestras promediadas Este tipo de meacutetodo se utiliza para sentildeales de variacioacuten lenta como temperatura humedad presioacuten caudal esfuerzo etc
ADC y DAC
La mayoriacutea de los controladores son implementados en dispositivos digitales
MC computadoras etc
Al tratarse de un sistema digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes
SISTEMA DE CONTROL DIGITAL
DAC ADC
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
La mecatroacutenica en el paiacutes ha tenido un explosivo crecimiento nunca antes visto en el paiacutes incomparable con ninguna otra disciplina tanto en el ambiente acadeacutemico puacuteblico y privado mas no asiacute en el ambiente industrial que permanece en teacuterminos generales como una ingenieriacutea desconocida
La importancia de la ingenieriacutea mecatroacutenica reside en que permite la concepcioacuten de la solucioacuten la ingenieriacutea baacutesica la ingenieriacutea de detalle el disentildeo construccioacuten integracioacuten el control la puesta en marcha y validacioacuten en campo bajo normas y pruebas protocolarias
El proyecto mecatroacutenico debe contener bien
identificadas las partes de la ingenieriacutea mecaacutenica electroacutenica de control y computacioacuten que lo componen aunque estas no se encuentren bien acotadas en el contexto del proyecto en general
Caracteriacutesticas comunes de estos productos mecatroacutenicos bull Mecanismo de precisioacuten bull Control de software mediante medios electroacutenicos principalmente
mediante microcomputadores bull Necesarios para tecnologiacutea de produccioacuten precisa y avanzada
bull Ejemplos de productos mecatroacutenicos bull Ejemplos de productos no mecatroacutenicos
Cliente Solo conoce el tipo de producto que desea Estructura Moacutevil
Video Video
PROBLEMA Meacutetodo de disentildeo SOLUCION
Quiero que sea ldquoespectacularrdquo
Primer proyecto bull Peacutendulo Invertido Moacutevil
Proyecto Final bull Sistema de automatizacioacuten
virtual con interaccioacuten usuario-maacutequina
ldquoTodo lo que una persona pueda imaginar otras podraacuten hacerlo realidadrdquo Julio Verne
Actuadores
Acondicionador de sentildeal de
entrada Sensores
Control Acondicionador
de sentildeal de salida
Interfaz
Sistema mecaacutenico
Modelo
Un sensor es un elemento de un sistema mecatroacutenico que detecta la magnitud de un paraacutemetro fiacutesico y lo cambia por una sentildeal que
puede procesar el sistema
Las mediciones se pueden clasificar un dos tipos
1 Mediciones fiacutesicas Presioacuten Temperatura Nivel Vibracioacuten masa densidad etc
2 Mediciones quiacutemicas o de composicioacuten Conductividad Ph concentracioacuten de oxiacutegeno etc
Medicioacuten solo para indicacioacuten son utilizadas para visualizar condiciones de alguna variable
Mediciones de control Son esenciales para la viabilidad econoacutemica seguridad y funcionalidad de un proceso de fabricacioacuten
Mediciones Legales u oficiales Para verificar si el proceso cumple con las normas establecidas
Mediciones Medio Ambientales Para detectar emisiones para proteccioacuten de la gente (convenio de Kioto)
Mediciones de seguridad Sirven para monitorear y evitar condiciones de peligro
telemetro
Turbiedad en el agua Cantidad de jaboacuten disuelto en agua Presioacuten en la llanta de un auto Velocidad de la llanta de un vehiacuteculo Aceleracioacuten de un vehiacuteculo en sus tres direcciones (horizontal
vertical y lateral) Velocidad de una bala La presencia de un vehiacuteculo en la pluma de un estacionamiento Que una manzana este madura
1 Identificar la naturaleza de la medicioacuten requerida variable a ser medida valor nominal rango de valores velocidad de medicioacuten y condiciones del ambiente que los rodea
2 Identificar la naturaleza de la salida requerida por el sensor y determinar el acondicionamiento de sentildeal requerido
3 Identificar los posibles sensores tomando en cuenta factores como rango precisioacuten linealidad requerimiento de potencia mantenimiento robustez costo etc
La sensibilidad de un sensor esta definida como la miacutenima entrada de un paraacutemetro fiacutesico el cual puede provocar un cambio detectable en la salida del sensor
El rango de un sensor define los limites entre los cuales puede variar la entrada esto es el maacuteximo y miacutenimo valor que puede ser medido por el sensor
Rango = Ymax - l ndashYmin l
El error es la diferencia entre el resultado de una medicioacuten y el valor verdadero de la cantidad que se mide
Error = valor medido ndash valor real
El concepto de presicioacuten se refiere al grado de reproductibilidad de una medicioacuten En otras palabras si exactamente el mismo valor fue medido un nuacutemero determinado de veces el sensor es exacto
La exactitud es el grado hasta el cual un valor producido por un sistema de medicioacuten podriacutea estar equivocado Es comuacuten expresar la exactitud como un porcentaje de la salida de rango total
El error de offset de un transductor estaacute definido como el valor de salida cuando la entrada al sensor es cero
La linealidad de un transductores es una expresioacuten en la cual la curva de un sensor difiere de una curva ideal la linealidad se expresa en teacuterminos de porcentaje de no linealidad el cual se define como
Donde
Din (max) maacutexima desviacioacuten a la entrada
IN fs es la maacutexima entrada a escala completa
Los transductores pueden producir distintas salidas de la misma magnitud que se mide si dicha magnitud se obtuvo mediante un incremento o reduccioacuten continuo
Los sensores no cambian su salida inmediatamente cuando al entrada cambia existe un tiempo de respuesta en el que el sensor produce la salida
Los teacuterminos repetibilidad y reproducibilidad se utilizan para describir la capacidad del transductor para producir la misma salida despueacutes de aplicar varias veces el mismo valor de entrada
Repetibilidad = ( val Max ndash val Min obtenido)rango total x 100
La estabilidad de un transductor es su capacidad para producir una salida cuando se emplea para medir una entrada constante en un periodo
Cuando un sensor que produce una salida eleacutectrica se vincula con un circuito electroacutenico es necesario conocer la impedancia de salida dado que esta se va a conectar en serie o en paralelo a dicho circuito
El grado de proteccioacuten IP corresponde al grado de proteccioacuten de las envolventes para materiales eleacutectricos seguacuten las normas EN 60 529 y IEC 529
El coacutedigo IP estaacute formado por dos nuacutemeros caracteriacutesticos (por ejemplo IP
55) a los que se puede antildeadir una letra cuando la proteccioacuten real de las
personas contra el acceso a las partes peligrosas sea mejor que la que
indica la primera cifra (por ejemplo IP 20C)
Ponderacioacuten -2-10+1+2 -2 el peor +2 el mejor
Objetivo Importancia
(0-100) Porcentaje Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3
Sensibilidad + 50 9 2 1 1
Rango + 60 11 -1 2 1
Error - 70 13 0 -1 2
Presicioacuten + 65 12 0 0 -1
Exactitud + 50 9 -1 2 -2
Resolucioacuten + 55 10 -1 2 1
Offset - 10 2 -2 1 -1
Linealidad - 75 14 0 1 2
Tiempo de respuesta - 40 7 -2 -2 2
Costo - 80 14 0 -2 -1
TOTALES 555 100 -030 110 050
bullNo lineales bullResolucioacuten bullVariaciones con respecto a T bullMomento para provocar movimiento
Dispositivo que convierte movimiento en una secuencia de pulsos digitales
2-3-1-0 1-3-2-0
iquestQue es un aceleroacutemetro
Un aceleroacutemetro es un tipo de sensor que nos mide aceleraciones lineales Las aceleraciones con estos sensores se suelen medir utilizando la unidad G que no es maacutes que la unidad de referencia de la aceleracioacuten gravitatoria de la tierra
iquestQue es un eje
Un eje es una direccioacuten del espacio Con dos ejes puedes medir un plano con 3 todo el espacio tridimensional
iquestPero entonces que mide un giroscopio
Un giroscopio mide tambieacuten aceleraciones pero angulares vamos la aceleracioacuten de un giro
Yo lo que quiero es medir la orientacioacuten de un objeto iquestentonces que necesito
Con un aceleroacutemetro de tres ejes y suponiendo el objeto en reposo podemos encontrar su orientacioacuten en el espacio ya que sabiendo que esta sujeto a una aceleracioacuten de 1G y con la ayuda de la trigonometriacutea podemos definir su orientacioacuten solo con las tres medidas de los ejes
iquestY para que sirve un giroscopio
Si giramos alrededor de un eje del aceleroacutemetro no nos variaraacute la medida esto no lo mide el aceleroacutemetro los giros los mide el giroscopio
Si combinamos un aceleroacutemetro de 3 ejes con un giroscopio de tres ejes tendremos perfectamente definida la orientacioacuten de el objeto en el espacio y respecto del espacio (tendriacuteamos un IMU de 6 ejes) Si le antildeadimos ademaacutes una bruacutejula digital o magnetoacutemetro de 3 ejes tambieacuten tendremos la orientacioacuten respecto a los polos magneacuteticos Este sistema completo seria un IMU de 9 ejes
Esta placa tiene un aceleroacutemetro ADXL335 de +- 3G de alta calidad junto con unos condensadores de desacoplo para un oacuteptimo funcionamiento
Criterios de seleccioacuten
Acondicionador de sentildeal
Amplificacioacuten Los amplificadores aumentan el nivel de la sentildeal de entrada para igualar el rango del convertidor analoacutegico a digital (ADC) y de esta manera aumentar la resolucioacuten y sensibilidad de las medidas Ademaacutes el usar acondicionamiento de sentildeales externo ubicado cerca del la fuente de sentildeal o transductor mejora el ratio de sentildeal-a-ruido elevando el nivel de sentildeal antes de se vea afectada por el ruido ambiental
Atenuacioacuten Atenuacioacuten el opuesto de amplificacioacuten es necesario cuando los voltajes que seraacuten digitalizados estaacuten fuera del rango de entrada del digitalizador Esta forma de acondicionamiento de sentildeales disminuye la amplitud de la sentildeal de entrada de tal manera que la sentildeal condicionada estaacute dentro del rango ADC La atenuacioacuten es necesaria para medir altos voltajes
Aislamiento Los dispositivos de acondicionamiento de sentildeales aislados pasan la sentildeal de su fuente al dispositivo de medida sin una conexioacuten fiacutesica usando teacutecnicas de transformador oacutepticas o de acoplamiento capacitivo Ademaacutes de romper los lazos de tierra el aislamiento bloquea picos de alto voltaje y rechaza alto voltaje en modo comuacuten y asiacute protege a los operadores y el valioso equipo de medida
Multiplexado Con el multiplexado un sistema de medida puede enrutar en secuencia muacuteltiples sentildeales a un solo digitalizador ademaacutes de brindar una manera rentable de incrementar la cuenta de canales del sistema Normalmente se necesita multiplexado para todas las aplicaciones de muchos canales
Filtrado El filtrado rechaza ruido no deseado dentro de un cierto rango de frecuencia Casi todas las aplicaciones de adquisicioacuten de datos estaacuten sujetas a ciertos niveles de ruido de 50 oacute 60 Hz producidos por liacuteneas de potencia o maquinaria La mayoriacutea de los acondicionadores de sentildeales incluyen filtros de paso bajo especiacuteficamente disentildeados para brindar maacuteximo rechazo de ruido de 50 a 60 Hz
Excitacioacuten Algunos transductores requieren de excitacioacuten Por ejemplo galgas extensiomeacutetricas termistores y RTDs requieren sentildeales externas de excitacioacuten de voltaje o corriente Las medidas de RTDs y termistores generalmente se toman con una fuente de corriente que convierte la variacioacuten en resistencia a un voltaje que puede ser medido Las galgas extensiomeacutetricas que son dispositivos de muy baja resistencia generalmente son usadas en la configuracioacuten de puente Wheatstone con una fuente de excitacioacuten de voltaje
Compensacioacuten de unioacuten friacutea La compensacioacuten de unioacuten friacutea es una tecnologiacutea que se requiere para medidas exactas de termopares Cada vez que un termopar es conectado a un sistema de adquisicioacuten de datos usted debe saber la temperatura que hay en el punto de conexioacuten (ya que esta unioacuten representa otro termopar al medir y generamente inyecta un desfase a su medida) para calcular la temperatura real que su termopar estaacute midiendo
Strain Gauges son dispositivos semiconductores en los cuales la resistencia varia con la deformacioacuten
GF = (ΔRR)(ΔLL) = (ΔRR)ε El factor de medida GF para los Straing Gauges maacutes comunes es de GF=2
Cual seriacutea el mejor acondicionador de sentildeal para una celda de carga (strain gauge) con resistencia nominal de 3000 Ohms y requiere ser conectado al DAC de un microcontrolador el cual puede realizar conversiones de 0-5 Volts
Es claro que cuando la relacioacuten de R1R2=R3R4 el voltaje de salida es cero
Si estas condiciones se cumplen se dice que el puente esta balanceado
Cualquier cambio en alguna de las resistencias provocara un voltaje diferente de cero en las terminales del puente
iquest Y despueacutes del puente
Los sensores pueden ser clasificados en
Sensores autoexitados Pueden no necesitar fuente externa de tensioacuten o de corriente para poder ser leiacutedos por el sistema (Ejemplo Termopares)
Sensores excitados exteriormente Son
sensores que necesitan fuente de alimentacioacuten (Strain Gauges RTD etc)
ldquoResulta praacutecticamente imposible lograr implementar un ambiente o entorno libre de
ruido eleacutectrico oacute electromagneacuteticordquo pero en la praacutectica existen soluciones para
controlar y eliminar casi completamente el ruido usar cable blindado o de par trenzado promediar la medicioacuten filtrar la sentildeal o hacer una conexioacuten diferencial de bajas sentildeales de tensioacuten al sistema de adquisicioacuten de datos yo control
Para analizar como reducir el ruido y con queacute teacutecnicas primero es conveniente estudiar el origen del mismo y como afecta a la sentildeal del sensor
Ruido de origen capacitivo o acoplamiento
capacitivo baacutesicamente es ruido producido por las cargas electrostaacuteticas este ruido acopla capacitivamente con el sensor con el acondicionador de sentildeal o con el cable que une al sistema de adquisicioacuten de datos
Ruido de origen magneacutetico o acoplamiento magneacutetico Corrientes inducidas que generan interferencias oacute disturbios en los conductores de las sentildeales por eso es importante enviar por bandejas separadas cables de energiacutea y de sentildeal
Lazos de tierra Otras fuentes de transitorios de tensioacuten Ruido
puede aparecer directamente en el cableado de la sentildeal del sensor al sistema de adquisicioacuten de datos como puede ser EMI (Interferencia Electromagneacutetica) la cual proviene principalmente de los radiotransmisores
Blindaje Para disminuir oacute eliminar la interferencia producida por el acoplamiento capacitivo y para ayudar a disminuir la EMI El blindaje tiene que ser conectado a la tierra en el extremo de las liacuteneas de informacioacuten o acondicionador de sentildeal pero tener cuidado de no formar lazos de tierras por lo que solo hay que conectar la tierra en un solo punto
Cable de par trenzado En muchos casos es imposible poner blindaje en un solo punto a tierra por ejemplo cuando el cable tiene blindaje expuesto Juntando los pares y trenzaacutendolos al azar se anulan entre siacute las diferencias e potencial o voltajes inducidos en el cable cuando se el mismo se encuentra en presencia de un campo magneacutetico
Aislacioacuten La aislacioacuten entre las distintas etapas entre las distintas etapas de un sistema de adquisicioacuten de datos Conceptualmente la aislacioacuten se puede definir como la separacioacuten de una sentildeal eleacutectrica de otra para prevenir interacciones no deseadas entre ambas sentildeales
Otra finalidad de la aislacioacuten es la de proteccioacuten de los sistemas de adquisicioacuten de datos
Conexioacuten diferencial Los amplificados operacionales cuando
trabajan con una entrada diferencial suelen tener un muy elevado CMRR que idealmente tenderiacutea a infinito Esto significa que las sentildeales que se inducen por igual a ambos conductores de la entrada del Amplificador Operacional no sean amplificadas de lo Anterior se concluye que otra forma de evitar el ruido es usar acondicionadores de sentildeal con entradas diferenciales o tarjetas de adquisicioacuten de datos con entrada diferencial
Meacutetodos por hardware Filtros pasivos Filtros activos
Meacutetodos por software Meacutetodo de promediacioacuten como el ruido es
aleatorio promediar estos valores estadiacutesticamente como el ruido es aleatorio se eliminaraacute uno con otro
El meacutetodo de promediacioacuten puede eliminar el ruido en proporcioacuten a la raiacutez cuadrada del nuacutemero de muestras promediadas Este tipo de meacutetodo se utiliza para sentildeales de variacioacuten lenta como temperatura humedad presioacuten caudal esfuerzo etc
ADC y DAC
La mayoriacutea de los controladores son implementados en dispositivos digitales
MC computadoras etc
Al tratarse de un sistema digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes
SISTEMA DE CONTROL DIGITAL
DAC ADC
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
La importancia de la ingenieriacutea mecatroacutenica reside en que permite la concepcioacuten de la solucioacuten la ingenieriacutea baacutesica la ingenieriacutea de detalle el disentildeo construccioacuten integracioacuten el control la puesta en marcha y validacioacuten en campo bajo normas y pruebas protocolarias
El proyecto mecatroacutenico debe contener bien
identificadas las partes de la ingenieriacutea mecaacutenica electroacutenica de control y computacioacuten que lo componen aunque estas no se encuentren bien acotadas en el contexto del proyecto en general
Caracteriacutesticas comunes de estos productos mecatroacutenicos bull Mecanismo de precisioacuten bull Control de software mediante medios electroacutenicos principalmente
mediante microcomputadores bull Necesarios para tecnologiacutea de produccioacuten precisa y avanzada
bull Ejemplos de productos mecatroacutenicos bull Ejemplos de productos no mecatroacutenicos
Cliente Solo conoce el tipo de producto que desea Estructura Moacutevil
Video Video
PROBLEMA Meacutetodo de disentildeo SOLUCION
Quiero que sea ldquoespectacularrdquo
Primer proyecto bull Peacutendulo Invertido Moacutevil
Proyecto Final bull Sistema de automatizacioacuten
virtual con interaccioacuten usuario-maacutequina
ldquoTodo lo que una persona pueda imaginar otras podraacuten hacerlo realidadrdquo Julio Verne
Actuadores
Acondicionador de sentildeal de
entrada Sensores
Control Acondicionador
de sentildeal de salida
Interfaz
Sistema mecaacutenico
Modelo
Un sensor es un elemento de un sistema mecatroacutenico que detecta la magnitud de un paraacutemetro fiacutesico y lo cambia por una sentildeal que
puede procesar el sistema
Las mediciones se pueden clasificar un dos tipos
1 Mediciones fiacutesicas Presioacuten Temperatura Nivel Vibracioacuten masa densidad etc
2 Mediciones quiacutemicas o de composicioacuten Conductividad Ph concentracioacuten de oxiacutegeno etc
Medicioacuten solo para indicacioacuten son utilizadas para visualizar condiciones de alguna variable
Mediciones de control Son esenciales para la viabilidad econoacutemica seguridad y funcionalidad de un proceso de fabricacioacuten
Mediciones Legales u oficiales Para verificar si el proceso cumple con las normas establecidas
Mediciones Medio Ambientales Para detectar emisiones para proteccioacuten de la gente (convenio de Kioto)
Mediciones de seguridad Sirven para monitorear y evitar condiciones de peligro
telemetro
Turbiedad en el agua Cantidad de jaboacuten disuelto en agua Presioacuten en la llanta de un auto Velocidad de la llanta de un vehiacuteculo Aceleracioacuten de un vehiacuteculo en sus tres direcciones (horizontal
vertical y lateral) Velocidad de una bala La presencia de un vehiacuteculo en la pluma de un estacionamiento Que una manzana este madura
1 Identificar la naturaleza de la medicioacuten requerida variable a ser medida valor nominal rango de valores velocidad de medicioacuten y condiciones del ambiente que los rodea
2 Identificar la naturaleza de la salida requerida por el sensor y determinar el acondicionamiento de sentildeal requerido
3 Identificar los posibles sensores tomando en cuenta factores como rango precisioacuten linealidad requerimiento de potencia mantenimiento robustez costo etc
La sensibilidad de un sensor esta definida como la miacutenima entrada de un paraacutemetro fiacutesico el cual puede provocar un cambio detectable en la salida del sensor
El rango de un sensor define los limites entre los cuales puede variar la entrada esto es el maacuteximo y miacutenimo valor que puede ser medido por el sensor
Rango = Ymax - l ndashYmin l
El error es la diferencia entre el resultado de una medicioacuten y el valor verdadero de la cantidad que se mide
Error = valor medido ndash valor real
El concepto de presicioacuten se refiere al grado de reproductibilidad de una medicioacuten En otras palabras si exactamente el mismo valor fue medido un nuacutemero determinado de veces el sensor es exacto
La exactitud es el grado hasta el cual un valor producido por un sistema de medicioacuten podriacutea estar equivocado Es comuacuten expresar la exactitud como un porcentaje de la salida de rango total
El error de offset de un transductor estaacute definido como el valor de salida cuando la entrada al sensor es cero
La linealidad de un transductores es una expresioacuten en la cual la curva de un sensor difiere de una curva ideal la linealidad se expresa en teacuterminos de porcentaje de no linealidad el cual se define como
Donde
Din (max) maacutexima desviacioacuten a la entrada
IN fs es la maacutexima entrada a escala completa
Los transductores pueden producir distintas salidas de la misma magnitud que se mide si dicha magnitud se obtuvo mediante un incremento o reduccioacuten continuo
Los sensores no cambian su salida inmediatamente cuando al entrada cambia existe un tiempo de respuesta en el que el sensor produce la salida
Los teacuterminos repetibilidad y reproducibilidad se utilizan para describir la capacidad del transductor para producir la misma salida despueacutes de aplicar varias veces el mismo valor de entrada
Repetibilidad = ( val Max ndash val Min obtenido)rango total x 100
La estabilidad de un transductor es su capacidad para producir una salida cuando se emplea para medir una entrada constante en un periodo
Cuando un sensor que produce una salida eleacutectrica se vincula con un circuito electroacutenico es necesario conocer la impedancia de salida dado que esta se va a conectar en serie o en paralelo a dicho circuito
El grado de proteccioacuten IP corresponde al grado de proteccioacuten de las envolventes para materiales eleacutectricos seguacuten las normas EN 60 529 y IEC 529
El coacutedigo IP estaacute formado por dos nuacutemeros caracteriacutesticos (por ejemplo IP
55) a los que se puede antildeadir una letra cuando la proteccioacuten real de las
personas contra el acceso a las partes peligrosas sea mejor que la que
indica la primera cifra (por ejemplo IP 20C)
Ponderacioacuten -2-10+1+2 -2 el peor +2 el mejor
Objetivo Importancia
(0-100) Porcentaje Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3
Sensibilidad + 50 9 2 1 1
Rango + 60 11 -1 2 1
Error - 70 13 0 -1 2
Presicioacuten + 65 12 0 0 -1
Exactitud + 50 9 -1 2 -2
Resolucioacuten + 55 10 -1 2 1
Offset - 10 2 -2 1 -1
Linealidad - 75 14 0 1 2
Tiempo de respuesta - 40 7 -2 -2 2
Costo - 80 14 0 -2 -1
TOTALES 555 100 -030 110 050
bullNo lineales bullResolucioacuten bullVariaciones con respecto a T bullMomento para provocar movimiento
Dispositivo que convierte movimiento en una secuencia de pulsos digitales
2-3-1-0 1-3-2-0
iquestQue es un aceleroacutemetro
Un aceleroacutemetro es un tipo de sensor que nos mide aceleraciones lineales Las aceleraciones con estos sensores se suelen medir utilizando la unidad G que no es maacutes que la unidad de referencia de la aceleracioacuten gravitatoria de la tierra
iquestQue es un eje
Un eje es una direccioacuten del espacio Con dos ejes puedes medir un plano con 3 todo el espacio tridimensional
iquestPero entonces que mide un giroscopio
Un giroscopio mide tambieacuten aceleraciones pero angulares vamos la aceleracioacuten de un giro
Yo lo que quiero es medir la orientacioacuten de un objeto iquestentonces que necesito
Con un aceleroacutemetro de tres ejes y suponiendo el objeto en reposo podemos encontrar su orientacioacuten en el espacio ya que sabiendo que esta sujeto a una aceleracioacuten de 1G y con la ayuda de la trigonometriacutea podemos definir su orientacioacuten solo con las tres medidas de los ejes
iquestY para que sirve un giroscopio
Si giramos alrededor de un eje del aceleroacutemetro no nos variaraacute la medida esto no lo mide el aceleroacutemetro los giros los mide el giroscopio
Si combinamos un aceleroacutemetro de 3 ejes con un giroscopio de tres ejes tendremos perfectamente definida la orientacioacuten de el objeto en el espacio y respecto del espacio (tendriacuteamos un IMU de 6 ejes) Si le antildeadimos ademaacutes una bruacutejula digital o magnetoacutemetro de 3 ejes tambieacuten tendremos la orientacioacuten respecto a los polos magneacuteticos Este sistema completo seria un IMU de 9 ejes
Esta placa tiene un aceleroacutemetro ADXL335 de +- 3G de alta calidad junto con unos condensadores de desacoplo para un oacuteptimo funcionamiento
Criterios de seleccioacuten
Acondicionador de sentildeal
Amplificacioacuten Los amplificadores aumentan el nivel de la sentildeal de entrada para igualar el rango del convertidor analoacutegico a digital (ADC) y de esta manera aumentar la resolucioacuten y sensibilidad de las medidas Ademaacutes el usar acondicionamiento de sentildeales externo ubicado cerca del la fuente de sentildeal o transductor mejora el ratio de sentildeal-a-ruido elevando el nivel de sentildeal antes de se vea afectada por el ruido ambiental
Atenuacioacuten Atenuacioacuten el opuesto de amplificacioacuten es necesario cuando los voltajes que seraacuten digitalizados estaacuten fuera del rango de entrada del digitalizador Esta forma de acondicionamiento de sentildeales disminuye la amplitud de la sentildeal de entrada de tal manera que la sentildeal condicionada estaacute dentro del rango ADC La atenuacioacuten es necesaria para medir altos voltajes
Aislamiento Los dispositivos de acondicionamiento de sentildeales aislados pasan la sentildeal de su fuente al dispositivo de medida sin una conexioacuten fiacutesica usando teacutecnicas de transformador oacutepticas o de acoplamiento capacitivo Ademaacutes de romper los lazos de tierra el aislamiento bloquea picos de alto voltaje y rechaza alto voltaje en modo comuacuten y asiacute protege a los operadores y el valioso equipo de medida
Multiplexado Con el multiplexado un sistema de medida puede enrutar en secuencia muacuteltiples sentildeales a un solo digitalizador ademaacutes de brindar una manera rentable de incrementar la cuenta de canales del sistema Normalmente se necesita multiplexado para todas las aplicaciones de muchos canales
Filtrado El filtrado rechaza ruido no deseado dentro de un cierto rango de frecuencia Casi todas las aplicaciones de adquisicioacuten de datos estaacuten sujetas a ciertos niveles de ruido de 50 oacute 60 Hz producidos por liacuteneas de potencia o maquinaria La mayoriacutea de los acondicionadores de sentildeales incluyen filtros de paso bajo especiacuteficamente disentildeados para brindar maacuteximo rechazo de ruido de 50 a 60 Hz
Excitacioacuten Algunos transductores requieren de excitacioacuten Por ejemplo galgas extensiomeacutetricas termistores y RTDs requieren sentildeales externas de excitacioacuten de voltaje o corriente Las medidas de RTDs y termistores generalmente se toman con una fuente de corriente que convierte la variacioacuten en resistencia a un voltaje que puede ser medido Las galgas extensiomeacutetricas que son dispositivos de muy baja resistencia generalmente son usadas en la configuracioacuten de puente Wheatstone con una fuente de excitacioacuten de voltaje
Compensacioacuten de unioacuten friacutea La compensacioacuten de unioacuten friacutea es una tecnologiacutea que se requiere para medidas exactas de termopares Cada vez que un termopar es conectado a un sistema de adquisicioacuten de datos usted debe saber la temperatura que hay en el punto de conexioacuten (ya que esta unioacuten representa otro termopar al medir y generamente inyecta un desfase a su medida) para calcular la temperatura real que su termopar estaacute midiendo
Strain Gauges son dispositivos semiconductores en los cuales la resistencia varia con la deformacioacuten
GF = (ΔRR)(ΔLL) = (ΔRR)ε El factor de medida GF para los Straing Gauges maacutes comunes es de GF=2
Cual seriacutea el mejor acondicionador de sentildeal para una celda de carga (strain gauge) con resistencia nominal de 3000 Ohms y requiere ser conectado al DAC de un microcontrolador el cual puede realizar conversiones de 0-5 Volts
Es claro que cuando la relacioacuten de R1R2=R3R4 el voltaje de salida es cero
Si estas condiciones se cumplen se dice que el puente esta balanceado
Cualquier cambio en alguna de las resistencias provocara un voltaje diferente de cero en las terminales del puente
iquest Y despueacutes del puente
Los sensores pueden ser clasificados en
Sensores autoexitados Pueden no necesitar fuente externa de tensioacuten o de corriente para poder ser leiacutedos por el sistema (Ejemplo Termopares)
Sensores excitados exteriormente Son
sensores que necesitan fuente de alimentacioacuten (Strain Gauges RTD etc)
ldquoResulta praacutecticamente imposible lograr implementar un ambiente o entorno libre de
ruido eleacutectrico oacute electromagneacuteticordquo pero en la praacutectica existen soluciones para
controlar y eliminar casi completamente el ruido usar cable blindado o de par trenzado promediar la medicioacuten filtrar la sentildeal o hacer una conexioacuten diferencial de bajas sentildeales de tensioacuten al sistema de adquisicioacuten de datos yo control
Para analizar como reducir el ruido y con queacute teacutecnicas primero es conveniente estudiar el origen del mismo y como afecta a la sentildeal del sensor
Ruido de origen capacitivo o acoplamiento
capacitivo baacutesicamente es ruido producido por las cargas electrostaacuteticas este ruido acopla capacitivamente con el sensor con el acondicionador de sentildeal o con el cable que une al sistema de adquisicioacuten de datos
Ruido de origen magneacutetico o acoplamiento magneacutetico Corrientes inducidas que generan interferencias oacute disturbios en los conductores de las sentildeales por eso es importante enviar por bandejas separadas cables de energiacutea y de sentildeal
Lazos de tierra Otras fuentes de transitorios de tensioacuten Ruido
puede aparecer directamente en el cableado de la sentildeal del sensor al sistema de adquisicioacuten de datos como puede ser EMI (Interferencia Electromagneacutetica) la cual proviene principalmente de los radiotransmisores
Blindaje Para disminuir oacute eliminar la interferencia producida por el acoplamiento capacitivo y para ayudar a disminuir la EMI El blindaje tiene que ser conectado a la tierra en el extremo de las liacuteneas de informacioacuten o acondicionador de sentildeal pero tener cuidado de no formar lazos de tierras por lo que solo hay que conectar la tierra en un solo punto
Cable de par trenzado En muchos casos es imposible poner blindaje en un solo punto a tierra por ejemplo cuando el cable tiene blindaje expuesto Juntando los pares y trenzaacutendolos al azar se anulan entre siacute las diferencias e potencial o voltajes inducidos en el cable cuando se el mismo se encuentra en presencia de un campo magneacutetico
Aislacioacuten La aislacioacuten entre las distintas etapas entre las distintas etapas de un sistema de adquisicioacuten de datos Conceptualmente la aislacioacuten se puede definir como la separacioacuten de una sentildeal eleacutectrica de otra para prevenir interacciones no deseadas entre ambas sentildeales
Otra finalidad de la aislacioacuten es la de proteccioacuten de los sistemas de adquisicioacuten de datos
Conexioacuten diferencial Los amplificados operacionales cuando
trabajan con una entrada diferencial suelen tener un muy elevado CMRR que idealmente tenderiacutea a infinito Esto significa que las sentildeales que se inducen por igual a ambos conductores de la entrada del Amplificador Operacional no sean amplificadas de lo Anterior se concluye que otra forma de evitar el ruido es usar acondicionadores de sentildeal con entradas diferenciales o tarjetas de adquisicioacuten de datos con entrada diferencial
Meacutetodos por hardware Filtros pasivos Filtros activos
Meacutetodos por software Meacutetodo de promediacioacuten como el ruido es
aleatorio promediar estos valores estadiacutesticamente como el ruido es aleatorio se eliminaraacute uno con otro
El meacutetodo de promediacioacuten puede eliminar el ruido en proporcioacuten a la raiacutez cuadrada del nuacutemero de muestras promediadas Este tipo de meacutetodo se utiliza para sentildeales de variacioacuten lenta como temperatura humedad presioacuten caudal esfuerzo etc
ADC y DAC
La mayoriacutea de los controladores son implementados en dispositivos digitales
MC computadoras etc
Al tratarse de un sistema digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes
SISTEMA DE CONTROL DIGITAL
DAC ADC
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
El proyecto mecatroacutenico debe contener bien
identificadas las partes de la ingenieriacutea mecaacutenica electroacutenica de control y computacioacuten que lo componen aunque estas no se encuentren bien acotadas en el contexto del proyecto en general
Caracteriacutesticas comunes de estos productos mecatroacutenicos bull Mecanismo de precisioacuten bull Control de software mediante medios electroacutenicos principalmente
mediante microcomputadores bull Necesarios para tecnologiacutea de produccioacuten precisa y avanzada
bull Ejemplos de productos mecatroacutenicos bull Ejemplos de productos no mecatroacutenicos
Cliente Solo conoce el tipo de producto que desea Estructura Moacutevil
Video Video
PROBLEMA Meacutetodo de disentildeo SOLUCION
Quiero que sea ldquoespectacularrdquo
Primer proyecto bull Peacutendulo Invertido Moacutevil
Proyecto Final bull Sistema de automatizacioacuten
virtual con interaccioacuten usuario-maacutequina
ldquoTodo lo que una persona pueda imaginar otras podraacuten hacerlo realidadrdquo Julio Verne
Actuadores
Acondicionador de sentildeal de
entrada Sensores
Control Acondicionador
de sentildeal de salida
Interfaz
Sistema mecaacutenico
Modelo
Un sensor es un elemento de un sistema mecatroacutenico que detecta la magnitud de un paraacutemetro fiacutesico y lo cambia por una sentildeal que
puede procesar el sistema
Las mediciones se pueden clasificar un dos tipos
1 Mediciones fiacutesicas Presioacuten Temperatura Nivel Vibracioacuten masa densidad etc
2 Mediciones quiacutemicas o de composicioacuten Conductividad Ph concentracioacuten de oxiacutegeno etc
Medicioacuten solo para indicacioacuten son utilizadas para visualizar condiciones de alguna variable
Mediciones de control Son esenciales para la viabilidad econoacutemica seguridad y funcionalidad de un proceso de fabricacioacuten
Mediciones Legales u oficiales Para verificar si el proceso cumple con las normas establecidas
Mediciones Medio Ambientales Para detectar emisiones para proteccioacuten de la gente (convenio de Kioto)
Mediciones de seguridad Sirven para monitorear y evitar condiciones de peligro
telemetro
Turbiedad en el agua Cantidad de jaboacuten disuelto en agua Presioacuten en la llanta de un auto Velocidad de la llanta de un vehiacuteculo Aceleracioacuten de un vehiacuteculo en sus tres direcciones (horizontal
vertical y lateral) Velocidad de una bala La presencia de un vehiacuteculo en la pluma de un estacionamiento Que una manzana este madura
1 Identificar la naturaleza de la medicioacuten requerida variable a ser medida valor nominal rango de valores velocidad de medicioacuten y condiciones del ambiente que los rodea
2 Identificar la naturaleza de la salida requerida por el sensor y determinar el acondicionamiento de sentildeal requerido
3 Identificar los posibles sensores tomando en cuenta factores como rango precisioacuten linealidad requerimiento de potencia mantenimiento robustez costo etc
La sensibilidad de un sensor esta definida como la miacutenima entrada de un paraacutemetro fiacutesico el cual puede provocar un cambio detectable en la salida del sensor
El rango de un sensor define los limites entre los cuales puede variar la entrada esto es el maacuteximo y miacutenimo valor que puede ser medido por el sensor
Rango = Ymax - l ndashYmin l
El error es la diferencia entre el resultado de una medicioacuten y el valor verdadero de la cantidad que se mide
Error = valor medido ndash valor real
El concepto de presicioacuten se refiere al grado de reproductibilidad de una medicioacuten En otras palabras si exactamente el mismo valor fue medido un nuacutemero determinado de veces el sensor es exacto
La exactitud es el grado hasta el cual un valor producido por un sistema de medicioacuten podriacutea estar equivocado Es comuacuten expresar la exactitud como un porcentaje de la salida de rango total
El error de offset de un transductor estaacute definido como el valor de salida cuando la entrada al sensor es cero
La linealidad de un transductores es una expresioacuten en la cual la curva de un sensor difiere de una curva ideal la linealidad se expresa en teacuterminos de porcentaje de no linealidad el cual se define como
Donde
Din (max) maacutexima desviacioacuten a la entrada
IN fs es la maacutexima entrada a escala completa
Los transductores pueden producir distintas salidas de la misma magnitud que se mide si dicha magnitud se obtuvo mediante un incremento o reduccioacuten continuo
Los sensores no cambian su salida inmediatamente cuando al entrada cambia existe un tiempo de respuesta en el que el sensor produce la salida
Los teacuterminos repetibilidad y reproducibilidad se utilizan para describir la capacidad del transductor para producir la misma salida despueacutes de aplicar varias veces el mismo valor de entrada
Repetibilidad = ( val Max ndash val Min obtenido)rango total x 100
La estabilidad de un transductor es su capacidad para producir una salida cuando se emplea para medir una entrada constante en un periodo
Cuando un sensor que produce una salida eleacutectrica se vincula con un circuito electroacutenico es necesario conocer la impedancia de salida dado que esta se va a conectar en serie o en paralelo a dicho circuito
El grado de proteccioacuten IP corresponde al grado de proteccioacuten de las envolventes para materiales eleacutectricos seguacuten las normas EN 60 529 y IEC 529
El coacutedigo IP estaacute formado por dos nuacutemeros caracteriacutesticos (por ejemplo IP
55) a los que se puede antildeadir una letra cuando la proteccioacuten real de las
personas contra el acceso a las partes peligrosas sea mejor que la que
indica la primera cifra (por ejemplo IP 20C)
Ponderacioacuten -2-10+1+2 -2 el peor +2 el mejor
Objetivo Importancia
(0-100) Porcentaje Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3
Sensibilidad + 50 9 2 1 1
Rango + 60 11 -1 2 1
Error - 70 13 0 -1 2
Presicioacuten + 65 12 0 0 -1
Exactitud + 50 9 -1 2 -2
Resolucioacuten + 55 10 -1 2 1
Offset - 10 2 -2 1 -1
Linealidad - 75 14 0 1 2
Tiempo de respuesta - 40 7 -2 -2 2
Costo - 80 14 0 -2 -1
TOTALES 555 100 -030 110 050
bullNo lineales bullResolucioacuten bullVariaciones con respecto a T bullMomento para provocar movimiento
Dispositivo que convierte movimiento en una secuencia de pulsos digitales
2-3-1-0 1-3-2-0
iquestQue es un aceleroacutemetro
Un aceleroacutemetro es un tipo de sensor que nos mide aceleraciones lineales Las aceleraciones con estos sensores se suelen medir utilizando la unidad G que no es maacutes que la unidad de referencia de la aceleracioacuten gravitatoria de la tierra
iquestQue es un eje
Un eje es una direccioacuten del espacio Con dos ejes puedes medir un plano con 3 todo el espacio tridimensional
iquestPero entonces que mide un giroscopio
Un giroscopio mide tambieacuten aceleraciones pero angulares vamos la aceleracioacuten de un giro
Yo lo que quiero es medir la orientacioacuten de un objeto iquestentonces que necesito
Con un aceleroacutemetro de tres ejes y suponiendo el objeto en reposo podemos encontrar su orientacioacuten en el espacio ya que sabiendo que esta sujeto a una aceleracioacuten de 1G y con la ayuda de la trigonometriacutea podemos definir su orientacioacuten solo con las tres medidas de los ejes
iquestY para que sirve un giroscopio
Si giramos alrededor de un eje del aceleroacutemetro no nos variaraacute la medida esto no lo mide el aceleroacutemetro los giros los mide el giroscopio
Si combinamos un aceleroacutemetro de 3 ejes con un giroscopio de tres ejes tendremos perfectamente definida la orientacioacuten de el objeto en el espacio y respecto del espacio (tendriacuteamos un IMU de 6 ejes) Si le antildeadimos ademaacutes una bruacutejula digital o magnetoacutemetro de 3 ejes tambieacuten tendremos la orientacioacuten respecto a los polos magneacuteticos Este sistema completo seria un IMU de 9 ejes
Esta placa tiene un aceleroacutemetro ADXL335 de +- 3G de alta calidad junto con unos condensadores de desacoplo para un oacuteptimo funcionamiento
Criterios de seleccioacuten
Acondicionador de sentildeal
Amplificacioacuten Los amplificadores aumentan el nivel de la sentildeal de entrada para igualar el rango del convertidor analoacutegico a digital (ADC) y de esta manera aumentar la resolucioacuten y sensibilidad de las medidas Ademaacutes el usar acondicionamiento de sentildeales externo ubicado cerca del la fuente de sentildeal o transductor mejora el ratio de sentildeal-a-ruido elevando el nivel de sentildeal antes de se vea afectada por el ruido ambiental
Atenuacioacuten Atenuacioacuten el opuesto de amplificacioacuten es necesario cuando los voltajes que seraacuten digitalizados estaacuten fuera del rango de entrada del digitalizador Esta forma de acondicionamiento de sentildeales disminuye la amplitud de la sentildeal de entrada de tal manera que la sentildeal condicionada estaacute dentro del rango ADC La atenuacioacuten es necesaria para medir altos voltajes
Aislamiento Los dispositivos de acondicionamiento de sentildeales aislados pasan la sentildeal de su fuente al dispositivo de medida sin una conexioacuten fiacutesica usando teacutecnicas de transformador oacutepticas o de acoplamiento capacitivo Ademaacutes de romper los lazos de tierra el aislamiento bloquea picos de alto voltaje y rechaza alto voltaje en modo comuacuten y asiacute protege a los operadores y el valioso equipo de medida
Multiplexado Con el multiplexado un sistema de medida puede enrutar en secuencia muacuteltiples sentildeales a un solo digitalizador ademaacutes de brindar una manera rentable de incrementar la cuenta de canales del sistema Normalmente se necesita multiplexado para todas las aplicaciones de muchos canales
Filtrado El filtrado rechaza ruido no deseado dentro de un cierto rango de frecuencia Casi todas las aplicaciones de adquisicioacuten de datos estaacuten sujetas a ciertos niveles de ruido de 50 oacute 60 Hz producidos por liacuteneas de potencia o maquinaria La mayoriacutea de los acondicionadores de sentildeales incluyen filtros de paso bajo especiacuteficamente disentildeados para brindar maacuteximo rechazo de ruido de 50 a 60 Hz
Excitacioacuten Algunos transductores requieren de excitacioacuten Por ejemplo galgas extensiomeacutetricas termistores y RTDs requieren sentildeales externas de excitacioacuten de voltaje o corriente Las medidas de RTDs y termistores generalmente se toman con una fuente de corriente que convierte la variacioacuten en resistencia a un voltaje que puede ser medido Las galgas extensiomeacutetricas que son dispositivos de muy baja resistencia generalmente son usadas en la configuracioacuten de puente Wheatstone con una fuente de excitacioacuten de voltaje
Compensacioacuten de unioacuten friacutea La compensacioacuten de unioacuten friacutea es una tecnologiacutea que se requiere para medidas exactas de termopares Cada vez que un termopar es conectado a un sistema de adquisicioacuten de datos usted debe saber la temperatura que hay en el punto de conexioacuten (ya que esta unioacuten representa otro termopar al medir y generamente inyecta un desfase a su medida) para calcular la temperatura real que su termopar estaacute midiendo
Strain Gauges son dispositivos semiconductores en los cuales la resistencia varia con la deformacioacuten
GF = (ΔRR)(ΔLL) = (ΔRR)ε El factor de medida GF para los Straing Gauges maacutes comunes es de GF=2
Cual seriacutea el mejor acondicionador de sentildeal para una celda de carga (strain gauge) con resistencia nominal de 3000 Ohms y requiere ser conectado al DAC de un microcontrolador el cual puede realizar conversiones de 0-5 Volts
Es claro que cuando la relacioacuten de R1R2=R3R4 el voltaje de salida es cero
Si estas condiciones se cumplen se dice que el puente esta balanceado
Cualquier cambio en alguna de las resistencias provocara un voltaje diferente de cero en las terminales del puente
iquest Y despueacutes del puente
Los sensores pueden ser clasificados en
Sensores autoexitados Pueden no necesitar fuente externa de tensioacuten o de corriente para poder ser leiacutedos por el sistema (Ejemplo Termopares)
Sensores excitados exteriormente Son
sensores que necesitan fuente de alimentacioacuten (Strain Gauges RTD etc)
ldquoResulta praacutecticamente imposible lograr implementar un ambiente o entorno libre de
ruido eleacutectrico oacute electromagneacuteticordquo pero en la praacutectica existen soluciones para
controlar y eliminar casi completamente el ruido usar cable blindado o de par trenzado promediar la medicioacuten filtrar la sentildeal o hacer una conexioacuten diferencial de bajas sentildeales de tensioacuten al sistema de adquisicioacuten de datos yo control
Para analizar como reducir el ruido y con queacute teacutecnicas primero es conveniente estudiar el origen del mismo y como afecta a la sentildeal del sensor
Ruido de origen capacitivo o acoplamiento
capacitivo baacutesicamente es ruido producido por las cargas electrostaacuteticas este ruido acopla capacitivamente con el sensor con el acondicionador de sentildeal o con el cable que une al sistema de adquisicioacuten de datos
Ruido de origen magneacutetico o acoplamiento magneacutetico Corrientes inducidas que generan interferencias oacute disturbios en los conductores de las sentildeales por eso es importante enviar por bandejas separadas cables de energiacutea y de sentildeal
Lazos de tierra Otras fuentes de transitorios de tensioacuten Ruido
puede aparecer directamente en el cableado de la sentildeal del sensor al sistema de adquisicioacuten de datos como puede ser EMI (Interferencia Electromagneacutetica) la cual proviene principalmente de los radiotransmisores
Blindaje Para disminuir oacute eliminar la interferencia producida por el acoplamiento capacitivo y para ayudar a disminuir la EMI El blindaje tiene que ser conectado a la tierra en el extremo de las liacuteneas de informacioacuten o acondicionador de sentildeal pero tener cuidado de no formar lazos de tierras por lo que solo hay que conectar la tierra en un solo punto
Cable de par trenzado En muchos casos es imposible poner blindaje en un solo punto a tierra por ejemplo cuando el cable tiene blindaje expuesto Juntando los pares y trenzaacutendolos al azar se anulan entre siacute las diferencias e potencial o voltajes inducidos en el cable cuando se el mismo se encuentra en presencia de un campo magneacutetico
Aislacioacuten La aislacioacuten entre las distintas etapas entre las distintas etapas de un sistema de adquisicioacuten de datos Conceptualmente la aislacioacuten se puede definir como la separacioacuten de una sentildeal eleacutectrica de otra para prevenir interacciones no deseadas entre ambas sentildeales
Otra finalidad de la aislacioacuten es la de proteccioacuten de los sistemas de adquisicioacuten de datos
Conexioacuten diferencial Los amplificados operacionales cuando
trabajan con una entrada diferencial suelen tener un muy elevado CMRR que idealmente tenderiacutea a infinito Esto significa que las sentildeales que se inducen por igual a ambos conductores de la entrada del Amplificador Operacional no sean amplificadas de lo Anterior se concluye que otra forma de evitar el ruido es usar acondicionadores de sentildeal con entradas diferenciales o tarjetas de adquisicioacuten de datos con entrada diferencial
Meacutetodos por hardware Filtros pasivos Filtros activos
Meacutetodos por software Meacutetodo de promediacioacuten como el ruido es
aleatorio promediar estos valores estadiacutesticamente como el ruido es aleatorio se eliminaraacute uno con otro
El meacutetodo de promediacioacuten puede eliminar el ruido en proporcioacuten a la raiacutez cuadrada del nuacutemero de muestras promediadas Este tipo de meacutetodo se utiliza para sentildeales de variacioacuten lenta como temperatura humedad presioacuten caudal esfuerzo etc
ADC y DAC
La mayoriacutea de los controladores son implementados en dispositivos digitales
MC computadoras etc
Al tratarse de un sistema digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes
SISTEMA DE CONTROL DIGITAL
DAC ADC
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Caracteriacutesticas comunes de estos productos mecatroacutenicos bull Mecanismo de precisioacuten bull Control de software mediante medios electroacutenicos principalmente
mediante microcomputadores bull Necesarios para tecnologiacutea de produccioacuten precisa y avanzada
bull Ejemplos de productos mecatroacutenicos bull Ejemplos de productos no mecatroacutenicos
Cliente Solo conoce el tipo de producto que desea Estructura Moacutevil
Video Video
PROBLEMA Meacutetodo de disentildeo SOLUCION
Quiero que sea ldquoespectacularrdquo
Primer proyecto bull Peacutendulo Invertido Moacutevil
Proyecto Final bull Sistema de automatizacioacuten
virtual con interaccioacuten usuario-maacutequina
ldquoTodo lo que una persona pueda imaginar otras podraacuten hacerlo realidadrdquo Julio Verne
Actuadores
Acondicionador de sentildeal de
entrada Sensores
Control Acondicionador
de sentildeal de salida
Interfaz
Sistema mecaacutenico
Modelo
Un sensor es un elemento de un sistema mecatroacutenico que detecta la magnitud de un paraacutemetro fiacutesico y lo cambia por una sentildeal que
puede procesar el sistema
Las mediciones se pueden clasificar un dos tipos
1 Mediciones fiacutesicas Presioacuten Temperatura Nivel Vibracioacuten masa densidad etc
2 Mediciones quiacutemicas o de composicioacuten Conductividad Ph concentracioacuten de oxiacutegeno etc
Medicioacuten solo para indicacioacuten son utilizadas para visualizar condiciones de alguna variable
Mediciones de control Son esenciales para la viabilidad econoacutemica seguridad y funcionalidad de un proceso de fabricacioacuten
Mediciones Legales u oficiales Para verificar si el proceso cumple con las normas establecidas
Mediciones Medio Ambientales Para detectar emisiones para proteccioacuten de la gente (convenio de Kioto)
Mediciones de seguridad Sirven para monitorear y evitar condiciones de peligro
telemetro
Turbiedad en el agua Cantidad de jaboacuten disuelto en agua Presioacuten en la llanta de un auto Velocidad de la llanta de un vehiacuteculo Aceleracioacuten de un vehiacuteculo en sus tres direcciones (horizontal
vertical y lateral) Velocidad de una bala La presencia de un vehiacuteculo en la pluma de un estacionamiento Que una manzana este madura
1 Identificar la naturaleza de la medicioacuten requerida variable a ser medida valor nominal rango de valores velocidad de medicioacuten y condiciones del ambiente que los rodea
2 Identificar la naturaleza de la salida requerida por el sensor y determinar el acondicionamiento de sentildeal requerido
3 Identificar los posibles sensores tomando en cuenta factores como rango precisioacuten linealidad requerimiento de potencia mantenimiento robustez costo etc
La sensibilidad de un sensor esta definida como la miacutenima entrada de un paraacutemetro fiacutesico el cual puede provocar un cambio detectable en la salida del sensor
El rango de un sensor define los limites entre los cuales puede variar la entrada esto es el maacuteximo y miacutenimo valor que puede ser medido por el sensor
Rango = Ymax - l ndashYmin l
El error es la diferencia entre el resultado de una medicioacuten y el valor verdadero de la cantidad que se mide
Error = valor medido ndash valor real
El concepto de presicioacuten se refiere al grado de reproductibilidad de una medicioacuten En otras palabras si exactamente el mismo valor fue medido un nuacutemero determinado de veces el sensor es exacto
La exactitud es el grado hasta el cual un valor producido por un sistema de medicioacuten podriacutea estar equivocado Es comuacuten expresar la exactitud como un porcentaje de la salida de rango total
El error de offset de un transductor estaacute definido como el valor de salida cuando la entrada al sensor es cero
La linealidad de un transductores es una expresioacuten en la cual la curva de un sensor difiere de una curva ideal la linealidad se expresa en teacuterminos de porcentaje de no linealidad el cual se define como
Donde
Din (max) maacutexima desviacioacuten a la entrada
IN fs es la maacutexima entrada a escala completa
Los transductores pueden producir distintas salidas de la misma magnitud que se mide si dicha magnitud se obtuvo mediante un incremento o reduccioacuten continuo
Los sensores no cambian su salida inmediatamente cuando al entrada cambia existe un tiempo de respuesta en el que el sensor produce la salida
Los teacuterminos repetibilidad y reproducibilidad se utilizan para describir la capacidad del transductor para producir la misma salida despueacutes de aplicar varias veces el mismo valor de entrada
Repetibilidad = ( val Max ndash val Min obtenido)rango total x 100
La estabilidad de un transductor es su capacidad para producir una salida cuando se emplea para medir una entrada constante en un periodo
Cuando un sensor que produce una salida eleacutectrica se vincula con un circuito electroacutenico es necesario conocer la impedancia de salida dado que esta se va a conectar en serie o en paralelo a dicho circuito
El grado de proteccioacuten IP corresponde al grado de proteccioacuten de las envolventes para materiales eleacutectricos seguacuten las normas EN 60 529 y IEC 529
El coacutedigo IP estaacute formado por dos nuacutemeros caracteriacutesticos (por ejemplo IP
55) a los que se puede antildeadir una letra cuando la proteccioacuten real de las
personas contra el acceso a las partes peligrosas sea mejor que la que
indica la primera cifra (por ejemplo IP 20C)
Ponderacioacuten -2-10+1+2 -2 el peor +2 el mejor
Objetivo Importancia
(0-100) Porcentaje Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3
Sensibilidad + 50 9 2 1 1
Rango + 60 11 -1 2 1
Error - 70 13 0 -1 2
Presicioacuten + 65 12 0 0 -1
Exactitud + 50 9 -1 2 -2
Resolucioacuten + 55 10 -1 2 1
Offset - 10 2 -2 1 -1
Linealidad - 75 14 0 1 2
Tiempo de respuesta - 40 7 -2 -2 2
Costo - 80 14 0 -2 -1
TOTALES 555 100 -030 110 050
bullNo lineales bullResolucioacuten bullVariaciones con respecto a T bullMomento para provocar movimiento
Dispositivo que convierte movimiento en una secuencia de pulsos digitales
2-3-1-0 1-3-2-0
iquestQue es un aceleroacutemetro
Un aceleroacutemetro es un tipo de sensor que nos mide aceleraciones lineales Las aceleraciones con estos sensores se suelen medir utilizando la unidad G que no es maacutes que la unidad de referencia de la aceleracioacuten gravitatoria de la tierra
iquestQue es un eje
Un eje es una direccioacuten del espacio Con dos ejes puedes medir un plano con 3 todo el espacio tridimensional
iquestPero entonces que mide un giroscopio
Un giroscopio mide tambieacuten aceleraciones pero angulares vamos la aceleracioacuten de un giro
Yo lo que quiero es medir la orientacioacuten de un objeto iquestentonces que necesito
Con un aceleroacutemetro de tres ejes y suponiendo el objeto en reposo podemos encontrar su orientacioacuten en el espacio ya que sabiendo que esta sujeto a una aceleracioacuten de 1G y con la ayuda de la trigonometriacutea podemos definir su orientacioacuten solo con las tres medidas de los ejes
iquestY para que sirve un giroscopio
Si giramos alrededor de un eje del aceleroacutemetro no nos variaraacute la medida esto no lo mide el aceleroacutemetro los giros los mide el giroscopio
Si combinamos un aceleroacutemetro de 3 ejes con un giroscopio de tres ejes tendremos perfectamente definida la orientacioacuten de el objeto en el espacio y respecto del espacio (tendriacuteamos un IMU de 6 ejes) Si le antildeadimos ademaacutes una bruacutejula digital o magnetoacutemetro de 3 ejes tambieacuten tendremos la orientacioacuten respecto a los polos magneacuteticos Este sistema completo seria un IMU de 9 ejes
Esta placa tiene un aceleroacutemetro ADXL335 de +- 3G de alta calidad junto con unos condensadores de desacoplo para un oacuteptimo funcionamiento
Criterios de seleccioacuten
Acondicionador de sentildeal
Amplificacioacuten Los amplificadores aumentan el nivel de la sentildeal de entrada para igualar el rango del convertidor analoacutegico a digital (ADC) y de esta manera aumentar la resolucioacuten y sensibilidad de las medidas Ademaacutes el usar acondicionamiento de sentildeales externo ubicado cerca del la fuente de sentildeal o transductor mejora el ratio de sentildeal-a-ruido elevando el nivel de sentildeal antes de se vea afectada por el ruido ambiental
Atenuacioacuten Atenuacioacuten el opuesto de amplificacioacuten es necesario cuando los voltajes que seraacuten digitalizados estaacuten fuera del rango de entrada del digitalizador Esta forma de acondicionamiento de sentildeales disminuye la amplitud de la sentildeal de entrada de tal manera que la sentildeal condicionada estaacute dentro del rango ADC La atenuacioacuten es necesaria para medir altos voltajes
Aislamiento Los dispositivos de acondicionamiento de sentildeales aislados pasan la sentildeal de su fuente al dispositivo de medida sin una conexioacuten fiacutesica usando teacutecnicas de transformador oacutepticas o de acoplamiento capacitivo Ademaacutes de romper los lazos de tierra el aislamiento bloquea picos de alto voltaje y rechaza alto voltaje en modo comuacuten y asiacute protege a los operadores y el valioso equipo de medida
Multiplexado Con el multiplexado un sistema de medida puede enrutar en secuencia muacuteltiples sentildeales a un solo digitalizador ademaacutes de brindar una manera rentable de incrementar la cuenta de canales del sistema Normalmente se necesita multiplexado para todas las aplicaciones de muchos canales
Filtrado El filtrado rechaza ruido no deseado dentro de un cierto rango de frecuencia Casi todas las aplicaciones de adquisicioacuten de datos estaacuten sujetas a ciertos niveles de ruido de 50 oacute 60 Hz producidos por liacuteneas de potencia o maquinaria La mayoriacutea de los acondicionadores de sentildeales incluyen filtros de paso bajo especiacuteficamente disentildeados para brindar maacuteximo rechazo de ruido de 50 a 60 Hz
Excitacioacuten Algunos transductores requieren de excitacioacuten Por ejemplo galgas extensiomeacutetricas termistores y RTDs requieren sentildeales externas de excitacioacuten de voltaje o corriente Las medidas de RTDs y termistores generalmente se toman con una fuente de corriente que convierte la variacioacuten en resistencia a un voltaje que puede ser medido Las galgas extensiomeacutetricas que son dispositivos de muy baja resistencia generalmente son usadas en la configuracioacuten de puente Wheatstone con una fuente de excitacioacuten de voltaje
Compensacioacuten de unioacuten friacutea La compensacioacuten de unioacuten friacutea es una tecnologiacutea que se requiere para medidas exactas de termopares Cada vez que un termopar es conectado a un sistema de adquisicioacuten de datos usted debe saber la temperatura que hay en el punto de conexioacuten (ya que esta unioacuten representa otro termopar al medir y generamente inyecta un desfase a su medida) para calcular la temperatura real que su termopar estaacute midiendo
Strain Gauges son dispositivos semiconductores en los cuales la resistencia varia con la deformacioacuten
GF = (ΔRR)(ΔLL) = (ΔRR)ε El factor de medida GF para los Straing Gauges maacutes comunes es de GF=2
Cual seriacutea el mejor acondicionador de sentildeal para una celda de carga (strain gauge) con resistencia nominal de 3000 Ohms y requiere ser conectado al DAC de un microcontrolador el cual puede realizar conversiones de 0-5 Volts
Es claro que cuando la relacioacuten de R1R2=R3R4 el voltaje de salida es cero
Si estas condiciones se cumplen se dice que el puente esta balanceado
Cualquier cambio en alguna de las resistencias provocara un voltaje diferente de cero en las terminales del puente
iquest Y despueacutes del puente
Los sensores pueden ser clasificados en
Sensores autoexitados Pueden no necesitar fuente externa de tensioacuten o de corriente para poder ser leiacutedos por el sistema (Ejemplo Termopares)
Sensores excitados exteriormente Son
sensores que necesitan fuente de alimentacioacuten (Strain Gauges RTD etc)
ldquoResulta praacutecticamente imposible lograr implementar un ambiente o entorno libre de
ruido eleacutectrico oacute electromagneacuteticordquo pero en la praacutectica existen soluciones para
controlar y eliminar casi completamente el ruido usar cable blindado o de par trenzado promediar la medicioacuten filtrar la sentildeal o hacer una conexioacuten diferencial de bajas sentildeales de tensioacuten al sistema de adquisicioacuten de datos yo control
Para analizar como reducir el ruido y con queacute teacutecnicas primero es conveniente estudiar el origen del mismo y como afecta a la sentildeal del sensor
Ruido de origen capacitivo o acoplamiento
capacitivo baacutesicamente es ruido producido por las cargas electrostaacuteticas este ruido acopla capacitivamente con el sensor con el acondicionador de sentildeal o con el cable que une al sistema de adquisicioacuten de datos
Ruido de origen magneacutetico o acoplamiento magneacutetico Corrientes inducidas que generan interferencias oacute disturbios en los conductores de las sentildeales por eso es importante enviar por bandejas separadas cables de energiacutea y de sentildeal
Lazos de tierra Otras fuentes de transitorios de tensioacuten Ruido
puede aparecer directamente en el cableado de la sentildeal del sensor al sistema de adquisicioacuten de datos como puede ser EMI (Interferencia Electromagneacutetica) la cual proviene principalmente de los radiotransmisores
Blindaje Para disminuir oacute eliminar la interferencia producida por el acoplamiento capacitivo y para ayudar a disminuir la EMI El blindaje tiene que ser conectado a la tierra en el extremo de las liacuteneas de informacioacuten o acondicionador de sentildeal pero tener cuidado de no formar lazos de tierras por lo que solo hay que conectar la tierra en un solo punto
Cable de par trenzado En muchos casos es imposible poner blindaje en un solo punto a tierra por ejemplo cuando el cable tiene blindaje expuesto Juntando los pares y trenzaacutendolos al azar se anulan entre siacute las diferencias e potencial o voltajes inducidos en el cable cuando se el mismo se encuentra en presencia de un campo magneacutetico
Aislacioacuten La aislacioacuten entre las distintas etapas entre las distintas etapas de un sistema de adquisicioacuten de datos Conceptualmente la aislacioacuten se puede definir como la separacioacuten de una sentildeal eleacutectrica de otra para prevenir interacciones no deseadas entre ambas sentildeales
Otra finalidad de la aislacioacuten es la de proteccioacuten de los sistemas de adquisicioacuten de datos
Conexioacuten diferencial Los amplificados operacionales cuando
trabajan con una entrada diferencial suelen tener un muy elevado CMRR que idealmente tenderiacutea a infinito Esto significa que las sentildeales que se inducen por igual a ambos conductores de la entrada del Amplificador Operacional no sean amplificadas de lo Anterior se concluye que otra forma de evitar el ruido es usar acondicionadores de sentildeal con entradas diferenciales o tarjetas de adquisicioacuten de datos con entrada diferencial
Meacutetodos por hardware Filtros pasivos Filtros activos
Meacutetodos por software Meacutetodo de promediacioacuten como el ruido es
aleatorio promediar estos valores estadiacutesticamente como el ruido es aleatorio se eliminaraacute uno con otro
El meacutetodo de promediacioacuten puede eliminar el ruido en proporcioacuten a la raiacutez cuadrada del nuacutemero de muestras promediadas Este tipo de meacutetodo se utiliza para sentildeales de variacioacuten lenta como temperatura humedad presioacuten caudal esfuerzo etc
ADC y DAC
La mayoriacutea de los controladores son implementados en dispositivos digitales
MC computadoras etc
Al tratarse de un sistema digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes
SISTEMA DE CONTROL DIGITAL
DAC ADC
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Cliente Solo conoce el tipo de producto que desea Estructura Moacutevil
Video Video
PROBLEMA Meacutetodo de disentildeo SOLUCION
Quiero que sea ldquoespectacularrdquo
Primer proyecto bull Peacutendulo Invertido Moacutevil
Proyecto Final bull Sistema de automatizacioacuten
virtual con interaccioacuten usuario-maacutequina
ldquoTodo lo que una persona pueda imaginar otras podraacuten hacerlo realidadrdquo Julio Verne
Actuadores
Acondicionador de sentildeal de
entrada Sensores
Control Acondicionador
de sentildeal de salida
Interfaz
Sistema mecaacutenico
Modelo
Un sensor es un elemento de un sistema mecatroacutenico que detecta la magnitud de un paraacutemetro fiacutesico y lo cambia por una sentildeal que
puede procesar el sistema
Las mediciones se pueden clasificar un dos tipos
1 Mediciones fiacutesicas Presioacuten Temperatura Nivel Vibracioacuten masa densidad etc
2 Mediciones quiacutemicas o de composicioacuten Conductividad Ph concentracioacuten de oxiacutegeno etc
Medicioacuten solo para indicacioacuten son utilizadas para visualizar condiciones de alguna variable
Mediciones de control Son esenciales para la viabilidad econoacutemica seguridad y funcionalidad de un proceso de fabricacioacuten
Mediciones Legales u oficiales Para verificar si el proceso cumple con las normas establecidas
Mediciones Medio Ambientales Para detectar emisiones para proteccioacuten de la gente (convenio de Kioto)
Mediciones de seguridad Sirven para monitorear y evitar condiciones de peligro
telemetro
Turbiedad en el agua Cantidad de jaboacuten disuelto en agua Presioacuten en la llanta de un auto Velocidad de la llanta de un vehiacuteculo Aceleracioacuten de un vehiacuteculo en sus tres direcciones (horizontal
vertical y lateral) Velocidad de una bala La presencia de un vehiacuteculo en la pluma de un estacionamiento Que una manzana este madura
1 Identificar la naturaleza de la medicioacuten requerida variable a ser medida valor nominal rango de valores velocidad de medicioacuten y condiciones del ambiente que los rodea
2 Identificar la naturaleza de la salida requerida por el sensor y determinar el acondicionamiento de sentildeal requerido
3 Identificar los posibles sensores tomando en cuenta factores como rango precisioacuten linealidad requerimiento de potencia mantenimiento robustez costo etc
La sensibilidad de un sensor esta definida como la miacutenima entrada de un paraacutemetro fiacutesico el cual puede provocar un cambio detectable en la salida del sensor
El rango de un sensor define los limites entre los cuales puede variar la entrada esto es el maacuteximo y miacutenimo valor que puede ser medido por el sensor
Rango = Ymax - l ndashYmin l
El error es la diferencia entre el resultado de una medicioacuten y el valor verdadero de la cantidad que se mide
Error = valor medido ndash valor real
El concepto de presicioacuten se refiere al grado de reproductibilidad de una medicioacuten En otras palabras si exactamente el mismo valor fue medido un nuacutemero determinado de veces el sensor es exacto
La exactitud es el grado hasta el cual un valor producido por un sistema de medicioacuten podriacutea estar equivocado Es comuacuten expresar la exactitud como un porcentaje de la salida de rango total
El error de offset de un transductor estaacute definido como el valor de salida cuando la entrada al sensor es cero
La linealidad de un transductores es una expresioacuten en la cual la curva de un sensor difiere de una curva ideal la linealidad se expresa en teacuterminos de porcentaje de no linealidad el cual se define como
Donde
Din (max) maacutexima desviacioacuten a la entrada
IN fs es la maacutexima entrada a escala completa
Los transductores pueden producir distintas salidas de la misma magnitud que se mide si dicha magnitud se obtuvo mediante un incremento o reduccioacuten continuo
Los sensores no cambian su salida inmediatamente cuando al entrada cambia existe un tiempo de respuesta en el que el sensor produce la salida
Los teacuterminos repetibilidad y reproducibilidad se utilizan para describir la capacidad del transductor para producir la misma salida despueacutes de aplicar varias veces el mismo valor de entrada
Repetibilidad = ( val Max ndash val Min obtenido)rango total x 100
La estabilidad de un transductor es su capacidad para producir una salida cuando se emplea para medir una entrada constante en un periodo
Cuando un sensor que produce una salida eleacutectrica se vincula con un circuito electroacutenico es necesario conocer la impedancia de salida dado que esta se va a conectar en serie o en paralelo a dicho circuito
El grado de proteccioacuten IP corresponde al grado de proteccioacuten de las envolventes para materiales eleacutectricos seguacuten las normas EN 60 529 y IEC 529
El coacutedigo IP estaacute formado por dos nuacutemeros caracteriacutesticos (por ejemplo IP
55) a los que se puede antildeadir una letra cuando la proteccioacuten real de las
personas contra el acceso a las partes peligrosas sea mejor que la que
indica la primera cifra (por ejemplo IP 20C)
Ponderacioacuten -2-10+1+2 -2 el peor +2 el mejor
Objetivo Importancia
(0-100) Porcentaje Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3
Sensibilidad + 50 9 2 1 1
Rango + 60 11 -1 2 1
Error - 70 13 0 -1 2
Presicioacuten + 65 12 0 0 -1
Exactitud + 50 9 -1 2 -2
Resolucioacuten + 55 10 -1 2 1
Offset - 10 2 -2 1 -1
Linealidad - 75 14 0 1 2
Tiempo de respuesta - 40 7 -2 -2 2
Costo - 80 14 0 -2 -1
TOTALES 555 100 -030 110 050
bullNo lineales bullResolucioacuten bullVariaciones con respecto a T bullMomento para provocar movimiento
Dispositivo que convierte movimiento en una secuencia de pulsos digitales
2-3-1-0 1-3-2-0
iquestQue es un aceleroacutemetro
Un aceleroacutemetro es un tipo de sensor que nos mide aceleraciones lineales Las aceleraciones con estos sensores se suelen medir utilizando la unidad G que no es maacutes que la unidad de referencia de la aceleracioacuten gravitatoria de la tierra
iquestQue es un eje
Un eje es una direccioacuten del espacio Con dos ejes puedes medir un plano con 3 todo el espacio tridimensional
iquestPero entonces que mide un giroscopio
Un giroscopio mide tambieacuten aceleraciones pero angulares vamos la aceleracioacuten de un giro
Yo lo que quiero es medir la orientacioacuten de un objeto iquestentonces que necesito
Con un aceleroacutemetro de tres ejes y suponiendo el objeto en reposo podemos encontrar su orientacioacuten en el espacio ya que sabiendo que esta sujeto a una aceleracioacuten de 1G y con la ayuda de la trigonometriacutea podemos definir su orientacioacuten solo con las tres medidas de los ejes
iquestY para que sirve un giroscopio
Si giramos alrededor de un eje del aceleroacutemetro no nos variaraacute la medida esto no lo mide el aceleroacutemetro los giros los mide el giroscopio
Si combinamos un aceleroacutemetro de 3 ejes con un giroscopio de tres ejes tendremos perfectamente definida la orientacioacuten de el objeto en el espacio y respecto del espacio (tendriacuteamos un IMU de 6 ejes) Si le antildeadimos ademaacutes una bruacutejula digital o magnetoacutemetro de 3 ejes tambieacuten tendremos la orientacioacuten respecto a los polos magneacuteticos Este sistema completo seria un IMU de 9 ejes
Esta placa tiene un aceleroacutemetro ADXL335 de +- 3G de alta calidad junto con unos condensadores de desacoplo para un oacuteptimo funcionamiento
Criterios de seleccioacuten
Acondicionador de sentildeal
Amplificacioacuten Los amplificadores aumentan el nivel de la sentildeal de entrada para igualar el rango del convertidor analoacutegico a digital (ADC) y de esta manera aumentar la resolucioacuten y sensibilidad de las medidas Ademaacutes el usar acondicionamiento de sentildeales externo ubicado cerca del la fuente de sentildeal o transductor mejora el ratio de sentildeal-a-ruido elevando el nivel de sentildeal antes de se vea afectada por el ruido ambiental
Atenuacioacuten Atenuacioacuten el opuesto de amplificacioacuten es necesario cuando los voltajes que seraacuten digitalizados estaacuten fuera del rango de entrada del digitalizador Esta forma de acondicionamiento de sentildeales disminuye la amplitud de la sentildeal de entrada de tal manera que la sentildeal condicionada estaacute dentro del rango ADC La atenuacioacuten es necesaria para medir altos voltajes
Aislamiento Los dispositivos de acondicionamiento de sentildeales aislados pasan la sentildeal de su fuente al dispositivo de medida sin una conexioacuten fiacutesica usando teacutecnicas de transformador oacutepticas o de acoplamiento capacitivo Ademaacutes de romper los lazos de tierra el aislamiento bloquea picos de alto voltaje y rechaza alto voltaje en modo comuacuten y asiacute protege a los operadores y el valioso equipo de medida
Multiplexado Con el multiplexado un sistema de medida puede enrutar en secuencia muacuteltiples sentildeales a un solo digitalizador ademaacutes de brindar una manera rentable de incrementar la cuenta de canales del sistema Normalmente se necesita multiplexado para todas las aplicaciones de muchos canales
Filtrado El filtrado rechaza ruido no deseado dentro de un cierto rango de frecuencia Casi todas las aplicaciones de adquisicioacuten de datos estaacuten sujetas a ciertos niveles de ruido de 50 oacute 60 Hz producidos por liacuteneas de potencia o maquinaria La mayoriacutea de los acondicionadores de sentildeales incluyen filtros de paso bajo especiacuteficamente disentildeados para brindar maacuteximo rechazo de ruido de 50 a 60 Hz
Excitacioacuten Algunos transductores requieren de excitacioacuten Por ejemplo galgas extensiomeacutetricas termistores y RTDs requieren sentildeales externas de excitacioacuten de voltaje o corriente Las medidas de RTDs y termistores generalmente se toman con una fuente de corriente que convierte la variacioacuten en resistencia a un voltaje que puede ser medido Las galgas extensiomeacutetricas que son dispositivos de muy baja resistencia generalmente son usadas en la configuracioacuten de puente Wheatstone con una fuente de excitacioacuten de voltaje
Compensacioacuten de unioacuten friacutea La compensacioacuten de unioacuten friacutea es una tecnologiacutea que se requiere para medidas exactas de termopares Cada vez que un termopar es conectado a un sistema de adquisicioacuten de datos usted debe saber la temperatura que hay en el punto de conexioacuten (ya que esta unioacuten representa otro termopar al medir y generamente inyecta un desfase a su medida) para calcular la temperatura real que su termopar estaacute midiendo
Strain Gauges son dispositivos semiconductores en los cuales la resistencia varia con la deformacioacuten
GF = (ΔRR)(ΔLL) = (ΔRR)ε El factor de medida GF para los Straing Gauges maacutes comunes es de GF=2
Cual seriacutea el mejor acondicionador de sentildeal para una celda de carga (strain gauge) con resistencia nominal de 3000 Ohms y requiere ser conectado al DAC de un microcontrolador el cual puede realizar conversiones de 0-5 Volts
Es claro que cuando la relacioacuten de R1R2=R3R4 el voltaje de salida es cero
Si estas condiciones se cumplen se dice que el puente esta balanceado
Cualquier cambio en alguna de las resistencias provocara un voltaje diferente de cero en las terminales del puente
iquest Y despueacutes del puente
Los sensores pueden ser clasificados en
Sensores autoexitados Pueden no necesitar fuente externa de tensioacuten o de corriente para poder ser leiacutedos por el sistema (Ejemplo Termopares)
Sensores excitados exteriormente Son
sensores que necesitan fuente de alimentacioacuten (Strain Gauges RTD etc)
ldquoResulta praacutecticamente imposible lograr implementar un ambiente o entorno libre de
ruido eleacutectrico oacute electromagneacuteticordquo pero en la praacutectica existen soluciones para
controlar y eliminar casi completamente el ruido usar cable blindado o de par trenzado promediar la medicioacuten filtrar la sentildeal o hacer una conexioacuten diferencial de bajas sentildeales de tensioacuten al sistema de adquisicioacuten de datos yo control
Para analizar como reducir el ruido y con queacute teacutecnicas primero es conveniente estudiar el origen del mismo y como afecta a la sentildeal del sensor
Ruido de origen capacitivo o acoplamiento
capacitivo baacutesicamente es ruido producido por las cargas electrostaacuteticas este ruido acopla capacitivamente con el sensor con el acondicionador de sentildeal o con el cable que une al sistema de adquisicioacuten de datos
Ruido de origen magneacutetico o acoplamiento magneacutetico Corrientes inducidas que generan interferencias oacute disturbios en los conductores de las sentildeales por eso es importante enviar por bandejas separadas cables de energiacutea y de sentildeal
Lazos de tierra Otras fuentes de transitorios de tensioacuten Ruido
puede aparecer directamente en el cableado de la sentildeal del sensor al sistema de adquisicioacuten de datos como puede ser EMI (Interferencia Electromagneacutetica) la cual proviene principalmente de los radiotransmisores
Blindaje Para disminuir oacute eliminar la interferencia producida por el acoplamiento capacitivo y para ayudar a disminuir la EMI El blindaje tiene que ser conectado a la tierra en el extremo de las liacuteneas de informacioacuten o acondicionador de sentildeal pero tener cuidado de no formar lazos de tierras por lo que solo hay que conectar la tierra en un solo punto
Cable de par trenzado En muchos casos es imposible poner blindaje en un solo punto a tierra por ejemplo cuando el cable tiene blindaje expuesto Juntando los pares y trenzaacutendolos al azar se anulan entre siacute las diferencias e potencial o voltajes inducidos en el cable cuando se el mismo se encuentra en presencia de un campo magneacutetico
Aislacioacuten La aislacioacuten entre las distintas etapas entre las distintas etapas de un sistema de adquisicioacuten de datos Conceptualmente la aislacioacuten se puede definir como la separacioacuten de una sentildeal eleacutectrica de otra para prevenir interacciones no deseadas entre ambas sentildeales
Otra finalidad de la aislacioacuten es la de proteccioacuten de los sistemas de adquisicioacuten de datos
Conexioacuten diferencial Los amplificados operacionales cuando
trabajan con una entrada diferencial suelen tener un muy elevado CMRR que idealmente tenderiacutea a infinito Esto significa que las sentildeales que se inducen por igual a ambos conductores de la entrada del Amplificador Operacional no sean amplificadas de lo Anterior se concluye que otra forma de evitar el ruido es usar acondicionadores de sentildeal con entradas diferenciales o tarjetas de adquisicioacuten de datos con entrada diferencial
Meacutetodos por hardware Filtros pasivos Filtros activos
Meacutetodos por software Meacutetodo de promediacioacuten como el ruido es
aleatorio promediar estos valores estadiacutesticamente como el ruido es aleatorio se eliminaraacute uno con otro
El meacutetodo de promediacioacuten puede eliminar el ruido en proporcioacuten a la raiacutez cuadrada del nuacutemero de muestras promediadas Este tipo de meacutetodo se utiliza para sentildeales de variacioacuten lenta como temperatura humedad presioacuten caudal esfuerzo etc
ADC y DAC
La mayoriacutea de los controladores son implementados en dispositivos digitales
MC computadoras etc
Al tratarse de un sistema digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes
SISTEMA DE CONTROL DIGITAL
DAC ADC
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Primer proyecto bull Peacutendulo Invertido Moacutevil
Proyecto Final bull Sistema de automatizacioacuten
virtual con interaccioacuten usuario-maacutequina
ldquoTodo lo que una persona pueda imaginar otras podraacuten hacerlo realidadrdquo Julio Verne
Actuadores
Acondicionador de sentildeal de
entrada Sensores
Control Acondicionador
de sentildeal de salida
Interfaz
Sistema mecaacutenico
Modelo
Un sensor es un elemento de un sistema mecatroacutenico que detecta la magnitud de un paraacutemetro fiacutesico y lo cambia por una sentildeal que
puede procesar el sistema
Las mediciones se pueden clasificar un dos tipos
1 Mediciones fiacutesicas Presioacuten Temperatura Nivel Vibracioacuten masa densidad etc
2 Mediciones quiacutemicas o de composicioacuten Conductividad Ph concentracioacuten de oxiacutegeno etc
Medicioacuten solo para indicacioacuten son utilizadas para visualizar condiciones de alguna variable
Mediciones de control Son esenciales para la viabilidad econoacutemica seguridad y funcionalidad de un proceso de fabricacioacuten
Mediciones Legales u oficiales Para verificar si el proceso cumple con las normas establecidas
Mediciones Medio Ambientales Para detectar emisiones para proteccioacuten de la gente (convenio de Kioto)
Mediciones de seguridad Sirven para monitorear y evitar condiciones de peligro
telemetro
Turbiedad en el agua Cantidad de jaboacuten disuelto en agua Presioacuten en la llanta de un auto Velocidad de la llanta de un vehiacuteculo Aceleracioacuten de un vehiacuteculo en sus tres direcciones (horizontal
vertical y lateral) Velocidad de una bala La presencia de un vehiacuteculo en la pluma de un estacionamiento Que una manzana este madura
1 Identificar la naturaleza de la medicioacuten requerida variable a ser medida valor nominal rango de valores velocidad de medicioacuten y condiciones del ambiente que los rodea
2 Identificar la naturaleza de la salida requerida por el sensor y determinar el acondicionamiento de sentildeal requerido
3 Identificar los posibles sensores tomando en cuenta factores como rango precisioacuten linealidad requerimiento de potencia mantenimiento robustez costo etc
La sensibilidad de un sensor esta definida como la miacutenima entrada de un paraacutemetro fiacutesico el cual puede provocar un cambio detectable en la salida del sensor
El rango de un sensor define los limites entre los cuales puede variar la entrada esto es el maacuteximo y miacutenimo valor que puede ser medido por el sensor
Rango = Ymax - l ndashYmin l
El error es la diferencia entre el resultado de una medicioacuten y el valor verdadero de la cantidad que se mide
Error = valor medido ndash valor real
El concepto de presicioacuten se refiere al grado de reproductibilidad de una medicioacuten En otras palabras si exactamente el mismo valor fue medido un nuacutemero determinado de veces el sensor es exacto
La exactitud es el grado hasta el cual un valor producido por un sistema de medicioacuten podriacutea estar equivocado Es comuacuten expresar la exactitud como un porcentaje de la salida de rango total
El error de offset de un transductor estaacute definido como el valor de salida cuando la entrada al sensor es cero
La linealidad de un transductores es una expresioacuten en la cual la curva de un sensor difiere de una curva ideal la linealidad se expresa en teacuterminos de porcentaje de no linealidad el cual se define como
Donde
Din (max) maacutexima desviacioacuten a la entrada
IN fs es la maacutexima entrada a escala completa
Los transductores pueden producir distintas salidas de la misma magnitud que se mide si dicha magnitud se obtuvo mediante un incremento o reduccioacuten continuo
Los sensores no cambian su salida inmediatamente cuando al entrada cambia existe un tiempo de respuesta en el que el sensor produce la salida
Los teacuterminos repetibilidad y reproducibilidad se utilizan para describir la capacidad del transductor para producir la misma salida despueacutes de aplicar varias veces el mismo valor de entrada
Repetibilidad = ( val Max ndash val Min obtenido)rango total x 100
La estabilidad de un transductor es su capacidad para producir una salida cuando se emplea para medir una entrada constante en un periodo
Cuando un sensor que produce una salida eleacutectrica se vincula con un circuito electroacutenico es necesario conocer la impedancia de salida dado que esta se va a conectar en serie o en paralelo a dicho circuito
El grado de proteccioacuten IP corresponde al grado de proteccioacuten de las envolventes para materiales eleacutectricos seguacuten las normas EN 60 529 y IEC 529
El coacutedigo IP estaacute formado por dos nuacutemeros caracteriacutesticos (por ejemplo IP
55) a los que se puede antildeadir una letra cuando la proteccioacuten real de las
personas contra el acceso a las partes peligrosas sea mejor que la que
indica la primera cifra (por ejemplo IP 20C)
Ponderacioacuten -2-10+1+2 -2 el peor +2 el mejor
Objetivo Importancia
(0-100) Porcentaje Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3
Sensibilidad + 50 9 2 1 1
Rango + 60 11 -1 2 1
Error - 70 13 0 -1 2
Presicioacuten + 65 12 0 0 -1
Exactitud + 50 9 -1 2 -2
Resolucioacuten + 55 10 -1 2 1
Offset - 10 2 -2 1 -1
Linealidad - 75 14 0 1 2
Tiempo de respuesta - 40 7 -2 -2 2
Costo - 80 14 0 -2 -1
TOTALES 555 100 -030 110 050
bullNo lineales bullResolucioacuten bullVariaciones con respecto a T bullMomento para provocar movimiento
Dispositivo que convierte movimiento en una secuencia de pulsos digitales
2-3-1-0 1-3-2-0
iquestQue es un aceleroacutemetro
Un aceleroacutemetro es un tipo de sensor que nos mide aceleraciones lineales Las aceleraciones con estos sensores se suelen medir utilizando la unidad G que no es maacutes que la unidad de referencia de la aceleracioacuten gravitatoria de la tierra
iquestQue es un eje
Un eje es una direccioacuten del espacio Con dos ejes puedes medir un plano con 3 todo el espacio tridimensional
iquestPero entonces que mide un giroscopio
Un giroscopio mide tambieacuten aceleraciones pero angulares vamos la aceleracioacuten de un giro
Yo lo que quiero es medir la orientacioacuten de un objeto iquestentonces que necesito
Con un aceleroacutemetro de tres ejes y suponiendo el objeto en reposo podemos encontrar su orientacioacuten en el espacio ya que sabiendo que esta sujeto a una aceleracioacuten de 1G y con la ayuda de la trigonometriacutea podemos definir su orientacioacuten solo con las tres medidas de los ejes
iquestY para que sirve un giroscopio
Si giramos alrededor de un eje del aceleroacutemetro no nos variaraacute la medida esto no lo mide el aceleroacutemetro los giros los mide el giroscopio
Si combinamos un aceleroacutemetro de 3 ejes con un giroscopio de tres ejes tendremos perfectamente definida la orientacioacuten de el objeto en el espacio y respecto del espacio (tendriacuteamos un IMU de 6 ejes) Si le antildeadimos ademaacutes una bruacutejula digital o magnetoacutemetro de 3 ejes tambieacuten tendremos la orientacioacuten respecto a los polos magneacuteticos Este sistema completo seria un IMU de 9 ejes
Esta placa tiene un aceleroacutemetro ADXL335 de +- 3G de alta calidad junto con unos condensadores de desacoplo para un oacuteptimo funcionamiento
Criterios de seleccioacuten
Acondicionador de sentildeal
Amplificacioacuten Los amplificadores aumentan el nivel de la sentildeal de entrada para igualar el rango del convertidor analoacutegico a digital (ADC) y de esta manera aumentar la resolucioacuten y sensibilidad de las medidas Ademaacutes el usar acondicionamiento de sentildeales externo ubicado cerca del la fuente de sentildeal o transductor mejora el ratio de sentildeal-a-ruido elevando el nivel de sentildeal antes de se vea afectada por el ruido ambiental
Atenuacioacuten Atenuacioacuten el opuesto de amplificacioacuten es necesario cuando los voltajes que seraacuten digitalizados estaacuten fuera del rango de entrada del digitalizador Esta forma de acondicionamiento de sentildeales disminuye la amplitud de la sentildeal de entrada de tal manera que la sentildeal condicionada estaacute dentro del rango ADC La atenuacioacuten es necesaria para medir altos voltajes
Aislamiento Los dispositivos de acondicionamiento de sentildeales aislados pasan la sentildeal de su fuente al dispositivo de medida sin una conexioacuten fiacutesica usando teacutecnicas de transformador oacutepticas o de acoplamiento capacitivo Ademaacutes de romper los lazos de tierra el aislamiento bloquea picos de alto voltaje y rechaza alto voltaje en modo comuacuten y asiacute protege a los operadores y el valioso equipo de medida
Multiplexado Con el multiplexado un sistema de medida puede enrutar en secuencia muacuteltiples sentildeales a un solo digitalizador ademaacutes de brindar una manera rentable de incrementar la cuenta de canales del sistema Normalmente se necesita multiplexado para todas las aplicaciones de muchos canales
Filtrado El filtrado rechaza ruido no deseado dentro de un cierto rango de frecuencia Casi todas las aplicaciones de adquisicioacuten de datos estaacuten sujetas a ciertos niveles de ruido de 50 oacute 60 Hz producidos por liacuteneas de potencia o maquinaria La mayoriacutea de los acondicionadores de sentildeales incluyen filtros de paso bajo especiacuteficamente disentildeados para brindar maacuteximo rechazo de ruido de 50 a 60 Hz
Excitacioacuten Algunos transductores requieren de excitacioacuten Por ejemplo galgas extensiomeacutetricas termistores y RTDs requieren sentildeales externas de excitacioacuten de voltaje o corriente Las medidas de RTDs y termistores generalmente se toman con una fuente de corriente que convierte la variacioacuten en resistencia a un voltaje que puede ser medido Las galgas extensiomeacutetricas que son dispositivos de muy baja resistencia generalmente son usadas en la configuracioacuten de puente Wheatstone con una fuente de excitacioacuten de voltaje
Compensacioacuten de unioacuten friacutea La compensacioacuten de unioacuten friacutea es una tecnologiacutea que se requiere para medidas exactas de termopares Cada vez que un termopar es conectado a un sistema de adquisicioacuten de datos usted debe saber la temperatura que hay en el punto de conexioacuten (ya que esta unioacuten representa otro termopar al medir y generamente inyecta un desfase a su medida) para calcular la temperatura real que su termopar estaacute midiendo
Strain Gauges son dispositivos semiconductores en los cuales la resistencia varia con la deformacioacuten
GF = (ΔRR)(ΔLL) = (ΔRR)ε El factor de medida GF para los Straing Gauges maacutes comunes es de GF=2
Cual seriacutea el mejor acondicionador de sentildeal para una celda de carga (strain gauge) con resistencia nominal de 3000 Ohms y requiere ser conectado al DAC de un microcontrolador el cual puede realizar conversiones de 0-5 Volts
Es claro que cuando la relacioacuten de R1R2=R3R4 el voltaje de salida es cero
Si estas condiciones se cumplen se dice que el puente esta balanceado
Cualquier cambio en alguna de las resistencias provocara un voltaje diferente de cero en las terminales del puente
iquest Y despueacutes del puente
Los sensores pueden ser clasificados en
Sensores autoexitados Pueden no necesitar fuente externa de tensioacuten o de corriente para poder ser leiacutedos por el sistema (Ejemplo Termopares)
Sensores excitados exteriormente Son
sensores que necesitan fuente de alimentacioacuten (Strain Gauges RTD etc)
ldquoResulta praacutecticamente imposible lograr implementar un ambiente o entorno libre de
ruido eleacutectrico oacute electromagneacuteticordquo pero en la praacutectica existen soluciones para
controlar y eliminar casi completamente el ruido usar cable blindado o de par trenzado promediar la medicioacuten filtrar la sentildeal o hacer una conexioacuten diferencial de bajas sentildeales de tensioacuten al sistema de adquisicioacuten de datos yo control
Para analizar como reducir el ruido y con queacute teacutecnicas primero es conveniente estudiar el origen del mismo y como afecta a la sentildeal del sensor
Ruido de origen capacitivo o acoplamiento
capacitivo baacutesicamente es ruido producido por las cargas electrostaacuteticas este ruido acopla capacitivamente con el sensor con el acondicionador de sentildeal o con el cable que une al sistema de adquisicioacuten de datos
Ruido de origen magneacutetico o acoplamiento magneacutetico Corrientes inducidas que generan interferencias oacute disturbios en los conductores de las sentildeales por eso es importante enviar por bandejas separadas cables de energiacutea y de sentildeal
Lazos de tierra Otras fuentes de transitorios de tensioacuten Ruido
puede aparecer directamente en el cableado de la sentildeal del sensor al sistema de adquisicioacuten de datos como puede ser EMI (Interferencia Electromagneacutetica) la cual proviene principalmente de los radiotransmisores
Blindaje Para disminuir oacute eliminar la interferencia producida por el acoplamiento capacitivo y para ayudar a disminuir la EMI El blindaje tiene que ser conectado a la tierra en el extremo de las liacuteneas de informacioacuten o acondicionador de sentildeal pero tener cuidado de no formar lazos de tierras por lo que solo hay que conectar la tierra en un solo punto
Cable de par trenzado En muchos casos es imposible poner blindaje en un solo punto a tierra por ejemplo cuando el cable tiene blindaje expuesto Juntando los pares y trenzaacutendolos al azar se anulan entre siacute las diferencias e potencial o voltajes inducidos en el cable cuando se el mismo se encuentra en presencia de un campo magneacutetico
Aislacioacuten La aislacioacuten entre las distintas etapas entre las distintas etapas de un sistema de adquisicioacuten de datos Conceptualmente la aislacioacuten se puede definir como la separacioacuten de una sentildeal eleacutectrica de otra para prevenir interacciones no deseadas entre ambas sentildeales
Otra finalidad de la aislacioacuten es la de proteccioacuten de los sistemas de adquisicioacuten de datos
Conexioacuten diferencial Los amplificados operacionales cuando
trabajan con una entrada diferencial suelen tener un muy elevado CMRR que idealmente tenderiacutea a infinito Esto significa que las sentildeales que se inducen por igual a ambos conductores de la entrada del Amplificador Operacional no sean amplificadas de lo Anterior se concluye que otra forma de evitar el ruido es usar acondicionadores de sentildeal con entradas diferenciales o tarjetas de adquisicioacuten de datos con entrada diferencial
Meacutetodos por hardware Filtros pasivos Filtros activos
Meacutetodos por software Meacutetodo de promediacioacuten como el ruido es
aleatorio promediar estos valores estadiacutesticamente como el ruido es aleatorio se eliminaraacute uno con otro
El meacutetodo de promediacioacuten puede eliminar el ruido en proporcioacuten a la raiacutez cuadrada del nuacutemero de muestras promediadas Este tipo de meacutetodo se utiliza para sentildeales de variacioacuten lenta como temperatura humedad presioacuten caudal esfuerzo etc
ADC y DAC
La mayoriacutea de los controladores son implementados en dispositivos digitales
MC computadoras etc
Al tratarse de un sistema digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes
SISTEMA DE CONTROL DIGITAL
DAC ADC
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
ldquoTodo lo que una persona pueda imaginar otras podraacuten hacerlo realidadrdquo Julio Verne
Actuadores
Acondicionador de sentildeal de
entrada Sensores
Control Acondicionador
de sentildeal de salida
Interfaz
Sistema mecaacutenico
Modelo
Un sensor es un elemento de un sistema mecatroacutenico que detecta la magnitud de un paraacutemetro fiacutesico y lo cambia por una sentildeal que
puede procesar el sistema
Las mediciones se pueden clasificar un dos tipos
1 Mediciones fiacutesicas Presioacuten Temperatura Nivel Vibracioacuten masa densidad etc
2 Mediciones quiacutemicas o de composicioacuten Conductividad Ph concentracioacuten de oxiacutegeno etc
Medicioacuten solo para indicacioacuten son utilizadas para visualizar condiciones de alguna variable
Mediciones de control Son esenciales para la viabilidad econoacutemica seguridad y funcionalidad de un proceso de fabricacioacuten
Mediciones Legales u oficiales Para verificar si el proceso cumple con las normas establecidas
Mediciones Medio Ambientales Para detectar emisiones para proteccioacuten de la gente (convenio de Kioto)
Mediciones de seguridad Sirven para monitorear y evitar condiciones de peligro
telemetro
Turbiedad en el agua Cantidad de jaboacuten disuelto en agua Presioacuten en la llanta de un auto Velocidad de la llanta de un vehiacuteculo Aceleracioacuten de un vehiacuteculo en sus tres direcciones (horizontal
vertical y lateral) Velocidad de una bala La presencia de un vehiacuteculo en la pluma de un estacionamiento Que una manzana este madura
1 Identificar la naturaleza de la medicioacuten requerida variable a ser medida valor nominal rango de valores velocidad de medicioacuten y condiciones del ambiente que los rodea
2 Identificar la naturaleza de la salida requerida por el sensor y determinar el acondicionamiento de sentildeal requerido
3 Identificar los posibles sensores tomando en cuenta factores como rango precisioacuten linealidad requerimiento de potencia mantenimiento robustez costo etc
La sensibilidad de un sensor esta definida como la miacutenima entrada de un paraacutemetro fiacutesico el cual puede provocar un cambio detectable en la salida del sensor
El rango de un sensor define los limites entre los cuales puede variar la entrada esto es el maacuteximo y miacutenimo valor que puede ser medido por el sensor
Rango = Ymax - l ndashYmin l
El error es la diferencia entre el resultado de una medicioacuten y el valor verdadero de la cantidad que se mide
Error = valor medido ndash valor real
El concepto de presicioacuten se refiere al grado de reproductibilidad de una medicioacuten En otras palabras si exactamente el mismo valor fue medido un nuacutemero determinado de veces el sensor es exacto
La exactitud es el grado hasta el cual un valor producido por un sistema de medicioacuten podriacutea estar equivocado Es comuacuten expresar la exactitud como un porcentaje de la salida de rango total
El error de offset de un transductor estaacute definido como el valor de salida cuando la entrada al sensor es cero
La linealidad de un transductores es una expresioacuten en la cual la curva de un sensor difiere de una curva ideal la linealidad se expresa en teacuterminos de porcentaje de no linealidad el cual se define como
Donde
Din (max) maacutexima desviacioacuten a la entrada
IN fs es la maacutexima entrada a escala completa
Los transductores pueden producir distintas salidas de la misma magnitud que se mide si dicha magnitud se obtuvo mediante un incremento o reduccioacuten continuo
Los sensores no cambian su salida inmediatamente cuando al entrada cambia existe un tiempo de respuesta en el que el sensor produce la salida
Los teacuterminos repetibilidad y reproducibilidad se utilizan para describir la capacidad del transductor para producir la misma salida despueacutes de aplicar varias veces el mismo valor de entrada
Repetibilidad = ( val Max ndash val Min obtenido)rango total x 100
La estabilidad de un transductor es su capacidad para producir una salida cuando se emplea para medir una entrada constante en un periodo
Cuando un sensor que produce una salida eleacutectrica se vincula con un circuito electroacutenico es necesario conocer la impedancia de salida dado que esta se va a conectar en serie o en paralelo a dicho circuito
El grado de proteccioacuten IP corresponde al grado de proteccioacuten de las envolventes para materiales eleacutectricos seguacuten las normas EN 60 529 y IEC 529
El coacutedigo IP estaacute formado por dos nuacutemeros caracteriacutesticos (por ejemplo IP
55) a los que se puede antildeadir una letra cuando la proteccioacuten real de las
personas contra el acceso a las partes peligrosas sea mejor que la que
indica la primera cifra (por ejemplo IP 20C)
Ponderacioacuten -2-10+1+2 -2 el peor +2 el mejor
Objetivo Importancia
(0-100) Porcentaje Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3
Sensibilidad + 50 9 2 1 1
Rango + 60 11 -1 2 1
Error - 70 13 0 -1 2
Presicioacuten + 65 12 0 0 -1
Exactitud + 50 9 -1 2 -2
Resolucioacuten + 55 10 -1 2 1
Offset - 10 2 -2 1 -1
Linealidad - 75 14 0 1 2
Tiempo de respuesta - 40 7 -2 -2 2
Costo - 80 14 0 -2 -1
TOTALES 555 100 -030 110 050
bullNo lineales bullResolucioacuten bullVariaciones con respecto a T bullMomento para provocar movimiento
Dispositivo que convierte movimiento en una secuencia de pulsos digitales
2-3-1-0 1-3-2-0
iquestQue es un aceleroacutemetro
Un aceleroacutemetro es un tipo de sensor que nos mide aceleraciones lineales Las aceleraciones con estos sensores se suelen medir utilizando la unidad G que no es maacutes que la unidad de referencia de la aceleracioacuten gravitatoria de la tierra
iquestQue es un eje
Un eje es una direccioacuten del espacio Con dos ejes puedes medir un plano con 3 todo el espacio tridimensional
iquestPero entonces que mide un giroscopio
Un giroscopio mide tambieacuten aceleraciones pero angulares vamos la aceleracioacuten de un giro
Yo lo que quiero es medir la orientacioacuten de un objeto iquestentonces que necesito
Con un aceleroacutemetro de tres ejes y suponiendo el objeto en reposo podemos encontrar su orientacioacuten en el espacio ya que sabiendo que esta sujeto a una aceleracioacuten de 1G y con la ayuda de la trigonometriacutea podemos definir su orientacioacuten solo con las tres medidas de los ejes
iquestY para que sirve un giroscopio
Si giramos alrededor de un eje del aceleroacutemetro no nos variaraacute la medida esto no lo mide el aceleroacutemetro los giros los mide el giroscopio
Si combinamos un aceleroacutemetro de 3 ejes con un giroscopio de tres ejes tendremos perfectamente definida la orientacioacuten de el objeto en el espacio y respecto del espacio (tendriacuteamos un IMU de 6 ejes) Si le antildeadimos ademaacutes una bruacutejula digital o magnetoacutemetro de 3 ejes tambieacuten tendremos la orientacioacuten respecto a los polos magneacuteticos Este sistema completo seria un IMU de 9 ejes
Esta placa tiene un aceleroacutemetro ADXL335 de +- 3G de alta calidad junto con unos condensadores de desacoplo para un oacuteptimo funcionamiento
Criterios de seleccioacuten
Acondicionador de sentildeal
Amplificacioacuten Los amplificadores aumentan el nivel de la sentildeal de entrada para igualar el rango del convertidor analoacutegico a digital (ADC) y de esta manera aumentar la resolucioacuten y sensibilidad de las medidas Ademaacutes el usar acondicionamiento de sentildeales externo ubicado cerca del la fuente de sentildeal o transductor mejora el ratio de sentildeal-a-ruido elevando el nivel de sentildeal antes de se vea afectada por el ruido ambiental
Atenuacioacuten Atenuacioacuten el opuesto de amplificacioacuten es necesario cuando los voltajes que seraacuten digitalizados estaacuten fuera del rango de entrada del digitalizador Esta forma de acondicionamiento de sentildeales disminuye la amplitud de la sentildeal de entrada de tal manera que la sentildeal condicionada estaacute dentro del rango ADC La atenuacioacuten es necesaria para medir altos voltajes
Aislamiento Los dispositivos de acondicionamiento de sentildeales aislados pasan la sentildeal de su fuente al dispositivo de medida sin una conexioacuten fiacutesica usando teacutecnicas de transformador oacutepticas o de acoplamiento capacitivo Ademaacutes de romper los lazos de tierra el aislamiento bloquea picos de alto voltaje y rechaza alto voltaje en modo comuacuten y asiacute protege a los operadores y el valioso equipo de medida
Multiplexado Con el multiplexado un sistema de medida puede enrutar en secuencia muacuteltiples sentildeales a un solo digitalizador ademaacutes de brindar una manera rentable de incrementar la cuenta de canales del sistema Normalmente se necesita multiplexado para todas las aplicaciones de muchos canales
Filtrado El filtrado rechaza ruido no deseado dentro de un cierto rango de frecuencia Casi todas las aplicaciones de adquisicioacuten de datos estaacuten sujetas a ciertos niveles de ruido de 50 oacute 60 Hz producidos por liacuteneas de potencia o maquinaria La mayoriacutea de los acondicionadores de sentildeales incluyen filtros de paso bajo especiacuteficamente disentildeados para brindar maacuteximo rechazo de ruido de 50 a 60 Hz
Excitacioacuten Algunos transductores requieren de excitacioacuten Por ejemplo galgas extensiomeacutetricas termistores y RTDs requieren sentildeales externas de excitacioacuten de voltaje o corriente Las medidas de RTDs y termistores generalmente se toman con una fuente de corriente que convierte la variacioacuten en resistencia a un voltaje que puede ser medido Las galgas extensiomeacutetricas que son dispositivos de muy baja resistencia generalmente son usadas en la configuracioacuten de puente Wheatstone con una fuente de excitacioacuten de voltaje
Compensacioacuten de unioacuten friacutea La compensacioacuten de unioacuten friacutea es una tecnologiacutea que se requiere para medidas exactas de termopares Cada vez que un termopar es conectado a un sistema de adquisicioacuten de datos usted debe saber la temperatura que hay en el punto de conexioacuten (ya que esta unioacuten representa otro termopar al medir y generamente inyecta un desfase a su medida) para calcular la temperatura real que su termopar estaacute midiendo
Strain Gauges son dispositivos semiconductores en los cuales la resistencia varia con la deformacioacuten
GF = (ΔRR)(ΔLL) = (ΔRR)ε El factor de medida GF para los Straing Gauges maacutes comunes es de GF=2
Cual seriacutea el mejor acondicionador de sentildeal para una celda de carga (strain gauge) con resistencia nominal de 3000 Ohms y requiere ser conectado al DAC de un microcontrolador el cual puede realizar conversiones de 0-5 Volts
Es claro que cuando la relacioacuten de R1R2=R3R4 el voltaje de salida es cero
Si estas condiciones se cumplen se dice que el puente esta balanceado
Cualquier cambio en alguna de las resistencias provocara un voltaje diferente de cero en las terminales del puente
iquest Y despueacutes del puente
Los sensores pueden ser clasificados en
Sensores autoexitados Pueden no necesitar fuente externa de tensioacuten o de corriente para poder ser leiacutedos por el sistema (Ejemplo Termopares)
Sensores excitados exteriormente Son
sensores que necesitan fuente de alimentacioacuten (Strain Gauges RTD etc)
ldquoResulta praacutecticamente imposible lograr implementar un ambiente o entorno libre de
ruido eleacutectrico oacute electromagneacuteticordquo pero en la praacutectica existen soluciones para
controlar y eliminar casi completamente el ruido usar cable blindado o de par trenzado promediar la medicioacuten filtrar la sentildeal o hacer una conexioacuten diferencial de bajas sentildeales de tensioacuten al sistema de adquisicioacuten de datos yo control
Para analizar como reducir el ruido y con queacute teacutecnicas primero es conveniente estudiar el origen del mismo y como afecta a la sentildeal del sensor
Ruido de origen capacitivo o acoplamiento
capacitivo baacutesicamente es ruido producido por las cargas electrostaacuteticas este ruido acopla capacitivamente con el sensor con el acondicionador de sentildeal o con el cable que une al sistema de adquisicioacuten de datos
Ruido de origen magneacutetico o acoplamiento magneacutetico Corrientes inducidas que generan interferencias oacute disturbios en los conductores de las sentildeales por eso es importante enviar por bandejas separadas cables de energiacutea y de sentildeal
Lazos de tierra Otras fuentes de transitorios de tensioacuten Ruido
puede aparecer directamente en el cableado de la sentildeal del sensor al sistema de adquisicioacuten de datos como puede ser EMI (Interferencia Electromagneacutetica) la cual proviene principalmente de los radiotransmisores
Blindaje Para disminuir oacute eliminar la interferencia producida por el acoplamiento capacitivo y para ayudar a disminuir la EMI El blindaje tiene que ser conectado a la tierra en el extremo de las liacuteneas de informacioacuten o acondicionador de sentildeal pero tener cuidado de no formar lazos de tierras por lo que solo hay que conectar la tierra en un solo punto
Cable de par trenzado En muchos casos es imposible poner blindaje en un solo punto a tierra por ejemplo cuando el cable tiene blindaje expuesto Juntando los pares y trenzaacutendolos al azar se anulan entre siacute las diferencias e potencial o voltajes inducidos en el cable cuando se el mismo se encuentra en presencia de un campo magneacutetico
Aislacioacuten La aislacioacuten entre las distintas etapas entre las distintas etapas de un sistema de adquisicioacuten de datos Conceptualmente la aislacioacuten se puede definir como la separacioacuten de una sentildeal eleacutectrica de otra para prevenir interacciones no deseadas entre ambas sentildeales
Otra finalidad de la aislacioacuten es la de proteccioacuten de los sistemas de adquisicioacuten de datos
Conexioacuten diferencial Los amplificados operacionales cuando
trabajan con una entrada diferencial suelen tener un muy elevado CMRR que idealmente tenderiacutea a infinito Esto significa que las sentildeales que se inducen por igual a ambos conductores de la entrada del Amplificador Operacional no sean amplificadas de lo Anterior se concluye que otra forma de evitar el ruido es usar acondicionadores de sentildeal con entradas diferenciales o tarjetas de adquisicioacuten de datos con entrada diferencial
Meacutetodos por hardware Filtros pasivos Filtros activos
Meacutetodos por software Meacutetodo de promediacioacuten como el ruido es
aleatorio promediar estos valores estadiacutesticamente como el ruido es aleatorio se eliminaraacute uno con otro
El meacutetodo de promediacioacuten puede eliminar el ruido en proporcioacuten a la raiacutez cuadrada del nuacutemero de muestras promediadas Este tipo de meacutetodo se utiliza para sentildeales de variacioacuten lenta como temperatura humedad presioacuten caudal esfuerzo etc
ADC y DAC
La mayoriacutea de los controladores son implementados en dispositivos digitales
MC computadoras etc
Al tratarse de un sistema digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes
SISTEMA DE CONTROL DIGITAL
DAC ADC
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Actuadores
Acondicionador de sentildeal de
entrada Sensores
Control Acondicionador
de sentildeal de salida
Interfaz
Sistema mecaacutenico
Modelo
Un sensor es un elemento de un sistema mecatroacutenico que detecta la magnitud de un paraacutemetro fiacutesico y lo cambia por una sentildeal que
puede procesar el sistema
Las mediciones se pueden clasificar un dos tipos
1 Mediciones fiacutesicas Presioacuten Temperatura Nivel Vibracioacuten masa densidad etc
2 Mediciones quiacutemicas o de composicioacuten Conductividad Ph concentracioacuten de oxiacutegeno etc
Medicioacuten solo para indicacioacuten son utilizadas para visualizar condiciones de alguna variable
Mediciones de control Son esenciales para la viabilidad econoacutemica seguridad y funcionalidad de un proceso de fabricacioacuten
Mediciones Legales u oficiales Para verificar si el proceso cumple con las normas establecidas
Mediciones Medio Ambientales Para detectar emisiones para proteccioacuten de la gente (convenio de Kioto)
Mediciones de seguridad Sirven para monitorear y evitar condiciones de peligro
telemetro
Turbiedad en el agua Cantidad de jaboacuten disuelto en agua Presioacuten en la llanta de un auto Velocidad de la llanta de un vehiacuteculo Aceleracioacuten de un vehiacuteculo en sus tres direcciones (horizontal
vertical y lateral) Velocidad de una bala La presencia de un vehiacuteculo en la pluma de un estacionamiento Que una manzana este madura
1 Identificar la naturaleza de la medicioacuten requerida variable a ser medida valor nominal rango de valores velocidad de medicioacuten y condiciones del ambiente que los rodea
2 Identificar la naturaleza de la salida requerida por el sensor y determinar el acondicionamiento de sentildeal requerido
3 Identificar los posibles sensores tomando en cuenta factores como rango precisioacuten linealidad requerimiento de potencia mantenimiento robustez costo etc
La sensibilidad de un sensor esta definida como la miacutenima entrada de un paraacutemetro fiacutesico el cual puede provocar un cambio detectable en la salida del sensor
El rango de un sensor define los limites entre los cuales puede variar la entrada esto es el maacuteximo y miacutenimo valor que puede ser medido por el sensor
Rango = Ymax - l ndashYmin l
El error es la diferencia entre el resultado de una medicioacuten y el valor verdadero de la cantidad que se mide
Error = valor medido ndash valor real
El concepto de presicioacuten se refiere al grado de reproductibilidad de una medicioacuten En otras palabras si exactamente el mismo valor fue medido un nuacutemero determinado de veces el sensor es exacto
La exactitud es el grado hasta el cual un valor producido por un sistema de medicioacuten podriacutea estar equivocado Es comuacuten expresar la exactitud como un porcentaje de la salida de rango total
El error de offset de un transductor estaacute definido como el valor de salida cuando la entrada al sensor es cero
La linealidad de un transductores es una expresioacuten en la cual la curva de un sensor difiere de una curva ideal la linealidad se expresa en teacuterminos de porcentaje de no linealidad el cual se define como
Donde
Din (max) maacutexima desviacioacuten a la entrada
IN fs es la maacutexima entrada a escala completa
Los transductores pueden producir distintas salidas de la misma magnitud que se mide si dicha magnitud se obtuvo mediante un incremento o reduccioacuten continuo
Los sensores no cambian su salida inmediatamente cuando al entrada cambia existe un tiempo de respuesta en el que el sensor produce la salida
Los teacuterminos repetibilidad y reproducibilidad se utilizan para describir la capacidad del transductor para producir la misma salida despueacutes de aplicar varias veces el mismo valor de entrada
Repetibilidad = ( val Max ndash val Min obtenido)rango total x 100
La estabilidad de un transductor es su capacidad para producir una salida cuando se emplea para medir una entrada constante en un periodo
Cuando un sensor que produce una salida eleacutectrica se vincula con un circuito electroacutenico es necesario conocer la impedancia de salida dado que esta se va a conectar en serie o en paralelo a dicho circuito
El grado de proteccioacuten IP corresponde al grado de proteccioacuten de las envolventes para materiales eleacutectricos seguacuten las normas EN 60 529 y IEC 529
El coacutedigo IP estaacute formado por dos nuacutemeros caracteriacutesticos (por ejemplo IP
55) a los que se puede antildeadir una letra cuando la proteccioacuten real de las
personas contra el acceso a las partes peligrosas sea mejor que la que
indica la primera cifra (por ejemplo IP 20C)
Ponderacioacuten -2-10+1+2 -2 el peor +2 el mejor
Objetivo Importancia
(0-100) Porcentaje Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3
Sensibilidad + 50 9 2 1 1
Rango + 60 11 -1 2 1
Error - 70 13 0 -1 2
Presicioacuten + 65 12 0 0 -1
Exactitud + 50 9 -1 2 -2
Resolucioacuten + 55 10 -1 2 1
Offset - 10 2 -2 1 -1
Linealidad - 75 14 0 1 2
Tiempo de respuesta - 40 7 -2 -2 2
Costo - 80 14 0 -2 -1
TOTALES 555 100 -030 110 050
bullNo lineales bullResolucioacuten bullVariaciones con respecto a T bullMomento para provocar movimiento
Dispositivo que convierte movimiento en una secuencia de pulsos digitales
2-3-1-0 1-3-2-0
iquestQue es un aceleroacutemetro
Un aceleroacutemetro es un tipo de sensor que nos mide aceleraciones lineales Las aceleraciones con estos sensores se suelen medir utilizando la unidad G que no es maacutes que la unidad de referencia de la aceleracioacuten gravitatoria de la tierra
iquestQue es un eje
Un eje es una direccioacuten del espacio Con dos ejes puedes medir un plano con 3 todo el espacio tridimensional
iquestPero entonces que mide un giroscopio
Un giroscopio mide tambieacuten aceleraciones pero angulares vamos la aceleracioacuten de un giro
Yo lo que quiero es medir la orientacioacuten de un objeto iquestentonces que necesito
Con un aceleroacutemetro de tres ejes y suponiendo el objeto en reposo podemos encontrar su orientacioacuten en el espacio ya que sabiendo que esta sujeto a una aceleracioacuten de 1G y con la ayuda de la trigonometriacutea podemos definir su orientacioacuten solo con las tres medidas de los ejes
iquestY para que sirve un giroscopio
Si giramos alrededor de un eje del aceleroacutemetro no nos variaraacute la medida esto no lo mide el aceleroacutemetro los giros los mide el giroscopio
Si combinamos un aceleroacutemetro de 3 ejes con un giroscopio de tres ejes tendremos perfectamente definida la orientacioacuten de el objeto en el espacio y respecto del espacio (tendriacuteamos un IMU de 6 ejes) Si le antildeadimos ademaacutes una bruacutejula digital o magnetoacutemetro de 3 ejes tambieacuten tendremos la orientacioacuten respecto a los polos magneacuteticos Este sistema completo seria un IMU de 9 ejes
Esta placa tiene un aceleroacutemetro ADXL335 de +- 3G de alta calidad junto con unos condensadores de desacoplo para un oacuteptimo funcionamiento
Criterios de seleccioacuten
Acondicionador de sentildeal
Amplificacioacuten Los amplificadores aumentan el nivel de la sentildeal de entrada para igualar el rango del convertidor analoacutegico a digital (ADC) y de esta manera aumentar la resolucioacuten y sensibilidad de las medidas Ademaacutes el usar acondicionamiento de sentildeales externo ubicado cerca del la fuente de sentildeal o transductor mejora el ratio de sentildeal-a-ruido elevando el nivel de sentildeal antes de se vea afectada por el ruido ambiental
Atenuacioacuten Atenuacioacuten el opuesto de amplificacioacuten es necesario cuando los voltajes que seraacuten digitalizados estaacuten fuera del rango de entrada del digitalizador Esta forma de acondicionamiento de sentildeales disminuye la amplitud de la sentildeal de entrada de tal manera que la sentildeal condicionada estaacute dentro del rango ADC La atenuacioacuten es necesaria para medir altos voltajes
Aislamiento Los dispositivos de acondicionamiento de sentildeales aislados pasan la sentildeal de su fuente al dispositivo de medida sin una conexioacuten fiacutesica usando teacutecnicas de transformador oacutepticas o de acoplamiento capacitivo Ademaacutes de romper los lazos de tierra el aislamiento bloquea picos de alto voltaje y rechaza alto voltaje en modo comuacuten y asiacute protege a los operadores y el valioso equipo de medida
Multiplexado Con el multiplexado un sistema de medida puede enrutar en secuencia muacuteltiples sentildeales a un solo digitalizador ademaacutes de brindar una manera rentable de incrementar la cuenta de canales del sistema Normalmente se necesita multiplexado para todas las aplicaciones de muchos canales
Filtrado El filtrado rechaza ruido no deseado dentro de un cierto rango de frecuencia Casi todas las aplicaciones de adquisicioacuten de datos estaacuten sujetas a ciertos niveles de ruido de 50 oacute 60 Hz producidos por liacuteneas de potencia o maquinaria La mayoriacutea de los acondicionadores de sentildeales incluyen filtros de paso bajo especiacuteficamente disentildeados para brindar maacuteximo rechazo de ruido de 50 a 60 Hz
Excitacioacuten Algunos transductores requieren de excitacioacuten Por ejemplo galgas extensiomeacutetricas termistores y RTDs requieren sentildeales externas de excitacioacuten de voltaje o corriente Las medidas de RTDs y termistores generalmente se toman con una fuente de corriente que convierte la variacioacuten en resistencia a un voltaje que puede ser medido Las galgas extensiomeacutetricas que son dispositivos de muy baja resistencia generalmente son usadas en la configuracioacuten de puente Wheatstone con una fuente de excitacioacuten de voltaje
Compensacioacuten de unioacuten friacutea La compensacioacuten de unioacuten friacutea es una tecnologiacutea que se requiere para medidas exactas de termopares Cada vez que un termopar es conectado a un sistema de adquisicioacuten de datos usted debe saber la temperatura que hay en el punto de conexioacuten (ya que esta unioacuten representa otro termopar al medir y generamente inyecta un desfase a su medida) para calcular la temperatura real que su termopar estaacute midiendo
Strain Gauges son dispositivos semiconductores en los cuales la resistencia varia con la deformacioacuten
GF = (ΔRR)(ΔLL) = (ΔRR)ε El factor de medida GF para los Straing Gauges maacutes comunes es de GF=2
Cual seriacutea el mejor acondicionador de sentildeal para una celda de carga (strain gauge) con resistencia nominal de 3000 Ohms y requiere ser conectado al DAC de un microcontrolador el cual puede realizar conversiones de 0-5 Volts
Es claro que cuando la relacioacuten de R1R2=R3R4 el voltaje de salida es cero
Si estas condiciones se cumplen se dice que el puente esta balanceado
Cualquier cambio en alguna de las resistencias provocara un voltaje diferente de cero en las terminales del puente
iquest Y despueacutes del puente
Los sensores pueden ser clasificados en
Sensores autoexitados Pueden no necesitar fuente externa de tensioacuten o de corriente para poder ser leiacutedos por el sistema (Ejemplo Termopares)
Sensores excitados exteriormente Son
sensores que necesitan fuente de alimentacioacuten (Strain Gauges RTD etc)
ldquoResulta praacutecticamente imposible lograr implementar un ambiente o entorno libre de
ruido eleacutectrico oacute electromagneacuteticordquo pero en la praacutectica existen soluciones para
controlar y eliminar casi completamente el ruido usar cable blindado o de par trenzado promediar la medicioacuten filtrar la sentildeal o hacer una conexioacuten diferencial de bajas sentildeales de tensioacuten al sistema de adquisicioacuten de datos yo control
Para analizar como reducir el ruido y con queacute teacutecnicas primero es conveniente estudiar el origen del mismo y como afecta a la sentildeal del sensor
Ruido de origen capacitivo o acoplamiento
capacitivo baacutesicamente es ruido producido por las cargas electrostaacuteticas este ruido acopla capacitivamente con el sensor con el acondicionador de sentildeal o con el cable que une al sistema de adquisicioacuten de datos
Ruido de origen magneacutetico o acoplamiento magneacutetico Corrientes inducidas que generan interferencias oacute disturbios en los conductores de las sentildeales por eso es importante enviar por bandejas separadas cables de energiacutea y de sentildeal
Lazos de tierra Otras fuentes de transitorios de tensioacuten Ruido
puede aparecer directamente en el cableado de la sentildeal del sensor al sistema de adquisicioacuten de datos como puede ser EMI (Interferencia Electromagneacutetica) la cual proviene principalmente de los radiotransmisores
Blindaje Para disminuir oacute eliminar la interferencia producida por el acoplamiento capacitivo y para ayudar a disminuir la EMI El blindaje tiene que ser conectado a la tierra en el extremo de las liacuteneas de informacioacuten o acondicionador de sentildeal pero tener cuidado de no formar lazos de tierras por lo que solo hay que conectar la tierra en un solo punto
Cable de par trenzado En muchos casos es imposible poner blindaje en un solo punto a tierra por ejemplo cuando el cable tiene blindaje expuesto Juntando los pares y trenzaacutendolos al azar se anulan entre siacute las diferencias e potencial o voltajes inducidos en el cable cuando se el mismo se encuentra en presencia de un campo magneacutetico
Aislacioacuten La aislacioacuten entre las distintas etapas entre las distintas etapas de un sistema de adquisicioacuten de datos Conceptualmente la aislacioacuten se puede definir como la separacioacuten de una sentildeal eleacutectrica de otra para prevenir interacciones no deseadas entre ambas sentildeales
Otra finalidad de la aislacioacuten es la de proteccioacuten de los sistemas de adquisicioacuten de datos
Conexioacuten diferencial Los amplificados operacionales cuando
trabajan con una entrada diferencial suelen tener un muy elevado CMRR que idealmente tenderiacutea a infinito Esto significa que las sentildeales que se inducen por igual a ambos conductores de la entrada del Amplificador Operacional no sean amplificadas de lo Anterior se concluye que otra forma de evitar el ruido es usar acondicionadores de sentildeal con entradas diferenciales o tarjetas de adquisicioacuten de datos con entrada diferencial
Meacutetodos por hardware Filtros pasivos Filtros activos
Meacutetodos por software Meacutetodo de promediacioacuten como el ruido es
aleatorio promediar estos valores estadiacutesticamente como el ruido es aleatorio se eliminaraacute uno con otro
El meacutetodo de promediacioacuten puede eliminar el ruido en proporcioacuten a la raiacutez cuadrada del nuacutemero de muestras promediadas Este tipo de meacutetodo se utiliza para sentildeales de variacioacuten lenta como temperatura humedad presioacuten caudal esfuerzo etc
ADC y DAC
La mayoriacutea de los controladores son implementados en dispositivos digitales
MC computadoras etc
Al tratarse de un sistema digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes
SISTEMA DE CONTROL DIGITAL
DAC ADC
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Un sensor es un elemento de un sistema mecatroacutenico que detecta la magnitud de un paraacutemetro fiacutesico y lo cambia por una sentildeal que
puede procesar el sistema
Las mediciones se pueden clasificar un dos tipos
1 Mediciones fiacutesicas Presioacuten Temperatura Nivel Vibracioacuten masa densidad etc
2 Mediciones quiacutemicas o de composicioacuten Conductividad Ph concentracioacuten de oxiacutegeno etc
Medicioacuten solo para indicacioacuten son utilizadas para visualizar condiciones de alguna variable
Mediciones de control Son esenciales para la viabilidad econoacutemica seguridad y funcionalidad de un proceso de fabricacioacuten
Mediciones Legales u oficiales Para verificar si el proceso cumple con las normas establecidas
Mediciones Medio Ambientales Para detectar emisiones para proteccioacuten de la gente (convenio de Kioto)
Mediciones de seguridad Sirven para monitorear y evitar condiciones de peligro
telemetro
Turbiedad en el agua Cantidad de jaboacuten disuelto en agua Presioacuten en la llanta de un auto Velocidad de la llanta de un vehiacuteculo Aceleracioacuten de un vehiacuteculo en sus tres direcciones (horizontal
vertical y lateral) Velocidad de una bala La presencia de un vehiacuteculo en la pluma de un estacionamiento Que una manzana este madura
1 Identificar la naturaleza de la medicioacuten requerida variable a ser medida valor nominal rango de valores velocidad de medicioacuten y condiciones del ambiente que los rodea
2 Identificar la naturaleza de la salida requerida por el sensor y determinar el acondicionamiento de sentildeal requerido
3 Identificar los posibles sensores tomando en cuenta factores como rango precisioacuten linealidad requerimiento de potencia mantenimiento robustez costo etc
La sensibilidad de un sensor esta definida como la miacutenima entrada de un paraacutemetro fiacutesico el cual puede provocar un cambio detectable en la salida del sensor
El rango de un sensor define los limites entre los cuales puede variar la entrada esto es el maacuteximo y miacutenimo valor que puede ser medido por el sensor
Rango = Ymax - l ndashYmin l
El error es la diferencia entre el resultado de una medicioacuten y el valor verdadero de la cantidad que se mide
Error = valor medido ndash valor real
El concepto de presicioacuten se refiere al grado de reproductibilidad de una medicioacuten En otras palabras si exactamente el mismo valor fue medido un nuacutemero determinado de veces el sensor es exacto
La exactitud es el grado hasta el cual un valor producido por un sistema de medicioacuten podriacutea estar equivocado Es comuacuten expresar la exactitud como un porcentaje de la salida de rango total
El error de offset de un transductor estaacute definido como el valor de salida cuando la entrada al sensor es cero
La linealidad de un transductores es una expresioacuten en la cual la curva de un sensor difiere de una curva ideal la linealidad se expresa en teacuterminos de porcentaje de no linealidad el cual se define como
Donde
Din (max) maacutexima desviacioacuten a la entrada
IN fs es la maacutexima entrada a escala completa
Los transductores pueden producir distintas salidas de la misma magnitud que se mide si dicha magnitud se obtuvo mediante un incremento o reduccioacuten continuo
Los sensores no cambian su salida inmediatamente cuando al entrada cambia existe un tiempo de respuesta en el que el sensor produce la salida
Los teacuterminos repetibilidad y reproducibilidad se utilizan para describir la capacidad del transductor para producir la misma salida despueacutes de aplicar varias veces el mismo valor de entrada
Repetibilidad = ( val Max ndash val Min obtenido)rango total x 100
La estabilidad de un transductor es su capacidad para producir una salida cuando se emplea para medir una entrada constante en un periodo
Cuando un sensor que produce una salida eleacutectrica se vincula con un circuito electroacutenico es necesario conocer la impedancia de salida dado que esta se va a conectar en serie o en paralelo a dicho circuito
El grado de proteccioacuten IP corresponde al grado de proteccioacuten de las envolventes para materiales eleacutectricos seguacuten las normas EN 60 529 y IEC 529
El coacutedigo IP estaacute formado por dos nuacutemeros caracteriacutesticos (por ejemplo IP
55) a los que se puede antildeadir una letra cuando la proteccioacuten real de las
personas contra el acceso a las partes peligrosas sea mejor que la que
indica la primera cifra (por ejemplo IP 20C)
Ponderacioacuten -2-10+1+2 -2 el peor +2 el mejor
Objetivo Importancia
(0-100) Porcentaje Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3
Sensibilidad + 50 9 2 1 1
Rango + 60 11 -1 2 1
Error - 70 13 0 -1 2
Presicioacuten + 65 12 0 0 -1
Exactitud + 50 9 -1 2 -2
Resolucioacuten + 55 10 -1 2 1
Offset - 10 2 -2 1 -1
Linealidad - 75 14 0 1 2
Tiempo de respuesta - 40 7 -2 -2 2
Costo - 80 14 0 -2 -1
TOTALES 555 100 -030 110 050
bullNo lineales bullResolucioacuten bullVariaciones con respecto a T bullMomento para provocar movimiento
Dispositivo que convierte movimiento en una secuencia de pulsos digitales
2-3-1-0 1-3-2-0
iquestQue es un aceleroacutemetro
Un aceleroacutemetro es un tipo de sensor que nos mide aceleraciones lineales Las aceleraciones con estos sensores se suelen medir utilizando la unidad G que no es maacutes que la unidad de referencia de la aceleracioacuten gravitatoria de la tierra
iquestQue es un eje
Un eje es una direccioacuten del espacio Con dos ejes puedes medir un plano con 3 todo el espacio tridimensional
iquestPero entonces que mide un giroscopio
Un giroscopio mide tambieacuten aceleraciones pero angulares vamos la aceleracioacuten de un giro
Yo lo que quiero es medir la orientacioacuten de un objeto iquestentonces que necesito
Con un aceleroacutemetro de tres ejes y suponiendo el objeto en reposo podemos encontrar su orientacioacuten en el espacio ya que sabiendo que esta sujeto a una aceleracioacuten de 1G y con la ayuda de la trigonometriacutea podemos definir su orientacioacuten solo con las tres medidas de los ejes
iquestY para que sirve un giroscopio
Si giramos alrededor de un eje del aceleroacutemetro no nos variaraacute la medida esto no lo mide el aceleroacutemetro los giros los mide el giroscopio
Si combinamos un aceleroacutemetro de 3 ejes con un giroscopio de tres ejes tendremos perfectamente definida la orientacioacuten de el objeto en el espacio y respecto del espacio (tendriacuteamos un IMU de 6 ejes) Si le antildeadimos ademaacutes una bruacutejula digital o magnetoacutemetro de 3 ejes tambieacuten tendremos la orientacioacuten respecto a los polos magneacuteticos Este sistema completo seria un IMU de 9 ejes
Esta placa tiene un aceleroacutemetro ADXL335 de +- 3G de alta calidad junto con unos condensadores de desacoplo para un oacuteptimo funcionamiento
Criterios de seleccioacuten
Acondicionador de sentildeal
Amplificacioacuten Los amplificadores aumentan el nivel de la sentildeal de entrada para igualar el rango del convertidor analoacutegico a digital (ADC) y de esta manera aumentar la resolucioacuten y sensibilidad de las medidas Ademaacutes el usar acondicionamiento de sentildeales externo ubicado cerca del la fuente de sentildeal o transductor mejora el ratio de sentildeal-a-ruido elevando el nivel de sentildeal antes de se vea afectada por el ruido ambiental
Atenuacioacuten Atenuacioacuten el opuesto de amplificacioacuten es necesario cuando los voltajes que seraacuten digitalizados estaacuten fuera del rango de entrada del digitalizador Esta forma de acondicionamiento de sentildeales disminuye la amplitud de la sentildeal de entrada de tal manera que la sentildeal condicionada estaacute dentro del rango ADC La atenuacioacuten es necesaria para medir altos voltajes
Aislamiento Los dispositivos de acondicionamiento de sentildeales aislados pasan la sentildeal de su fuente al dispositivo de medida sin una conexioacuten fiacutesica usando teacutecnicas de transformador oacutepticas o de acoplamiento capacitivo Ademaacutes de romper los lazos de tierra el aislamiento bloquea picos de alto voltaje y rechaza alto voltaje en modo comuacuten y asiacute protege a los operadores y el valioso equipo de medida
Multiplexado Con el multiplexado un sistema de medida puede enrutar en secuencia muacuteltiples sentildeales a un solo digitalizador ademaacutes de brindar una manera rentable de incrementar la cuenta de canales del sistema Normalmente se necesita multiplexado para todas las aplicaciones de muchos canales
Filtrado El filtrado rechaza ruido no deseado dentro de un cierto rango de frecuencia Casi todas las aplicaciones de adquisicioacuten de datos estaacuten sujetas a ciertos niveles de ruido de 50 oacute 60 Hz producidos por liacuteneas de potencia o maquinaria La mayoriacutea de los acondicionadores de sentildeales incluyen filtros de paso bajo especiacuteficamente disentildeados para brindar maacuteximo rechazo de ruido de 50 a 60 Hz
Excitacioacuten Algunos transductores requieren de excitacioacuten Por ejemplo galgas extensiomeacutetricas termistores y RTDs requieren sentildeales externas de excitacioacuten de voltaje o corriente Las medidas de RTDs y termistores generalmente se toman con una fuente de corriente que convierte la variacioacuten en resistencia a un voltaje que puede ser medido Las galgas extensiomeacutetricas que son dispositivos de muy baja resistencia generalmente son usadas en la configuracioacuten de puente Wheatstone con una fuente de excitacioacuten de voltaje
Compensacioacuten de unioacuten friacutea La compensacioacuten de unioacuten friacutea es una tecnologiacutea que se requiere para medidas exactas de termopares Cada vez que un termopar es conectado a un sistema de adquisicioacuten de datos usted debe saber la temperatura que hay en el punto de conexioacuten (ya que esta unioacuten representa otro termopar al medir y generamente inyecta un desfase a su medida) para calcular la temperatura real que su termopar estaacute midiendo
Strain Gauges son dispositivos semiconductores en los cuales la resistencia varia con la deformacioacuten
GF = (ΔRR)(ΔLL) = (ΔRR)ε El factor de medida GF para los Straing Gauges maacutes comunes es de GF=2
Cual seriacutea el mejor acondicionador de sentildeal para una celda de carga (strain gauge) con resistencia nominal de 3000 Ohms y requiere ser conectado al DAC de un microcontrolador el cual puede realizar conversiones de 0-5 Volts
Es claro que cuando la relacioacuten de R1R2=R3R4 el voltaje de salida es cero
Si estas condiciones se cumplen se dice que el puente esta balanceado
Cualquier cambio en alguna de las resistencias provocara un voltaje diferente de cero en las terminales del puente
iquest Y despueacutes del puente
Los sensores pueden ser clasificados en
Sensores autoexitados Pueden no necesitar fuente externa de tensioacuten o de corriente para poder ser leiacutedos por el sistema (Ejemplo Termopares)
Sensores excitados exteriormente Son
sensores que necesitan fuente de alimentacioacuten (Strain Gauges RTD etc)
ldquoResulta praacutecticamente imposible lograr implementar un ambiente o entorno libre de
ruido eleacutectrico oacute electromagneacuteticordquo pero en la praacutectica existen soluciones para
controlar y eliminar casi completamente el ruido usar cable blindado o de par trenzado promediar la medicioacuten filtrar la sentildeal o hacer una conexioacuten diferencial de bajas sentildeales de tensioacuten al sistema de adquisicioacuten de datos yo control
Para analizar como reducir el ruido y con queacute teacutecnicas primero es conveniente estudiar el origen del mismo y como afecta a la sentildeal del sensor
Ruido de origen capacitivo o acoplamiento
capacitivo baacutesicamente es ruido producido por las cargas electrostaacuteticas este ruido acopla capacitivamente con el sensor con el acondicionador de sentildeal o con el cable que une al sistema de adquisicioacuten de datos
Ruido de origen magneacutetico o acoplamiento magneacutetico Corrientes inducidas que generan interferencias oacute disturbios en los conductores de las sentildeales por eso es importante enviar por bandejas separadas cables de energiacutea y de sentildeal
Lazos de tierra Otras fuentes de transitorios de tensioacuten Ruido
puede aparecer directamente en el cableado de la sentildeal del sensor al sistema de adquisicioacuten de datos como puede ser EMI (Interferencia Electromagneacutetica) la cual proviene principalmente de los radiotransmisores
Blindaje Para disminuir oacute eliminar la interferencia producida por el acoplamiento capacitivo y para ayudar a disminuir la EMI El blindaje tiene que ser conectado a la tierra en el extremo de las liacuteneas de informacioacuten o acondicionador de sentildeal pero tener cuidado de no formar lazos de tierras por lo que solo hay que conectar la tierra en un solo punto
Cable de par trenzado En muchos casos es imposible poner blindaje en un solo punto a tierra por ejemplo cuando el cable tiene blindaje expuesto Juntando los pares y trenzaacutendolos al azar se anulan entre siacute las diferencias e potencial o voltajes inducidos en el cable cuando se el mismo se encuentra en presencia de un campo magneacutetico
Aislacioacuten La aislacioacuten entre las distintas etapas entre las distintas etapas de un sistema de adquisicioacuten de datos Conceptualmente la aislacioacuten se puede definir como la separacioacuten de una sentildeal eleacutectrica de otra para prevenir interacciones no deseadas entre ambas sentildeales
Otra finalidad de la aislacioacuten es la de proteccioacuten de los sistemas de adquisicioacuten de datos
Conexioacuten diferencial Los amplificados operacionales cuando
trabajan con una entrada diferencial suelen tener un muy elevado CMRR que idealmente tenderiacutea a infinito Esto significa que las sentildeales que se inducen por igual a ambos conductores de la entrada del Amplificador Operacional no sean amplificadas de lo Anterior se concluye que otra forma de evitar el ruido es usar acondicionadores de sentildeal con entradas diferenciales o tarjetas de adquisicioacuten de datos con entrada diferencial
Meacutetodos por hardware Filtros pasivos Filtros activos
Meacutetodos por software Meacutetodo de promediacioacuten como el ruido es
aleatorio promediar estos valores estadiacutesticamente como el ruido es aleatorio se eliminaraacute uno con otro
El meacutetodo de promediacioacuten puede eliminar el ruido en proporcioacuten a la raiacutez cuadrada del nuacutemero de muestras promediadas Este tipo de meacutetodo se utiliza para sentildeales de variacioacuten lenta como temperatura humedad presioacuten caudal esfuerzo etc
ADC y DAC
La mayoriacutea de los controladores son implementados en dispositivos digitales
MC computadoras etc
Al tratarse de un sistema digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes
SISTEMA DE CONTROL DIGITAL
DAC ADC
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Las mediciones se pueden clasificar un dos tipos
1 Mediciones fiacutesicas Presioacuten Temperatura Nivel Vibracioacuten masa densidad etc
2 Mediciones quiacutemicas o de composicioacuten Conductividad Ph concentracioacuten de oxiacutegeno etc
Medicioacuten solo para indicacioacuten son utilizadas para visualizar condiciones de alguna variable
Mediciones de control Son esenciales para la viabilidad econoacutemica seguridad y funcionalidad de un proceso de fabricacioacuten
Mediciones Legales u oficiales Para verificar si el proceso cumple con las normas establecidas
Mediciones Medio Ambientales Para detectar emisiones para proteccioacuten de la gente (convenio de Kioto)
Mediciones de seguridad Sirven para monitorear y evitar condiciones de peligro
telemetro
Turbiedad en el agua Cantidad de jaboacuten disuelto en agua Presioacuten en la llanta de un auto Velocidad de la llanta de un vehiacuteculo Aceleracioacuten de un vehiacuteculo en sus tres direcciones (horizontal
vertical y lateral) Velocidad de una bala La presencia de un vehiacuteculo en la pluma de un estacionamiento Que una manzana este madura
1 Identificar la naturaleza de la medicioacuten requerida variable a ser medida valor nominal rango de valores velocidad de medicioacuten y condiciones del ambiente que los rodea
2 Identificar la naturaleza de la salida requerida por el sensor y determinar el acondicionamiento de sentildeal requerido
3 Identificar los posibles sensores tomando en cuenta factores como rango precisioacuten linealidad requerimiento de potencia mantenimiento robustez costo etc
La sensibilidad de un sensor esta definida como la miacutenima entrada de un paraacutemetro fiacutesico el cual puede provocar un cambio detectable en la salida del sensor
El rango de un sensor define los limites entre los cuales puede variar la entrada esto es el maacuteximo y miacutenimo valor que puede ser medido por el sensor
Rango = Ymax - l ndashYmin l
El error es la diferencia entre el resultado de una medicioacuten y el valor verdadero de la cantidad que se mide
Error = valor medido ndash valor real
El concepto de presicioacuten se refiere al grado de reproductibilidad de una medicioacuten En otras palabras si exactamente el mismo valor fue medido un nuacutemero determinado de veces el sensor es exacto
La exactitud es el grado hasta el cual un valor producido por un sistema de medicioacuten podriacutea estar equivocado Es comuacuten expresar la exactitud como un porcentaje de la salida de rango total
El error de offset de un transductor estaacute definido como el valor de salida cuando la entrada al sensor es cero
La linealidad de un transductores es una expresioacuten en la cual la curva de un sensor difiere de una curva ideal la linealidad se expresa en teacuterminos de porcentaje de no linealidad el cual se define como
Donde
Din (max) maacutexima desviacioacuten a la entrada
IN fs es la maacutexima entrada a escala completa
Los transductores pueden producir distintas salidas de la misma magnitud que se mide si dicha magnitud se obtuvo mediante un incremento o reduccioacuten continuo
Los sensores no cambian su salida inmediatamente cuando al entrada cambia existe un tiempo de respuesta en el que el sensor produce la salida
Los teacuterminos repetibilidad y reproducibilidad se utilizan para describir la capacidad del transductor para producir la misma salida despueacutes de aplicar varias veces el mismo valor de entrada
Repetibilidad = ( val Max ndash val Min obtenido)rango total x 100
La estabilidad de un transductor es su capacidad para producir una salida cuando se emplea para medir una entrada constante en un periodo
Cuando un sensor que produce una salida eleacutectrica se vincula con un circuito electroacutenico es necesario conocer la impedancia de salida dado que esta se va a conectar en serie o en paralelo a dicho circuito
El grado de proteccioacuten IP corresponde al grado de proteccioacuten de las envolventes para materiales eleacutectricos seguacuten las normas EN 60 529 y IEC 529
El coacutedigo IP estaacute formado por dos nuacutemeros caracteriacutesticos (por ejemplo IP
55) a los que se puede antildeadir una letra cuando la proteccioacuten real de las
personas contra el acceso a las partes peligrosas sea mejor que la que
indica la primera cifra (por ejemplo IP 20C)
Ponderacioacuten -2-10+1+2 -2 el peor +2 el mejor
Objetivo Importancia
(0-100) Porcentaje Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3
Sensibilidad + 50 9 2 1 1
Rango + 60 11 -1 2 1
Error - 70 13 0 -1 2
Presicioacuten + 65 12 0 0 -1
Exactitud + 50 9 -1 2 -2
Resolucioacuten + 55 10 -1 2 1
Offset - 10 2 -2 1 -1
Linealidad - 75 14 0 1 2
Tiempo de respuesta - 40 7 -2 -2 2
Costo - 80 14 0 -2 -1
TOTALES 555 100 -030 110 050
bullNo lineales bullResolucioacuten bullVariaciones con respecto a T bullMomento para provocar movimiento
Dispositivo que convierte movimiento en una secuencia de pulsos digitales
2-3-1-0 1-3-2-0
iquestQue es un aceleroacutemetro
Un aceleroacutemetro es un tipo de sensor que nos mide aceleraciones lineales Las aceleraciones con estos sensores se suelen medir utilizando la unidad G que no es maacutes que la unidad de referencia de la aceleracioacuten gravitatoria de la tierra
iquestQue es un eje
Un eje es una direccioacuten del espacio Con dos ejes puedes medir un plano con 3 todo el espacio tridimensional
iquestPero entonces que mide un giroscopio
Un giroscopio mide tambieacuten aceleraciones pero angulares vamos la aceleracioacuten de un giro
Yo lo que quiero es medir la orientacioacuten de un objeto iquestentonces que necesito
Con un aceleroacutemetro de tres ejes y suponiendo el objeto en reposo podemos encontrar su orientacioacuten en el espacio ya que sabiendo que esta sujeto a una aceleracioacuten de 1G y con la ayuda de la trigonometriacutea podemos definir su orientacioacuten solo con las tres medidas de los ejes
iquestY para que sirve un giroscopio
Si giramos alrededor de un eje del aceleroacutemetro no nos variaraacute la medida esto no lo mide el aceleroacutemetro los giros los mide el giroscopio
Si combinamos un aceleroacutemetro de 3 ejes con un giroscopio de tres ejes tendremos perfectamente definida la orientacioacuten de el objeto en el espacio y respecto del espacio (tendriacuteamos un IMU de 6 ejes) Si le antildeadimos ademaacutes una bruacutejula digital o magnetoacutemetro de 3 ejes tambieacuten tendremos la orientacioacuten respecto a los polos magneacuteticos Este sistema completo seria un IMU de 9 ejes
Esta placa tiene un aceleroacutemetro ADXL335 de +- 3G de alta calidad junto con unos condensadores de desacoplo para un oacuteptimo funcionamiento
Criterios de seleccioacuten
Acondicionador de sentildeal
Amplificacioacuten Los amplificadores aumentan el nivel de la sentildeal de entrada para igualar el rango del convertidor analoacutegico a digital (ADC) y de esta manera aumentar la resolucioacuten y sensibilidad de las medidas Ademaacutes el usar acondicionamiento de sentildeales externo ubicado cerca del la fuente de sentildeal o transductor mejora el ratio de sentildeal-a-ruido elevando el nivel de sentildeal antes de se vea afectada por el ruido ambiental
Atenuacioacuten Atenuacioacuten el opuesto de amplificacioacuten es necesario cuando los voltajes que seraacuten digitalizados estaacuten fuera del rango de entrada del digitalizador Esta forma de acondicionamiento de sentildeales disminuye la amplitud de la sentildeal de entrada de tal manera que la sentildeal condicionada estaacute dentro del rango ADC La atenuacioacuten es necesaria para medir altos voltajes
Aislamiento Los dispositivos de acondicionamiento de sentildeales aislados pasan la sentildeal de su fuente al dispositivo de medida sin una conexioacuten fiacutesica usando teacutecnicas de transformador oacutepticas o de acoplamiento capacitivo Ademaacutes de romper los lazos de tierra el aislamiento bloquea picos de alto voltaje y rechaza alto voltaje en modo comuacuten y asiacute protege a los operadores y el valioso equipo de medida
Multiplexado Con el multiplexado un sistema de medida puede enrutar en secuencia muacuteltiples sentildeales a un solo digitalizador ademaacutes de brindar una manera rentable de incrementar la cuenta de canales del sistema Normalmente se necesita multiplexado para todas las aplicaciones de muchos canales
Filtrado El filtrado rechaza ruido no deseado dentro de un cierto rango de frecuencia Casi todas las aplicaciones de adquisicioacuten de datos estaacuten sujetas a ciertos niveles de ruido de 50 oacute 60 Hz producidos por liacuteneas de potencia o maquinaria La mayoriacutea de los acondicionadores de sentildeales incluyen filtros de paso bajo especiacuteficamente disentildeados para brindar maacuteximo rechazo de ruido de 50 a 60 Hz
Excitacioacuten Algunos transductores requieren de excitacioacuten Por ejemplo galgas extensiomeacutetricas termistores y RTDs requieren sentildeales externas de excitacioacuten de voltaje o corriente Las medidas de RTDs y termistores generalmente se toman con una fuente de corriente que convierte la variacioacuten en resistencia a un voltaje que puede ser medido Las galgas extensiomeacutetricas que son dispositivos de muy baja resistencia generalmente son usadas en la configuracioacuten de puente Wheatstone con una fuente de excitacioacuten de voltaje
Compensacioacuten de unioacuten friacutea La compensacioacuten de unioacuten friacutea es una tecnologiacutea que se requiere para medidas exactas de termopares Cada vez que un termopar es conectado a un sistema de adquisicioacuten de datos usted debe saber la temperatura que hay en el punto de conexioacuten (ya que esta unioacuten representa otro termopar al medir y generamente inyecta un desfase a su medida) para calcular la temperatura real que su termopar estaacute midiendo
Strain Gauges son dispositivos semiconductores en los cuales la resistencia varia con la deformacioacuten
GF = (ΔRR)(ΔLL) = (ΔRR)ε El factor de medida GF para los Straing Gauges maacutes comunes es de GF=2
Cual seriacutea el mejor acondicionador de sentildeal para una celda de carga (strain gauge) con resistencia nominal de 3000 Ohms y requiere ser conectado al DAC de un microcontrolador el cual puede realizar conversiones de 0-5 Volts
Es claro que cuando la relacioacuten de R1R2=R3R4 el voltaje de salida es cero
Si estas condiciones se cumplen se dice que el puente esta balanceado
Cualquier cambio en alguna de las resistencias provocara un voltaje diferente de cero en las terminales del puente
iquest Y despueacutes del puente
Los sensores pueden ser clasificados en
Sensores autoexitados Pueden no necesitar fuente externa de tensioacuten o de corriente para poder ser leiacutedos por el sistema (Ejemplo Termopares)
Sensores excitados exteriormente Son
sensores que necesitan fuente de alimentacioacuten (Strain Gauges RTD etc)
ldquoResulta praacutecticamente imposible lograr implementar un ambiente o entorno libre de
ruido eleacutectrico oacute electromagneacuteticordquo pero en la praacutectica existen soluciones para
controlar y eliminar casi completamente el ruido usar cable blindado o de par trenzado promediar la medicioacuten filtrar la sentildeal o hacer una conexioacuten diferencial de bajas sentildeales de tensioacuten al sistema de adquisicioacuten de datos yo control
Para analizar como reducir el ruido y con queacute teacutecnicas primero es conveniente estudiar el origen del mismo y como afecta a la sentildeal del sensor
Ruido de origen capacitivo o acoplamiento
capacitivo baacutesicamente es ruido producido por las cargas electrostaacuteticas este ruido acopla capacitivamente con el sensor con el acondicionador de sentildeal o con el cable que une al sistema de adquisicioacuten de datos
Ruido de origen magneacutetico o acoplamiento magneacutetico Corrientes inducidas que generan interferencias oacute disturbios en los conductores de las sentildeales por eso es importante enviar por bandejas separadas cables de energiacutea y de sentildeal
Lazos de tierra Otras fuentes de transitorios de tensioacuten Ruido
puede aparecer directamente en el cableado de la sentildeal del sensor al sistema de adquisicioacuten de datos como puede ser EMI (Interferencia Electromagneacutetica) la cual proviene principalmente de los radiotransmisores
Blindaje Para disminuir oacute eliminar la interferencia producida por el acoplamiento capacitivo y para ayudar a disminuir la EMI El blindaje tiene que ser conectado a la tierra en el extremo de las liacuteneas de informacioacuten o acondicionador de sentildeal pero tener cuidado de no formar lazos de tierras por lo que solo hay que conectar la tierra en un solo punto
Cable de par trenzado En muchos casos es imposible poner blindaje en un solo punto a tierra por ejemplo cuando el cable tiene blindaje expuesto Juntando los pares y trenzaacutendolos al azar se anulan entre siacute las diferencias e potencial o voltajes inducidos en el cable cuando se el mismo se encuentra en presencia de un campo magneacutetico
Aislacioacuten La aislacioacuten entre las distintas etapas entre las distintas etapas de un sistema de adquisicioacuten de datos Conceptualmente la aislacioacuten se puede definir como la separacioacuten de una sentildeal eleacutectrica de otra para prevenir interacciones no deseadas entre ambas sentildeales
Otra finalidad de la aislacioacuten es la de proteccioacuten de los sistemas de adquisicioacuten de datos
Conexioacuten diferencial Los amplificados operacionales cuando
trabajan con una entrada diferencial suelen tener un muy elevado CMRR que idealmente tenderiacutea a infinito Esto significa que las sentildeales que se inducen por igual a ambos conductores de la entrada del Amplificador Operacional no sean amplificadas de lo Anterior se concluye que otra forma de evitar el ruido es usar acondicionadores de sentildeal con entradas diferenciales o tarjetas de adquisicioacuten de datos con entrada diferencial
Meacutetodos por hardware Filtros pasivos Filtros activos
Meacutetodos por software Meacutetodo de promediacioacuten como el ruido es
aleatorio promediar estos valores estadiacutesticamente como el ruido es aleatorio se eliminaraacute uno con otro
El meacutetodo de promediacioacuten puede eliminar el ruido en proporcioacuten a la raiacutez cuadrada del nuacutemero de muestras promediadas Este tipo de meacutetodo se utiliza para sentildeales de variacioacuten lenta como temperatura humedad presioacuten caudal esfuerzo etc
ADC y DAC
La mayoriacutea de los controladores son implementados en dispositivos digitales
MC computadoras etc
Al tratarse de un sistema digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes
SISTEMA DE CONTROL DIGITAL
DAC ADC
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Medicioacuten solo para indicacioacuten son utilizadas para visualizar condiciones de alguna variable
Mediciones de control Son esenciales para la viabilidad econoacutemica seguridad y funcionalidad de un proceso de fabricacioacuten
Mediciones Legales u oficiales Para verificar si el proceso cumple con las normas establecidas
Mediciones Medio Ambientales Para detectar emisiones para proteccioacuten de la gente (convenio de Kioto)
Mediciones de seguridad Sirven para monitorear y evitar condiciones de peligro
telemetro
Turbiedad en el agua Cantidad de jaboacuten disuelto en agua Presioacuten en la llanta de un auto Velocidad de la llanta de un vehiacuteculo Aceleracioacuten de un vehiacuteculo en sus tres direcciones (horizontal
vertical y lateral) Velocidad de una bala La presencia de un vehiacuteculo en la pluma de un estacionamiento Que una manzana este madura
1 Identificar la naturaleza de la medicioacuten requerida variable a ser medida valor nominal rango de valores velocidad de medicioacuten y condiciones del ambiente que los rodea
2 Identificar la naturaleza de la salida requerida por el sensor y determinar el acondicionamiento de sentildeal requerido
3 Identificar los posibles sensores tomando en cuenta factores como rango precisioacuten linealidad requerimiento de potencia mantenimiento robustez costo etc
La sensibilidad de un sensor esta definida como la miacutenima entrada de un paraacutemetro fiacutesico el cual puede provocar un cambio detectable en la salida del sensor
El rango de un sensor define los limites entre los cuales puede variar la entrada esto es el maacuteximo y miacutenimo valor que puede ser medido por el sensor
Rango = Ymax - l ndashYmin l
El error es la diferencia entre el resultado de una medicioacuten y el valor verdadero de la cantidad que se mide
Error = valor medido ndash valor real
El concepto de presicioacuten se refiere al grado de reproductibilidad de una medicioacuten En otras palabras si exactamente el mismo valor fue medido un nuacutemero determinado de veces el sensor es exacto
La exactitud es el grado hasta el cual un valor producido por un sistema de medicioacuten podriacutea estar equivocado Es comuacuten expresar la exactitud como un porcentaje de la salida de rango total
El error de offset de un transductor estaacute definido como el valor de salida cuando la entrada al sensor es cero
La linealidad de un transductores es una expresioacuten en la cual la curva de un sensor difiere de una curva ideal la linealidad se expresa en teacuterminos de porcentaje de no linealidad el cual se define como
Donde
Din (max) maacutexima desviacioacuten a la entrada
IN fs es la maacutexima entrada a escala completa
Los transductores pueden producir distintas salidas de la misma magnitud que se mide si dicha magnitud se obtuvo mediante un incremento o reduccioacuten continuo
Los sensores no cambian su salida inmediatamente cuando al entrada cambia existe un tiempo de respuesta en el que el sensor produce la salida
Los teacuterminos repetibilidad y reproducibilidad se utilizan para describir la capacidad del transductor para producir la misma salida despueacutes de aplicar varias veces el mismo valor de entrada
Repetibilidad = ( val Max ndash val Min obtenido)rango total x 100
La estabilidad de un transductor es su capacidad para producir una salida cuando se emplea para medir una entrada constante en un periodo
Cuando un sensor que produce una salida eleacutectrica se vincula con un circuito electroacutenico es necesario conocer la impedancia de salida dado que esta se va a conectar en serie o en paralelo a dicho circuito
El grado de proteccioacuten IP corresponde al grado de proteccioacuten de las envolventes para materiales eleacutectricos seguacuten las normas EN 60 529 y IEC 529
El coacutedigo IP estaacute formado por dos nuacutemeros caracteriacutesticos (por ejemplo IP
55) a los que se puede antildeadir una letra cuando la proteccioacuten real de las
personas contra el acceso a las partes peligrosas sea mejor que la que
indica la primera cifra (por ejemplo IP 20C)
Ponderacioacuten -2-10+1+2 -2 el peor +2 el mejor
Objetivo Importancia
(0-100) Porcentaje Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3
Sensibilidad + 50 9 2 1 1
Rango + 60 11 -1 2 1
Error - 70 13 0 -1 2
Presicioacuten + 65 12 0 0 -1
Exactitud + 50 9 -1 2 -2
Resolucioacuten + 55 10 -1 2 1
Offset - 10 2 -2 1 -1
Linealidad - 75 14 0 1 2
Tiempo de respuesta - 40 7 -2 -2 2
Costo - 80 14 0 -2 -1
TOTALES 555 100 -030 110 050
bullNo lineales bullResolucioacuten bullVariaciones con respecto a T bullMomento para provocar movimiento
Dispositivo que convierte movimiento en una secuencia de pulsos digitales
2-3-1-0 1-3-2-0
iquestQue es un aceleroacutemetro
Un aceleroacutemetro es un tipo de sensor que nos mide aceleraciones lineales Las aceleraciones con estos sensores se suelen medir utilizando la unidad G que no es maacutes que la unidad de referencia de la aceleracioacuten gravitatoria de la tierra
iquestQue es un eje
Un eje es una direccioacuten del espacio Con dos ejes puedes medir un plano con 3 todo el espacio tridimensional
iquestPero entonces que mide un giroscopio
Un giroscopio mide tambieacuten aceleraciones pero angulares vamos la aceleracioacuten de un giro
Yo lo que quiero es medir la orientacioacuten de un objeto iquestentonces que necesito
Con un aceleroacutemetro de tres ejes y suponiendo el objeto en reposo podemos encontrar su orientacioacuten en el espacio ya que sabiendo que esta sujeto a una aceleracioacuten de 1G y con la ayuda de la trigonometriacutea podemos definir su orientacioacuten solo con las tres medidas de los ejes
iquestY para que sirve un giroscopio
Si giramos alrededor de un eje del aceleroacutemetro no nos variaraacute la medida esto no lo mide el aceleroacutemetro los giros los mide el giroscopio
Si combinamos un aceleroacutemetro de 3 ejes con un giroscopio de tres ejes tendremos perfectamente definida la orientacioacuten de el objeto en el espacio y respecto del espacio (tendriacuteamos un IMU de 6 ejes) Si le antildeadimos ademaacutes una bruacutejula digital o magnetoacutemetro de 3 ejes tambieacuten tendremos la orientacioacuten respecto a los polos magneacuteticos Este sistema completo seria un IMU de 9 ejes
Esta placa tiene un aceleroacutemetro ADXL335 de +- 3G de alta calidad junto con unos condensadores de desacoplo para un oacuteptimo funcionamiento
Criterios de seleccioacuten
Acondicionador de sentildeal
Amplificacioacuten Los amplificadores aumentan el nivel de la sentildeal de entrada para igualar el rango del convertidor analoacutegico a digital (ADC) y de esta manera aumentar la resolucioacuten y sensibilidad de las medidas Ademaacutes el usar acondicionamiento de sentildeales externo ubicado cerca del la fuente de sentildeal o transductor mejora el ratio de sentildeal-a-ruido elevando el nivel de sentildeal antes de se vea afectada por el ruido ambiental
Atenuacioacuten Atenuacioacuten el opuesto de amplificacioacuten es necesario cuando los voltajes que seraacuten digitalizados estaacuten fuera del rango de entrada del digitalizador Esta forma de acondicionamiento de sentildeales disminuye la amplitud de la sentildeal de entrada de tal manera que la sentildeal condicionada estaacute dentro del rango ADC La atenuacioacuten es necesaria para medir altos voltajes
Aislamiento Los dispositivos de acondicionamiento de sentildeales aislados pasan la sentildeal de su fuente al dispositivo de medida sin una conexioacuten fiacutesica usando teacutecnicas de transformador oacutepticas o de acoplamiento capacitivo Ademaacutes de romper los lazos de tierra el aislamiento bloquea picos de alto voltaje y rechaza alto voltaje en modo comuacuten y asiacute protege a los operadores y el valioso equipo de medida
Multiplexado Con el multiplexado un sistema de medida puede enrutar en secuencia muacuteltiples sentildeales a un solo digitalizador ademaacutes de brindar una manera rentable de incrementar la cuenta de canales del sistema Normalmente se necesita multiplexado para todas las aplicaciones de muchos canales
Filtrado El filtrado rechaza ruido no deseado dentro de un cierto rango de frecuencia Casi todas las aplicaciones de adquisicioacuten de datos estaacuten sujetas a ciertos niveles de ruido de 50 oacute 60 Hz producidos por liacuteneas de potencia o maquinaria La mayoriacutea de los acondicionadores de sentildeales incluyen filtros de paso bajo especiacuteficamente disentildeados para brindar maacuteximo rechazo de ruido de 50 a 60 Hz
Excitacioacuten Algunos transductores requieren de excitacioacuten Por ejemplo galgas extensiomeacutetricas termistores y RTDs requieren sentildeales externas de excitacioacuten de voltaje o corriente Las medidas de RTDs y termistores generalmente se toman con una fuente de corriente que convierte la variacioacuten en resistencia a un voltaje que puede ser medido Las galgas extensiomeacutetricas que son dispositivos de muy baja resistencia generalmente son usadas en la configuracioacuten de puente Wheatstone con una fuente de excitacioacuten de voltaje
Compensacioacuten de unioacuten friacutea La compensacioacuten de unioacuten friacutea es una tecnologiacutea que se requiere para medidas exactas de termopares Cada vez que un termopar es conectado a un sistema de adquisicioacuten de datos usted debe saber la temperatura que hay en el punto de conexioacuten (ya que esta unioacuten representa otro termopar al medir y generamente inyecta un desfase a su medida) para calcular la temperatura real que su termopar estaacute midiendo
Strain Gauges son dispositivos semiconductores en los cuales la resistencia varia con la deformacioacuten
GF = (ΔRR)(ΔLL) = (ΔRR)ε El factor de medida GF para los Straing Gauges maacutes comunes es de GF=2
Cual seriacutea el mejor acondicionador de sentildeal para una celda de carga (strain gauge) con resistencia nominal de 3000 Ohms y requiere ser conectado al DAC de un microcontrolador el cual puede realizar conversiones de 0-5 Volts
Es claro que cuando la relacioacuten de R1R2=R3R4 el voltaje de salida es cero
Si estas condiciones se cumplen se dice que el puente esta balanceado
Cualquier cambio en alguna de las resistencias provocara un voltaje diferente de cero en las terminales del puente
iquest Y despueacutes del puente
Los sensores pueden ser clasificados en
Sensores autoexitados Pueden no necesitar fuente externa de tensioacuten o de corriente para poder ser leiacutedos por el sistema (Ejemplo Termopares)
Sensores excitados exteriormente Son
sensores que necesitan fuente de alimentacioacuten (Strain Gauges RTD etc)
ldquoResulta praacutecticamente imposible lograr implementar un ambiente o entorno libre de
ruido eleacutectrico oacute electromagneacuteticordquo pero en la praacutectica existen soluciones para
controlar y eliminar casi completamente el ruido usar cable blindado o de par trenzado promediar la medicioacuten filtrar la sentildeal o hacer una conexioacuten diferencial de bajas sentildeales de tensioacuten al sistema de adquisicioacuten de datos yo control
Para analizar como reducir el ruido y con queacute teacutecnicas primero es conveniente estudiar el origen del mismo y como afecta a la sentildeal del sensor
Ruido de origen capacitivo o acoplamiento
capacitivo baacutesicamente es ruido producido por las cargas electrostaacuteticas este ruido acopla capacitivamente con el sensor con el acondicionador de sentildeal o con el cable que une al sistema de adquisicioacuten de datos
Ruido de origen magneacutetico o acoplamiento magneacutetico Corrientes inducidas que generan interferencias oacute disturbios en los conductores de las sentildeales por eso es importante enviar por bandejas separadas cables de energiacutea y de sentildeal
Lazos de tierra Otras fuentes de transitorios de tensioacuten Ruido
puede aparecer directamente en el cableado de la sentildeal del sensor al sistema de adquisicioacuten de datos como puede ser EMI (Interferencia Electromagneacutetica) la cual proviene principalmente de los radiotransmisores
Blindaje Para disminuir oacute eliminar la interferencia producida por el acoplamiento capacitivo y para ayudar a disminuir la EMI El blindaje tiene que ser conectado a la tierra en el extremo de las liacuteneas de informacioacuten o acondicionador de sentildeal pero tener cuidado de no formar lazos de tierras por lo que solo hay que conectar la tierra en un solo punto
Cable de par trenzado En muchos casos es imposible poner blindaje en un solo punto a tierra por ejemplo cuando el cable tiene blindaje expuesto Juntando los pares y trenzaacutendolos al azar se anulan entre siacute las diferencias e potencial o voltajes inducidos en el cable cuando se el mismo se encuentra en presencia de un campo magneacutetico
Aislacioacuten La aislacioacuten entre las distintas etapas entre las distintas etapas de un sistema de adquisicioacuten de datos Conceptualmente la aislacioacuten se puede definir como la separacioacuten de una sentildeal eleacutectrica de otra para prevenir interacciones no deseadas entre ambas sentildeales
Otra finalidad de la aislacioacuten es la de proteccioacuten de los sistemas de adquisicioacuten de datos
Conexioacuten diferencial Los amplificados operacionales cuando
trabajan con una entrada diferencial suelen tener un muy elevado CMRR que idealmente tenderiacutea a infinito Esto significa que las sentildeales que se inducen por igual a ambos conductores de la entrada del Amplificador Operacional no sean amplificadas de lo Anterior se concluye que otra forma de evitar el ruido es usar acondicionadores de sentildeal con entradas diferenciales o tarjetas de adquisicioacuten de datos con entrada diferencial
Meacutetodos por hardware Filtros pasivos Filtros activos
Meacutetodos por software Meacutetodo de promediacioacuten como el ruido es
aleatorio promediar estos valores estadiacutesticamente como el ruido es aleatorio se eliminaraacute uno con otro
El meacutetodo de promediacioacuten puede eliminar el ruido en proporcioacuten a la raiacutez cuadrada del nuacutemero de muestras promediadas Este tipo de meacutetodo se utiliza para sentildeales de variacioacuten lenta como temperatura humedad presioacuten caudal esfuerzo etc
ADC y DAC
La mayoriacutea de los controladores son implementados en dispositivos digitales
MC computadoras etc
Al tratarse de un sistema digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes
SISTEMA DE CONTROL DIGITAL
DAC ADC
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
telemetro
Turbiedad en el agua Cantidad de jaboacuten disuelto en agua Presioacuten en la llanta de un auto Velocidad de la llanta de un vehiacuteculo Aceleracioacuten de un vehiacuteculo en sus tres direcciones (horizontal
vertical y lateral) Velocidad de una bala La presencia de un vehiacuteculo en la pluma de un estacionamiento Que una manzana este madura
1 Identificar la naturaleza de la medicioacuten requerida variable a ser medida valor nominal rango de valores velocidad de medicioacuten y condiciones del ambiente que los rodea
2 Identificar la naturaleza de la salida requerida por el sensor y determinar el acondicionamiento de sentildeal requerido
3 Identificar los posibles sensores tomando en cuenta factores como rango precisioacuten linealidad requerimiento de potencia mantenimiento robustez costo etc
La sensibilidad de un sensor esta definida como la miacutenima entrada de un paraacutemetro fiacutesico el cual puede provocar un cambio detectable en la salida del sensor
El rango de un sensor define los limites entre los cuales puede variar la entrada esto es el maacuteximo y miacutenimo valor que puede ser medido por el sensor
Rango = Ymax - l ndashYmin l
El error es la diferencia entre el resultado de una medicioacuten y el valor verdadero de la cantidad que se mide
Error = valor medido ndash valor real
El concepto de presicioacuten se refiere al grado de reproductibilidad de una medicioacuten En otras palabras si exactamente el mismo valor fue medido un nuacutemero determinado de veces el sensor es exacto
La exactitud es el grado hasta el cual un valor producido por un sistema de medicioacuten podriacutea estar equivocado Es comuacuten expresar la exactitud como un porcentaje de la salida de rango total
El error de offset de un transductor estaacute definido como el valor de salida cuando la entrada al sensor es cero
La linealidad de un transductores es una expresioacuten en la cual la curva de un sensor difiere de una curva ideal la linealidad se expresa en teacuterminos de porcentaje de no linealidad el cual se define como
Donde
Din (max) maacutexima desviacioacuten a la entrada
IN fs es la maacutexima entrada a escala completa
Los transductores pueden producir distintas salidas de la misma magnitud que se mide si dicha magnitud se obtuvo mediante un incremento o reduccioacuten continuo
Los sensores no cambian su salida inmediatamente cuando al entrada cambia existe un tiempo de respuesta en el que el sensor produce la salida
Los teacuterminos repetibilidad y reproducibilidad se utilizan para describir la capacidad del transductor para producir la misma salida despueacutes de aplicar varias veces el mismo valor de entrada
Repetibilidad = ( val Max ndash val Min obtenido)rango total x 100
La estabilidad de un transductor es su capacidad para producir una salida cuando se emplea para medir una entrada constante en un periodo
Cuando un sensor que produce una salida eleacutectrica se vincula con un circuito electroacutenico es necesario conocer la impedancia de salida dado que esta se va a conectar en serie o en paralelo a dicho circuito
El grado de proteccioacuten IP corresponde al grado de proteccioacuten de las envolventes para materiales eleacutectricos seguacuten las normas EN 60 529 y IEC 529
El coacutedigo IP estaacute formado por dos nuacutemeros caracteriacutesticos (por ejemplo IP
55) a los que se puede antildeadir una letra cuando la proteccioacuten real de las
personas contra el acceso a las partes peligrosas sea mejor que la que
indica la primera cifra (por ejemplo IP 20C)
Ponderacioacuten -2-10+1+2 -2 el peor +2 el mejor
Objetivo Importancia
(0-100) Porcentaje Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3
Sensibilidad + 50 9 2 1 1
Rango + 60 11 -1 2 1
Error - 70 13 0 -1 2
Presicioacuten + 65 12 0 0 -1
Exactitud + 50 9 -1 2 -2
Resolucioacuten + 55 10 -1 2 1
Offset - 10 2 -2 1 -1
Linealidad - 75 14 0 1 2
Tiempo de respuesta - 40 7 -2 -2 2
Costo - 80 14 0 -2 -1
TOTALES 555 100 -030 110 050
bullNo lineales bullResolucioacuten bullVariaciones con respecto a T bullMomento para provocar movimiento
Dispositivo que convierte movimiento en una secuencia de pulsos digitales
2-3-1-0 1-3-2-0
iquestQue es un aceleroacutemetro
Un aceleroacutemetro es un tipo de sensor que nos mide aceleraciones lineales Las aceleraciones con estos sensores se suelen medir utilizando la unidad G que no es maacutes que la unidad de referencia de la aceleracioacuten gravitatoria de la tierra
iquestQue es un eje
Un eje es una direccioacuten del espacio Con dos ejes puedes medir un plano con 3 todo el espacio tridimensional
iquestPero entonces que mide un giroscopio
Un giroscopio mide tambieacuten aceleraciones pero angulares vamos la aceleracioacuten de un giro
Yo lo que quiero es medir la orientacioacuten de un objeto iquestentonces que necesito
Con un aceleroacutemetro de tres ejes y suponiendo el objeto en reposo podemos encontrar su orientacioacuten en el espacio ya que sabiendo que esta sujeto a una aceleracioacuten de 1G y con la ayuda de la trigonometriacutea podemos definir su orientacioacuten solo con las tres medidas de los ejes
iquestY para que sirve un giroscopio
Si giramos alrededor de un eje del aceleroacutemetro no nos variaraacute la medida esto no lo mide el aceleroacutemetro los giros los mide el giroscopio
Si combinamos un aceleroacutemetro de 3 ejes con un giroscopio de tres ejes tendremos perfectamente definida la orientacioacuten de el objeto en el espacio y respecto del espacio (tendriacuteamos un IMU de 6 ejes) Si le antildeadimos ademaacutes una bruacutejula digital o magnetoacutemetro de 3 ejes tambieacuten tendremos la orientacioacuten respecto a los polos magneacuteticos Este sistema completo seria un IMU de 9 ejes
Esta placa tiene un aceleroacutemetro ADXL335 de +- 3G de alta calidad junto con unos condensadores de desacoplo para un oacuteptimo funcionamiento
Criterios de seleccioacuten
Acondicionador de sentildeal
Amplificacioacuten Los amplificadores aumentan el nivel de la sentildeal de entrada para igualar el rango del convertidor analoacutegico a digital (ADC) y de esta manera aumentar la resolucioacuten y sensibilidad de las medidas Ademaacutes el usar acondicionamiento de sentildeales externo ubicado cerca del la fuente de sentildeal o transductor mejora el ratio de sentildeal-a-ruido elevando el nivel de sentildeal antes de se vea afectada por el ruido ambiental
Atenuacioacuten Atenuacioacuten el opuesto de amplificacioacuten es necesario cuando los voltajes que seraacuten digitalizados estaacuten fuera del rango de entrada del digitalizador Esta forma de acondicionamiento de sentildeales disminuye la amplitud de la sentildeal de entrada de tal manera que la sentildeal condicionada estaacute dentro del rango ADC La atenuacioacuten es necesaria para medir altos voltajes
Aislamiento Los dispositivos de acondicionamiento de sentildeales aislados pasan la sentildeal de su fuente al dispositivo de medida sin una conexioacuten fiacutesica usando teacutecnicas de transformador oacutepticas o de acoplamiento capacitivo Ademaacutes de romper los lazos de tierra el aislamiento bloquea picos de alto voltaje y rechaza alto voltaje en modo comuacuten y asiacute protege a los operadores y el valioso equipo de medida
Multiplexado Con el multiplexado un sistema de medida puede enrutar en secuencia muacuteltiples sentildeales a un solo digitalizador ademaacutes de brindar una manera rentable de incrementar la cuenta de canales del sistema Normalmente se necesita multiplexado para todas las aplicaciones de muchos canales
Filtrado El filtrado rechaza ruido no deseado dentro de un cierto rango de frecuencia Casi todas las aplicaciones de adquisicioacuten de datos estaacuten sujetas a ciertos niveles de ruido de 50 oacute 60 Hz producidos por liacuteneas de potencia o maquinaria La mayoriacutea de los acondicionadores de sentildeales incluyen filtros de paso bajo especiacuteficamente disentildeados para brindar maacuteximo rechazo de ruido de 50 a 60 Hz
Excitacioacuten Algunos transductores requieren de excitacioacuten Por ejemplo galgas extensiomeacutetricas termistores y RTDs requieren sentildeales externas de excitacioacuten de voltaje o corriente Las medidas de RTDs y termistores generalmente se toman con una fuente de corriente que convierte la variacioacuten en resistencia a un voltaje que puede ser medido Las galgas extensiomeacutetricas que son dispositivos de muy baja resistencia generalmente son usadas en la configuracioacuten de puente Wheatstone con una fuente de excitacioacuten de voltaje
Compensacioacuten de unioacuten friacutea La compensacioacuten de unioacuten friacutea es una tecnologiacutea que se requiere para medidas exactas de termopares Cada vez que un termopar es conectado a un sistema de adquisicioacuten de datos usted debe saber la temperatura que hay en el punto de conexioacuten (ya que esta unioacuten representa otro termopar al medir y generamente inyecta un desfase a su medida) para calcular la temperatura real que su termopar estaacute midiendo
Strain Gauges son dispositivos semiconductores en los cuales la resistencia varia con la deformacioacuten
GF = (ΔRR)(ΔLL) = (ΔRR)ε El factor de medida GF para los Straing Gauges maacutes comunes es de GF=2
Cual seriacutea el mejor acondicionador de sentildeal para una celda de carga (strain gauge) con resistencia nominal de 3000 Ohms y requiere ser conectado al DAC de un microcontrolador el cual puede realizar conversiones de 0-5 Volts
Es claro que cuando la relacioacuten de R1R2=R3R4 el voltaje de salida es cero
Si estas condiciones se cumplen se dice que el puente esta balanceado
Cualquier cambio en alguna de las resistencias provocara un voltaje diferente de cero en las terminales del puente
iquest Y despueacutes del puente
Los sensores pueden ser clasificados en
Sensores autoexitados Pueden no necesitar fuente externa de tensioacuten o de corriente para poder ser leiacutedos por el sistema (Ejemplo Termopares)
Sensores excitados exteriormente Son
sensores que necesitan fuente de alimentacioacuten (Strain Gauges RTD etc)
ldquoResulta praacutecticamente imposible lograr implementar un ambiente o entorno libre de
ruido eleacutectrico oacute electromagneacuteticordquo pero en la praacutectica existen soluciones para
controlar y eliminar casi completamente el ruido usar cable blindado o de par trenzado promediar la medicioacuten filtrar la sentildeal o hacer una conexioacuten diferencial de bajas sentildeales de tensioacuten al sistema de adquisicioacuten de datos yo control
Para analizar como reducir el ruido y con queacute teacutecnicas primero es conveniente estudiar el origen del mismo y como afecta a la sentildeal del sensor
Ruido de origen capacitivo o acoplamiento
capacitivo baacutesicamente es ruido producido por las cargas electrostaacuteticas este ruido acopla capacitivamente con el sensor con el acondicionador de sentildeal o con el cable que une al sistema de adquisicioacuten de datos
Ruido de origen magneacutetico o acoplamiento magneacutetico Corrientes inducidas que generan interferencias oacute disturbios en los conductores de las sentildeales por eso es importante enviar por bandejas separadas cables de energiacutea y de sentildeal
Lazos de tierra Otras fuentes de transitorios de tensioacuten Ruido
puede aparecer directamente en el cableado de la sentildeal del sensor al sistema de adquisicioacuten de datos como puede ser EMI (Interferencia Electromagneacutetica) la cual proviene principalmente de los radiotransmisores
Blindaje Para disminuir oacute eliminar la interferencia producida por el acoplamiento capacitivo y para ayudar a disminuir la EMI El blindaje tiene que ser conectado a la tierra en el extremo de las liacuteneas de informacioacuten o acondicionador de sentildeal pero tener cuidado de no formar lazos de tierras por lo que solo hay que conectar la tierra en un solo punto
Cable de par trenzado En muchos casos es imposible poner blindaje en un solo punto a tierra por ejemplo cuando el cable tiene blindaje expuesto Juntando los pares y trenzaacutendolos al azar se anulan entre siacute las diferencias e potencial o voltajes inducidos en el cable cuando se el mismo se encuentra en presencia de un campo magneacutetico
Aislacioacuten La aislacioacuten entre las distintas etapas entre las distintas etapas de un sistema de adquisicioacuten de datos Conceptualmente la aislacioacuten se puede definir como la separacioacuten de una sentildeal eleacutectrica de otra para prevenir interacciones no deseadas entre ambas sentildeales
Otra finalidad de la aislacioacuten es la de proteccioacuten de los sistemas de adquisicioacuten de datos
Conexioacuten diferencial Los amplificados operacionales cuando
trabajan con una entrada diferencial suelen tener un muy elevado CMRR que idealmente tenderiacutea a infinito Esto significa que las sentildeales que se inducen por igual a ambos conductores de la entrada del Amplificador Operacional no sean amplificadas de lo Anterior se concluye que otra forma de evitar el ruido es usar acondicionadores de sentildeal con entradas diferenciales o tarjetas de adquisicioacuten de datos con entrada diferencial
Meacutetodos por hardware Filtros pasivos Filtros activos
Meacutetodos por software Meacutetodo de promediacioacuten como el ruido es
aleatorio promediar estos valores estadiacutesticamente como el ruido es aleatorio se eliminaraacute uno con otro
El meacutetodo de promediacioacuten puede eliminar el ruido en proporcioacuten a la raiacutez cuadrada del nuacutemero de muestras promediadas Este tipo de meacutetodo se utiliza para sentildeales de variacioacuten lenta como temperatura humedad presioacuten caudal esfuerzo etc
ADC y DAC
La mayoriacutea de los controladores son implementados en dispositivos digitales
MC computadoras etc
Al tratarse de un sistema digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes
SISTEMA DE CONTROL DIGITAL
DAC ADC
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Turbiedad en el agua Cantidad de jaboacuten disuelto en agua Presioacuten en la llanta de un auto Velocidad de la llanta de un vehiacuteculo Aceleracioacuten de un vehiacuteculo en sus tres direcciones (horizontal
vertical y lateral) Velocidad de una bala La presencia de un vehiacuteculo en la pluma de un estacionamiento Que una manzana este madura
1 Identificar la naturaleza de la medicioacuten requerida variable a ser medida valor nominal rango de valores velocidad de medicioacuten y condiciones del ambiente que los rodea
2 Identificar la naturaleza de la salida requerida por el sensor y determinar el acondicionamiento de sentildeal requerido
3 Identificar los posibles sensores tomando en cuenta factores como rango precisioacuten linealidad requerimiento de potencia mantenimiento robustez costo etc
La sensibilidad de un sensor esta definida como la miacutenima entrada de un paraacutemetro fiacutesico el cual puede provocar un cambio detectable en la salida del sensor
El rango de un sensor define los limites entre los cuales puede variar la entrada esto es el maacuteximo y miacutenimo valor que puede ser medido por el sensor
Rango = Ymax - l ndashYmin l
El error es la diferencia entre el resultado de una medicioacuten y el valor verdadero de la cantidad que se mide
Error = valor medido ndash valor real
El concepto de presicioacuten se refiere al grado de reproductibilidad de una medicioacuten En otras palabras si exactamente el mismo valor fue medido un nuacutemero determinado de veces el sensor es exacto
La exactitud es el grado hasta el cual un valor producido por un sistema de medicioacuten podriacutea estar equivocado Es comuacuten expresar la exactitud como un porcentaje de la salida de rango total
El error de offset de un transductor estaacute definido como el valor de salida cuando la entrada al sensor es cero
La linealidad de un transductores es una expresioacuten en la cual la curva de un sensor difiere de una curva ideal la linealidad se expresa en teacuterminos de porcentaje de no linealidad el cual se define como
Donde
Din (max) maacutexima desviacioacuten a la entrada
IN fs es la maacutexima entrada a escala completa
Los transductores pueden producir distintas salidas de la misma magnitud que se mide si dicha magnitud se obtuvo mediante un incremento o reduccioacuten continuo
Los sensores no cambian su salida inmediatamente cuando al entrada cambia existe un tiempo de respuesta en el que el sensor produce la salida
Los teacuterminos repetibilidad y reproducibilidad se utilizan para describir la capacidad del transductor para producir la misma salida despueacutes de aplicar varias veces el mismo valor de entrada
Repetibilidad = ( val Max ndash val Min obtenido)rango total x 100
La estabilidad de un transductor es su capacidad para producir una salida cuando se emplea para medir una entrada constante en un periodo
Cuando un sensor que produce una salida eleacutectrica se vincula con un circuito electroacutenico es necesario conocer la impedancia de salida dado que esta se va a conectar en serie o en paralelo a dicho circuito
El grado de proteccioacuten IP corresponde al grado de proteccioacuten de las envolventes para materiales eleacutectricos seguacuten las normas EN 60 529 y IEC 529
El coacutedigo IP estaacute formado por dos nuacutemeros caracteriacutesticos (por ejemplo IP
55) a los que se puede antildeadir una letra cuando la proteccioacuten real de las
personas contra el acceso a las partes peligrosas sea mejor que la que
indica la primera cifra (por ejemplo IP 20C)
Ponderacioacuten -2-10+1+2 -2 el peor +2 el mejor
Objetivo Importancia
(0-100) Porcentaje Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3
Sensibilidad + 50 9 2 1 1
Rango + 60 11 -1 2 1
Error - 70 13 0 -1 2
Presicioacuten + 65 12 0 0 -1
Exactitud + 50 9 -1 2 -2
Resolucioacuten + 55 10 -1 2 1
Offset - 10 2 -2 1 -1
Linealidad - 75 14 0 1 2
Tiempo de respuesta - 40 7 -2 -2 2
Costo - 80 14 0 -2 -1
TOTALES 555 100 -030 110 050
bullNo lineales bullResolucioacuten bullVariaciones con respecto a T bullMomento para provocar movimiento
Dispositivo que convierte movimiento en una secuencia de pulsos digitales
2-3-1-0 1-3-2-0
iquestQue es un aceleroacutemetro
Un aceleroacutemetro es un tipo de sensor que nos mide aceleraciones lineales Las aceleraciones con estos sensores se suelen medir utilizando la unidad G que no es maacutes que la unidad de referencia de la aceleracioacuten gravitatoria de la tierra
iquestQue es un eje
Un eje es una direccioacuten del espacio Con dos ejes puedes medir un plano con 3 todo el espacio tridimensional
iquestPero entonces que mide un giroscopio
Un giroscopio mide tambieacuten aceleraciones pero angulares vamos la aceleracioacuten de un giro
Yo lo que quiero es medir la orientacioacuten de un objeto iquestentonces que necesito
Con un aceleroacutemetro de tres ejes y suponiendo el objeto en reposo podemos encontrar su orientacioacuten en el espacio ya que sabiendo que esta sujeto a una aceleracioacuten de 1G y con la ayuda de la trigonometriacutea podemos definir su orientacioacuten solo con las tres medidas de los ejes
iquestY para que sirve un giroscopio
Si giramos alrededor de un eje del aceleroacutemetro no nos variaraacute la medida esto no lo mide el aceleroacutemetro los giros los mide el giroscopio
Si combinamos un aceleroacutemetro de 3 ejes con un giroscopio de tres ejes tendremos perfectamente definida la orientacioacuten de el objeto en el espacio y respecto del espacio (tendriacuteamos un IMU de 6 ejes) Si le antildeadimos ademaacutes una bruacutejula digital o magnetoacutemetro de 3 ejes tambieacuten tendremos la orientacioacuten respecto a los polos magneacuteticos Este sistema completo seria un IMU de 9 ejes
Esta placa tiene un aceleroacutemetro ADXL335 de +- 3G de alta calidad junto con unos condensadores de desacoplo para un oacuteptimo funcionamiento
Criterios de seleccioacuten
Acondicionador de sentildeal
Amplificacioacuten Los amplificadores aumentan el nivel de la sentildeal de entrada para igualar el rango del convertidor analoacutegico a digital (ADC) y de esta manera aumentar la resolucioacuten y sensibilidad de las medidas Ademaacutes el usar acondicionamiento de sentildeales externo ubicado cerca del la fuente de sentildeal o transductor mejora el ratio de sentildeal-a-ruido elevando el nivel de sentildeal antes de se vea afectada por el ruido ambiental
Atenuacioacuten Atenuacioacuten el opuesto de amplificacioacuten es necesario cuando los voltajes que seraacuten digitalizados estaacuten fuera del rango de entrada del digitalizador Esta forma de acondicionamiento de sentildeales disminuye la amplitud de la sentildeal de entrada de tal manera que la sentildeal condicionada estaacute dentro del rango ADC La atenuacioacuten es necesaria para medir altos voltajes
Aislamiento Los dispositivos de acondicionamiento de sentildeales aislados pasan la sentildeal de su fuente al dispositivo de medida sin una conexioacuten fiacutesica usando teacutecnicas de transformador oacutepticas o de acoplamiento capacitivo Ademaacutes de romper los lazos de tierra el aislamiento bloquea picos de alto voltaje y rechaza alto voltaje en modo comuacuten y asiacute protege a los operadores y el valioso equipo de medida
Multiplexado Con el multiplexado un sistema de medida puede enrutar en secuencia muacuteltiples sentildeales a un solo digitalizador ademaacutes de brindar una manera rentable de incrementar la cuenta de canales del sistema Normalmente se necesita multiplexado para todas las aplicaciones de muchos canales
Filtrado El filtrado rechaza ruido no deseado dentro de un cierto rango de frecuencia Casi todas las aplicaciones de adquisicioacuten de datos estaacuten sujetas a ciertos niveles de ruido de 50 oacute 60 Hz producidos por liacuteneas de potencia o maquinaria La mayoriacutea de los acondicionadores de sentildeales incluyen filtros de paso bajo especiacuteficamente disentildeados para brindar maacuteximo rechazo de ruido de 50 a 60 Hz
Excitacioacuten Algunos transductores requieren de excitacioacuten Por ejemplo galgas extensiomeacutetricas termistores y RTDs requieren sentildeales externas de excitacioacuten de voltaje o corriente Las medidas de RTDs y termistores generalmente se toman con una fuente de corriente que convierte la variacioacuten en resistencia a un voltaje que puede ser medido Las galgas extensiomeacutetricas que son dispositivos de muy baja resistencia generalmente son usadas en la configuracioacuten de puente Wheatstone con una fuente de excitacioacuten de voltaje
Compensacioacuten de unioacuten friacutea La compensacioacuten de unioacuten friacutea es una tecnologiacutea que se requiere para medidas exactas de termopares Cada vez que un termopar es conectado a un sistema de adquisicioacuten de datos usted debe saber la temperatura que hay en el punto de conexioacuten (ya que esta unioacuten representa otro termopar al medir y generamente inyecta un desfase a su medida) para calcular la temperatura real que su termopar estaacute midiendo
Strain Gauges son dispositivos semiconductores en los cuales la resistencia varia con la deformacioacuten
GF = (ΔRR)(ΔLL) = (ΔRR)ε El factor de medida GF para los Straing Gauges maacutes comunes es de GF=2
Cual seriacutea el mejor acondicionador de sentildeal para una celda de carga (strain gauge) con resistencia nominal de 3000 Ohms y requiere ser conectado al DAC de un microcontrolador el cual puede realizar conversiones de 0-5 Volts
Es claro que cuando la relacioacuten de R1R2=R3R4 el voltaje de salida es cero
Si estas condiciones se cumplen se dice que el puente esta balanceado
Cualquier cambio en alguna de las resistencias provocara un voltaje diferente de cero en las terminales del puente
iquest Y despueacutes del puente
Los sensores pueden ser clasificados en
Sensores autoexitados Pueden no necesitar fuente externa de tensioacuten o de corriente para poder ser leiacutedos por el sistema (Ejemplo Termopares)
Sensores excitados exteriormente Son
sensores que necesitan fuente de alimentacioacuten (Strain Gauges RTD etc)
ldquoResulta praacutecticamente imposible lograr implementar un ambiente o entorno libre de
ruido eleacutectrico oacute electromagneacuteticordquo pero en la praacutectica existen soluciones para
controlar y eliminar casi completamente el ruido usar cable blindado o de par trenzado promediar la medicioacuten filtrar la sentildeal o hacer una conexioacuten diferencial de bajas sentildeales de tensioacuten al sistema de adquisicioacuten de datos yo control
Para analizar como reducir el ruido y con queacute teacutecnicas primero es conveniente estudiar el origen del mismo y como afecta a la sentildeal del sensor
Ruido de origen capacitivo o acoplamiento
capacitivo baacutesicamente es ruido producido por las cargas electrostaacuteticas este ruido acopla capacitivamente con el sensor con el acondicionador de sentildeal o con el cable que une al sistema de adquisicioacuten de datos
Ruido de origen magneacutetico o acoplamiento magneacutetico Corrientes inducidas que generan interferencias oacute disturbios en los conductores de las sentildeales por eso es importante enviar por bandejas separadas cables de energiacutea y de sentildeal
Lazos de tierra Otras fuentes de transitorios de tensioacuten Ruido
puede aparecer directamente en el cableado de la sentildeal del sensor al sistema de adquisicioacuten de datos como puede ser EMI (Interferencia Electromagneacutetica) la cual proviene principalmente de los radiotransmisores
Blindaje Para disminuir oacute eliminar la interferencia producida por el acoplamiento capacitivo y para ayudar a disminuir la EMI El blindaje tiene que ser conectado a la tierra en el extremo de las liacuteneas de informacioacuten o acondicionador de sentildeal pero tener cuidado de no formar lazos de tierras por lo que solo hay que conectar la tierra en un solo punto
Cable de par trenzado En muchos casos es imposible poner blindaje en un solo punto a tierra por ejemplo cuando el cable tiene blindaje expuesto Juntando los pares y trenzaacutendolos al azar se anulan entre siacute las diferencias e potencial o voltajes inducidos en el cable cuando se el mismo se encuentra en presencia de un campo magneacutetico
Aislacioacuten La aislacioacuten entre las distintas etapas entre las distintas etapas de un sistema de adquisicioacuten de datos Conceptualmente la aislacioacuten se puede definir como la separacioacuten de una sentildeal eleacutectrica de otra para prevenir interacciones no deseadas entre ambas sentildeales
Otra finalidad de la aislacioacuten es la de proteccioacuten de los sistemas de adquisicioacuten de datos
Conexioacuten diferencial Los amplificados operacionales cuando
trabajan con una entrada diferencial suelen tener un muy elevado CMRR que idealmente tenderiacutea a infinito Esto significa que las sentildeales que se inducen por igual a ambos conductores de la entrada del Amplificador Operacional no sean amplificadas de lo Anterior se concluye que otra forma de evitar el ruido es usar acondicionadores de sentildeal con entradas diferenciales o tarjetas de adquisicioacuten de datos con entrada diferencial
Meacutetodos por hardware Filtros pasivos Filtros activos
Meacutetodos por software Meacutetodo de promediacioacuten como el ruido es
aleatorio promediar estos valores estadiacutesticamente como el ruido es aleatorio se eliminaraacute uno con otro
El meacutetodo de promediacioacuten puede eliminar el ruido en proporcioacuten a la raiacutez cuadrada del nuacutemero de muestras promediadas Este tipo de meacutetodo se utiliza para sentildeales de variacioacuten lenta como temperatura humedad presioacuten caudal esfuerzo etc
ADC y DAC
La mayoriacutea de los controladores son implementados en dispositivos digitales
MC computadoras etc
Al tratarse de un sistema digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes
SISTEMA DE CONTROL DIGITAL
DAC ADC
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
1 Identificar la naturaleza de la medicioacuten requerida variable a ser medida valor nominal rango de valores velocidad de medicioacuten y condiciones del ambiente que los rodea
2 Identificar la naturaleza de la salida requerida por el sensor y determinar el acondicionamiento de sentildeal requerido
3 Identificar los posibles sensores tomando en cuenta factores como rango precisioacuten linealidad requerimiento de potencia mantenimiento robustez costo etc
La sensibilidad de un sensor esta definida como la miacutenima entrada de un paraacutemetro fiacutesico el cual puede provocar un cambio detectable en la salida del sensor
El rango de un sensor define los limites entre los cuales puede variar la entrada esto es el maacuteximo y miacutenimo valor que puede ser medido por el sensor
Rango = Ymax - l ndashYmin l
El error es la diferencia entre el resultado de una medicioacuten y el valor verdadero de la cantidad que se mide
Error = valor medido ndash valor real
El concepto de presicioacuten se refiere al grado de reproductibilidad de una medicioacuten En otras palabras si exactamente el mismo valor fue medido un nuacutemero determinado de veces el sensor es exacto
La exactitud es el grado hasta el cual un valor producido por un sistema de medicioacuten podriacutea estar equivocado Es comuacuten expresar la exactitud como un porcentaje de la salida de rango total
El error de offset de un transductor estaacute definido como el valor de salida cuando la entrada al sensor es cero
La linealidad de un transductores es una expresioacuten en la cual la curva de un sensor difiere de una curva ideal la linealidad se expresa en teacuterminos de porcentaje de no linealidad el cual se define como
Donde
Din (max) maacutexima desviacioacuten a la entrada
IN fs es la maacutexima entrada a escala completa
Los transductores pueden producir distintas salidas de la misma magnitud que se mide si dicha magnitud se obtuvo mediante un incremento o reduccioacuten continuo
Los sensores no cambian su salida inmediatamente cuando al entrada cambia existe un tiempo de respuesta en el que el sensor produce la salida
Los teacuterminos repetibilidad y reproducibilidad se utilizan para describir la capacidad del transductor para producir la misma salida despueacutes de aplicar varias veces el mismo valor de entrada
Repetibilidad = ( val Max ndash val Min obtenido)rango total x 100
La estabilidad de un transductor es su capacidad para producir una salida cuando se emplea para medir una entrada constante en un periodo
Cuando un sensor que produce una salida eleacutectrica se vincula con un circuito electroacutenico es necesario conocer la impedancia de salida dado que esta se va a conectar en serie o en paralelo a dicho circuito
El grado de proteccioacuten IP corresponde al grado de proteccioacuten de las envolventes para materiales eleacutectricos seguacuten las normas EN 60 529 y IEC 529
El coacutedigo IP estaacute formado por dos nuacutemeros caracteriacutesticos (por ejemplo IP
55) a los que se puede antildeadir una letra cuando la proteccioacuten real de las
personas contra el acceso a las partes peligrosas sea mejor que la que
indica la primera cifra (por ejemplo IP 20C)
Ponderacioacuten -2-10+1+2 -2 el peor +2 el mejor
Objetivo Importancia
(0-100) Porcentaje Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3
Sensibilidad + 50 9 2 1 1
Rango + 60 11 -1 2 1
Error - 70 13 0 -1 2
Presicioacuten + 65 12 0 0 -1
Exactitud + 50 9 -1 2 -2
Resolucioacuten + 55 10 -1 2 1
Offset - 10 2 -2 1 -1
Linealidad - 75 14 0 1 2
Tiempo de respuesta - 40 7 -2 -2 2
Costo - 80 14 0 -2 -1
TOTALES 555 100 -030 110 050
bullNo lineales bullResolucioacuten bullVariaciones con respecto a T bullMomento para provocar movimiento
Dispositivo que convierte movimiento en una secuencia de pulsos digitales
2-3-1-0 1-3-2-0
iquestQue es un aceleroacutemetro
Un aceleroacutemetro es un tipo de sensor que nos mide aceleraciones lineales Las aceleraciones con estos sensores se suelen medir utilizando la unidad G que no es maacutes que la unidad de referencia de la aceleracioacuten gravitatoria de la tierra
iquestQue es un eje
Un eje es una direccioacuten del espacio Con dos ejes puedes medir un plano con 3 todo el espacio tridimensional
iquestPero entonces que mide un giroscopio
Un giroscopio mide tambieacuten aceleraciones pero angulares vamos la aceleracioacuten de un giro
Yo lo que quiero es medir la orientacioacuten de un objeto iquestentonces que necesito
Con un aceleroacutemetro de tres ejes y suponiendo el objeto en reposo podemos encontrar su orientacioacuten en el espacio ya que sabiendo que esta sujeto a una aceleracioacuten de 1G y con la ayuda de la trigonometriacutea podemos definir su orientacioacuten solo con las tres medidas de los ejes
iquestY para que sirve un giroscopio
Si giramos alrededor de un eje del aceleroacutemetro no nos variaraacute la medida esto no lo mide el aceleroacutemetro los giros los mide el giroscopio
Si combinamos un aceleroacutemetro de 3 ejes con un giroscopio de tres ejes tendremos perfectamente definida la orientacioacuten de el objeto en el espacio y respecto del espacio (tendriacuteamos un IMU de 6 ejes) Si le antildeadimos ademaacutes una bruacutejula digital o magnetoacutemetro de 3 ejes tambieacuten tendremos la orientacioacuten respecto a los polos magneacuteticos Este sistema completo seria un IMU de 9 ejes
Esta placa tiene un aceleroacutemetro ADXL335 de +- 3G de alta calidad junto con unos condensadores de desacoplo para un oacuteptimo funcionamiento
Criterios de seleccioacuten
Acondicionador de sentildeal
Amplificacioacuten Los amplificadores aumentan el nivel de la sentildeal de entrada para igualar el rango del convertidor analoacutegico a digital (ADC) y de esta manera aumentar la resolucioacuten y sensibilidad de las medidas Ademaacutes el usar acondicionamiento de sentildeales externo ubicado cerca del la fuente de sentildeal o transductor mejora el ratio de sentildeal-a-ruido elevando el nivel de sentildeal antes de se vea afectada por el ruido ambiental
Atenuacioacuten Atenuacioacuten el opuesto de amplificacioacuten es necesario cuando los voltajes que seraacuten digitalizados estaacuten fuera del rango de entrada del digitalizador Esta forma de acondicionamiento de sentildeales disminuye la amplitud de la sentildeal de entrada de tal manera que la sentildeal condicionada estaacute dentro del rango ADC La atenuacioacuten es necesaria para medir altos voltajes
Aislamiento Los dispositivos de acondicionamiento de sentildeales aislados pasan la sentildeal de su fuente al dispositivo de medida sin una conexioacuten fiacutesica usando teacutecnicas de transformador oacutepticas o de acoplamiento capacitivo Ademaacutes de romper los lazos de tierra el aislamiento bloquea picos de alto voltaje y rechaza alto voltaje en modo comuacuten y asiacute protege a los operadores y el valioso equipo de medida
Multiplexado Con el multiplexado un sistema de medida puede enrutar en secuencia muacuteltiples sentildeales a un solo digitalizador ademaacutes de brindar una manera rentable de incrementar la cuenta de canales del sistema Normalmente se necesita multiplexado para todas las aplicaciones de muchos canales
Filtrado El filtrado rechaza ruido no deseado dentro de un cierto rango de frecuencia Casi todas las aplicaciones de adquisicioacuten de datos estaacuten sujetas a ciertos niveles de ruido de 50 oacute 60 Hz producidos por liacuteneas de potencia o maquinaria La mayoriacutea de los acondicionadores de sentildeales incluyen filtros de paso bajo especiacuteficamente disentildeados para brindar maacuteximo rechazo de ruido de 50 a 60 Hz
Excitacioacuten Algunos transductores requieren de excitacioacuten Por ejemplo galgas extensiomeacutetricas termistores y RTDs requieren sentildeales externas de excitacioacuten de voltaje o corriente Las medidas de RTDs y termistores generalmente se toman con una fuente de corriente que convierte la variacioacuten en resistencia a un voltaje que puede ser medido Las galgas extensiomeacutetricas que son dispositivos de muy baja resistencia generalmente son usadas en la configuracioacuten de puente Wheatstone con una fuente de excitacioacuten de voltaje
Compensacioacuten de unioacuten friacutea La compensacioacuten de unioacuten friacutea es una tecnologiacutea que se requiere para medidas exactas de termopares Cada vez que un termopar es conectado a un sistema de adquisicioacuten de datos usted debe saber la temperatura que hay en el punto de conexioacuten (ya que esta unioacuten representa otro termopar al medir y generamente inyecta un desfase a su medida) para calcular la temperatura real que su termopar estaacute midiendo
Strain Gauges son dispositivos semiconductores en los cuales la resistencia varia con la deformacioacuten
GF = (ΔRR)(ΔLL) = (ΔRR)ε El factor de medida GF para los Straing Gauges maacutes comunes es de GF=2
Cual seriacutea el mejor acondicionador de sentildeal para una celda de carga (strain gauge) con resistencia nominal de 3000 Ohms y requiere ser conectado al DAC de un microcontrolador el cual puede realizar conversiones de 0-5 Volts
Es claro que cuando la relacioacuten de R1R2=R3R4 el voltaje de salida es cero
Si estas condiciones se cumplen se dice que el puente esta balanceado
Cualquier cambio en alguna de las resistencias provocara un voltaje diferente de cero en las terminales del puente
iquest Y despueacutes del puente
Los sensores pueden ser clasificados en
Sensores autoexitados Pueden no necesitar fuente externa de tensioacuten o de corriente para poder ser leiacutedos por el sistema (Ejemplo Termopares)
Sensores excitados exteriormente Son
sensores que necesitan fuente de alimentacioacuten (Strain Gauges RTD etc)
ldquoResulta praacutecticamente imposible lograr implementar un ambiente o entorno libre de
ruido eleacutectrico oacute electromagneacuteticordquo pero en la praacutectica existen soluciones para
controlar y eliminar casi completamente el ruido usar cable blindado o de par trenzado promediar la medicioacuten filtrar la sentildeal o hacer una conexioacuten diferencial de bajas sentildeales de tensioacuten al sistema de adquisicioacuten de datos yo control
Para analizar como reducir el ruido y con queacute teacutecnicas primero es conveniente estudiar el origen del mismo y como afecta a la sentildeal del sensor
Ruido de origen capacitivo o acoplamiento
capacitivo baacutesicamente es ruido producido por las cargas electrostaacuteticas este ruido acopla capacitivamente con el sensor con el acondicionador de sentildeal o con el cable que une al sistema de adquisicioacuten de datos
Ruido de origen magneacutetico o acoplamiento magneacutetico Corrientes inducidas que generan interferencias oacute disturbios en los conductores de las sentildeales por eso es importante enviar por bandejas separadas cables de energiacutea y de sentildeal
Lazos de tierra Otras fuentes de transitorios de tensioacuten Ruido
puede aparecer directamente en el cableado de la sentildeal del sensor al sistema de adquisicioacuten de datos como puede ser EMI (Interferencia Electromagneacutetica) la cual proviene principalmente de los radiotransmisores
Blindaje Para disminuir oacute eliminar la interferencia producida por el acoplamiento capacitivo y para ayudar a disminuir la EMI El blindaje tiene que ser conectado a la tierra en el extremo de las liacuteneas de informacioacuten o acondicionador de sentildeal pero tener cuidado de no formar lazos de tierras por lo que solo hay que conectar la tierra en un solo punto
Cable de par trenzado En muchos casos es imposible poner blindaje en un solo punto a tierra por ejemplo cuando el cable tiene blindaje expuesto Juntando los pares y trenzaacutendolos al azar se anulan entre siacute las diferencias e potencial o voltajes inducidos en el cable cuando se el mismo se encuentra en presencia de un campo magneacutetico
Aislacioacuten La aislacioacuten entre las distintas etapas entre las distintas etapas de un sistema de adquisicioacuten de datos Conceptualmente la aislacioacuten se puede definir como la separacioacuten de una sentildeal eleacutectrica de otra para prevenir interacciones no deseadas entre ambas sentildeales
Otra finalidad de la aislacioacuten es la de proteccioacuten de los sistemas de adquisicioacuten de datos
Conexioacuten diferencial Los amplificados operacionales cuando
trabajan con una entrada diferencial suelen tener un muy elevado CMRR que idealmente tenderiacutea a infinito Esto significa que las sentildeales que se inducen por igual a ambos conductores de la entrada del Amplificador Operacional no sean amplificadas de lo Anterior se concluye que otra forma de evitar el ruido es usar acondicionadores de sentildeal con entradas diferenciales o tarjetas de adquisicioacuten de datos con entrada diferencial
Meacutetodos por hardware Filtros pasivos Filtros activos
Meacutetodos por software Meacutetodo de promediacioacuten como el ruido es
aleatorio promediar estos valores estadiacutesticamente como el ruido es aleatorio se eliminaraacute uno con otro
El meacutetodo de promediacioacuten puede eliminar el ruido en proporcioacuten a la raiacutez cuadrada del nuacutemero de muestras promediadas Este tipo de meacutetodo se utiliza para sentildeales de variacioacuten lenta como temperatura humedad presioacuten caudal esfuerzo etc
ADC y DAC
La mayoriacutea de los controladores son implementados en dispositivos digitales
MC computadoras etc
Al tratarse de un sistema digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes
SISTEMA DE CONTROL DIGITAL
DAC ADC
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
La sensibilidad de un sensor esta definida como la miacutenima entrada de un paraacutemetro fiacutesico el cual puede provocar un cambio detectable en la salida del sensor
El rango de un sensor define los limites entre los cuales puede variar la entrada esto es el maacuteximo y miacutenimo valor que puede ser medido por el sensor
Rango = Ymax - l ndashYmin l
El error es la diferencia entre el resultado de una medicioacuten y el valor verdadero de la cantidad que se mide
Error = valor medido ndash valor real
El concepto de presicioacuten se refiere al grado de reproductibilidad de una medicioacuten En otras palabras si exactamente el mismo valor fue medido un nuacutemero determinado de veces el sensor es exacto
La exactitud es el grado hasta el cual un valor producido por un sistema de medicioacuten podriacutea estar equivocado Es comuacuten expresar la exactitud como un porcentaje de la salida de rango total
El error de offset de un transductor estaacute definido como el valor de salida cuando la entrada al sensor es cero
La linealidad de un transductores es una expresioacuten en la cual la curva de un sensor difiere de una curva ideal la linealidad se expresa en teacuterminos de porcentaje de no linealidad el cual se define como
Donde
Din (max) maacutexima desviacioacuten a la entrada
IN fs es la maacutexima entrada a escala completa
Los transductores pueden producir distintas salidas de la misma magnitud que se mide si dicha magnitud se obtuvo mediante un incremento o reduccioacuten continuo
Los sensores no cambian su salida inmediatamente cuando al entrada cambia existe un tiempo de respuesta en el que el sensor produce la salida
Los teacuterminos repetibilidad y reproducibilidad se utilizan para describir la capacidad del transductor para producir la misma salida despueacutes de aplicar varias veces el mismo valor de entrada
Repetibilidad = ( val Max ndash val Min obtenido)rango total x 100
La estabilidad de un transductor es su capacidad para producir una salida cuando se emplea para medir una entrada constante en un periodo
Cuando un sensor que produce una salida eleacutectrica se vincula con un circuito electroacutenico es necesario conocer la impedancia de salida dado que esta se va a conectar en serie o en paralelo a dicho circuito
El grado de proteccioacuten IP corresponde al grado de proteccioacuten de las envolventes para materiales eleacutectricos seguacuten las normas EN 60 529 y IEC 529
El coacutedigo IP estaacute formado por dos nuacutemeros caracteriacutesticos (por ejemplo IP
55) a los que se puede antildeadir una letra cuando la proteccioacuten real de las
personas contra el acceso a las partes peligrosas sea mejor que la que
indica la primera cifra (por ejemplo IP 20C)
Ponderacioacuten -2-10+1+2 -2 el peor +2 el mejor
Objetivo Importancia
(0-100) Porcentaje Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3
Sensibilidad + 50 9 2 1 1
Rango + 60 11 -1 2 1
Error - 70 13 0 -1 2
Presicioacuten + 65 12 0 0 -1
Exactitud + 50 9 -1 2 -2
Resolucioacuten + 55 10 -1 2 1
Offset - 10 2 -2 1 -1
Linealidad - 75 14 0 1 2
Tiempo de respuesta - 40 7 -2 -2 2
Costo - 80 14 0 -2 -1
TOTALES 555 100 -030 110 050
bullNo lineales bullResolucioacuten bullVariaciones con respecto a T bullMomento para provocar movimiento
Dispositivo que convierte movimiento en una secuencia de pulsos digitales
2-3-1-0 1-3-2-0
iquestQue es un aceleroacutemetro
Un aceleroacutemetro es un tipo de sensor que nos mide aceleraciones lineales Las aceleraciones con estos sensores se suelen medir utilizando la unidad G que no es maacutes que la unidad de referencia de la aceleracioacuten gravitatoria de la tierra
iquestQue es un eje
Un eje es una direccioacuten del espacio Con dos ejes puedes medir un plano con 3 todo el espacio tridimensional
iquestPero entonces que mide un giroscopio
Un giroscopio mide tambieacuten aceleraciones pero angulares vamos la aceleracioacuten de un giro
Yo lo que quiero es medir la orientacioacuten de un objeto iquestentonces que necesito
Con un aceleroacutemetro de tres ejes y suponiendo el objeto en reposo podemos encontrar su orientacioacuten en el espacio ya que sabiendo que esta sujeto a una aceleracioacuten de 1G y con la ayuda de la trigonometriacutea podemos definir su orientacioacuten solo con las tres medidas de los ejes
iquestY para que sirve un giroscopio
Si giramos alrededor de un eje del aceleroacutemetro no nos variaraacute la medida esto no lo mide el aceleroacutemetro los giros los mide el giroscopio
Si combinamos un aceleroacutemetro de 3 ejes con un giroscopio de tres ejes tendremos perfectamente definida la orientacioacuten de el objeto en el espacio y respecto del espacio (tendriacuteamos un IMU de 6 ejes) Si le antildeadimos ademaacutes una bruacutejula digital o magnetoacutemetro de 3 ejes tambieacuten tendremos la orientacioacuten respecto a los polos magneacuteticos Este sistema completo seria un IMU de 9 ejes
Esta placa tiene un aceleroacutemetro ADXL335 de +- 3G de alta calidad junto con unos condensadores de desacoplo para un oacuteptimo funcionamiento
Criterios de seleccioacuten
Acondicionador de sentildeal
Amplificacioacuten Los amplificadores aumentan el nivel de la sentildeal de entrada para igualar el rango del convertidor analoacutegico a digital (ADC) y de esta manera aumentar la resolucioacuten y sensibilidad de las medidas Ademaacutes el usar acondicionamiento de sentildeales externo ubicado cerca del la fuente de sentildeal o transductor mejora el ratio de sentildeal-a-ruido elevando el nivel de sentildeal antes de se vea afectada por el ruido ambiental
Atenuacioacuten Atenuacioacuten el opuesto de amplificacioacuten es necesario cuando los voltajes que seraacuten digitalizados estaacuten fuera del rango de entrada del digitalizador Esta forma de acondicionamiento de sentildeales disminuye la amplitud de la sentildeal de entrada de tal manera que la sentildeal condicionada estaacute dentro del rango ADC La atenuacioacuten es necesaria para medir altos voltajes
Aislamiento Los dispositivos de acondicionamiento de sentildeales aislados pasan la sentildeal de su fuente al dispositivo de medida sin una conexioacuten fiacutesica usando teacutecnicas de transformador oacutepticas o de acoplamiento capacitivo Ademaacutes de romper los lazos de tierra el aislamiento bloquea picos de alto voltaje y rechaza alto voltaje en modo comuacuten y asiacute protege a los operadores y el valioso equipo de medida
Multiplexado Con el multiplexado un sistema de medida puede enrutar en secuencia muacuteltiples sentildeales a un solo digitalizador ademaacutes de brindar una manera rentable de incrementar la cuenta de canales del sistema Normalmente se necesita multiplexado para todas las aplicaciones de muchos canales
Filtrado El filtrado rechaza ruido no deseado dentro de un cierto rango de frecuencia Casi todas las aplicaciones de adquisicioacuten de datos estaacuten sujetas a ciertos niveles de ruido de 50 oacute 60 Hz producidos por liacuteneas de potencia o maquinaria La mayoriacutea de los acondicionadores de sentildeales incluyen filtros de paso bajo especiacuteficamente disentildeados para brindar maacuteximo rechazo de ruido de 50 a 60 Hz
Excitacioacuten Algunos transductores requieren de excitacioacuten Por ejemplo galgas extensiomeacutetricas termistores y RTDs requieren sentildeales externas de excitacioacuten de voltaje o corriente Las medidas de RTDs y termistores generalmente se toman con una fuente de corriente que convierte la variacioacuten en resistencia a un voltaje que puede ser medido Las galgas extensiomeacutetricas que son dispositivos de muy baja resistencia generalmente son usadas en la configuracioacuten de puente Wheatstone con una fuente de excitacioacuten de voltaje
Compensacioacuten de unioacuten friacutea La compensacioacuten de unioacuten friacutea es una tecnologiacutea que se requiere para medidas exactas de termopares Cada vez que un termopar es conectado a un sistema de adquisicioacuten de datos usted debe saber la temperatura que hay en el punto de conexioacuten (ya que esta unioacuten representa otro termopar al medir y generamente inyecta un desfase a su medida) para calcular la temperatura real que su termopar estaacute midiendo
Strain Gauges son dispositivos semiconductores en los cuales la resistencia varia con la deformacioacuten
GF = (ΔRR)(ΔLL) = (ΔRR)ε El factor de medida GF para los Straing Gauges maacutes comunes es de GF=2
Cual seriacutea el mejor acondicionador de sentildeal para una celda de carga (strain gauge) con resistencia nominal de 3000 Ohms y requiere ser conectado al DAC de un microcontrolador el cual puede realizar conversiones de 0-5 Volts
Es claro que cuando la relacioacuten de R1R2=R3R4 el voltaje de salida es cero
Si estas condiciones se cumplen se dice que el puente esta balanceado
Cualquier cambio en alguna de las resistencias provocara un voltaje diferente de cero en las terminales del puente
iquest Y despueacutes del puente
Los sensores pueden ser clasificados en
Sensores autoexitados Pueden no necesitar fuente externa de tensioacuten o de corriente para poder ser leiacutedos por el sistema (Ejemplo Termopares)
Sensores excitados exteriormente Son
sensores que necesitan fuente de alimentacioacuten (Strain Gauges RTD etc)
ldquoResulta praacutecticamente imposible lograr implementar un ambiente o entorno libre de
ruido eleacutectrico oacute electromagneacuteticordquo pero en la praacutectica existen soluciones para
controlar y eliminar casi completamente el ruido usar cable blindado o de par trenzado promediar la medicioacuten filtrar la sentildeal o hacer una conexioacuten diferencial de bajas sentildeales de tensioacuten al sistema de adquisicioacuten de datos yo control
Para analizar como reducir el ruido y con queacute teacutecnicas primero es conveniente estudiar el origen del mismo y como afecta a la sentildeal del sensor
Ruido de origen capacitivo o acoplamiento
capacitivo baacutesicamente es ruido producido por las cargas electrostaacuteticas este ruido acopla capacitivamente con el sensor con el acondicionador de sentildeal o con el cable que une al sistema de adquisicioacuten de datos
Ruido de origen magneacutetico o acoplamiento magneacutetico Corrientes inducidas que generan interferencias oacute disturbios en los conductores de las sentildeales por eso es importante enviar por bandejas separadas cables de energiacutea y de sentildeal
Lazos de tierra Otras fuentes de transitorios de tensioacuten Ruido
puede aparecer directamente en el cableado de la sentildeal del sensor al sistema de adquisicioacuten de datos como puede ser EMI (Interferencia Electromagneacutetica) la cual proviene principalmente de los radiotransmisores
Blindaje Para disminuir oacute eliminar la interferencia producida por el acoplamiento capacitivo y para ayudar a disminuir la EMI El blindaje tiene que ser conectado a la tierra en el extremo de las liacuteneas de informacioacuten o acondicionador de sentildeal pero tener cuidado de no formar lazos de tierras por lo que solo hay que conectar la tierra en un solo punto
Cable de par trenzado En muchos casos es imposible poner blindaje en un solo punto a tierra por ejemplo cuando el cable tiene blindaje expuesto Juntando los pares y trenzaacutendolos al azar se anulan entre siacute las diferencias e potencial o voltajes inducidos en el cable cuando se el mismo se encuentra en presencia de un campo magneacutetico
Aislacioacuten La aislacioacuten entre las distintas etapas entre las distintas etapas de un sistema de adquisicioacuten de datos Conceptualmente la aislacioacuten se puede definir como la separacioacuten de una sentildeal eleacutectrica de otra para prevenir interacciones no deseadas entre ambas sentildeales
Otra finalidad de la aislacioacuten es la de proteccioacuten de los sistemas de adquisicioacuten de datos
Conexioacuten diferencial Los amplificados operacionales cuando
trabajan con una entrada diferencial suelen tener un muy elevado CMRR que idealmente tenderiacutea a infinito Esto significa que las sentildeales que se inducen por igual a ambos conductores de la entrada del Amplificador Operacional no sean amplificadas de lo Anterior se concluye que otra forma de evitar el ruido es usar acondicionadores de sentildeal con entradas diferenciales o tarjetas de adquisicioacuten de datos con entrada diferencial
Meacutetodos por hardware Filtros pasivos Filtros activos
Meacutetodos por software Meacutetodo de promediacioacuten como el ruido es
aleatorio promediar estos valores estadiacutesticamente como el ruido es aleatorio se eliminaraacute uno con otro
El meacutetodo de promediacioacuten puede eliminar el ruido en proporcioacuten a la raiacutez cuadrada del nuacutemero de muestras promediadas Este tipo de meacutetodo se utiliza para sentildeales de variacioacuten lenta como temperatura humedad presioacuten caudal esfuerzo etc
ADC y DAC
La mayoriacutea de los controladores son implementados en dispositivos digitales
MC computadoras etc
Al tratarse de un sistema digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes
SISTEMA DE CONTROL DIGITAL
DAC ADC
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
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a
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y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
El rango de un sensor define los limites entre los cuales puede variar la entrada esto es el maacuteximo y miacutenimo valor que puede ser medido por el sensor
Rango = Ymax - l ndashYmin l
El error es la diferencia entre el resultado de una medicioacuten y el valor verdadero de la cantidad que se mide
Error = valor medido ndash valor real
El concepto de presicioacuten se refiere al grado de reproductibilidad de una medicioacuten En otras palabras si exactamente el mismo valor fue medido un nuacutemero determinado de veces el sensor es exacto
La exactitud es el grado hasta el cual un valor producido por un sistema de medicioacuten podriacutea estar equivocado Es comuacuten expresar la exactitud como un porcentaje de la salida de rango total
El error de offset de un transductor estaacute definido como el valor de salida cuando la entrada al sensor es cero
La linealidad de un transductores es una expresioacuten en la cual la curva de un sensor difiere de una curva ideal la linealidad se expresa en teacuterminos de porcentaje de no linealidad el cual se define como
Donde
Din (max) maacutexima desviacioacuten a la entrada
IN fs es la maacutexima entrada a escala completa
Los transductores pueden producir distintas salidas de la misma magnitud que se mide si dicha magnitud se obtuvo mediante un incremento o reduccioacuten continuo
Los sensores no cambian su salida inmediatamente cuando al entrada cambia existe un tiempo de respuesta en el que el sensor produce la salida
Los teacuterminos repetibilidad y reproducibilidad se utilizan para describir la capacidad del transductor para producir la misma salida despueacutes de aplicar varias veces el mismo valor de entrada
Repetibilidad = ( val Max ndash val Min obtenido)rango total x 100
La estabilidad de un transductor es su capacidad para producir una salida cuando se emplea para medir una entrada constante en un periodo
Cuando un sensor que produce una salida eleacutectrica se vincula con un circuito electroacutenico es necesario conocer la impedancia de salida dado que esta se va a conectar en serie o en paralelo a dicho circuito
El grado de proteccioacuten IP corresponde al grado de proteccioacuten de las envolventes para materiales eleacutectricos seguacuten las normas EN 60 529 y IEC 529
El coacutedigo IP estaacute formado por dos nuacutemeros caracteriacutesticos (por ejemplo IP
55) a los que se puede antildeadir una letra cuando la proteccioacuten real de las
personas contra el acceso a las partes peligrosas sea mejor que la que
indica la primera cifra (por ejemplo IP 20C)
Ponderacioacuten -2-10+1+2 -2 el peor +2 el mejor
Objetivo Importancia
(0-100) Porcentaje Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3
Sensibilidad + 50 9 2 1 1
Rango + 60 11 -1 2 1
Error - 70 13 0 -1 2
Presicioacuten + 65 12 0 0 -1
Exactitud + 50 9 -1 2 -2
Resolucioacuten + 55 10 -1 2 1
Offset - 10 2 -2 1 -1
Linealidad - 75 14 0 1 2
Tiempo de respuesta - 40 7 -2 -2 2
Costo - 80 14 0 -2 -1
TOTALES 555 100 -030 110 050
bullNo lineales bullResolucioacuten bullVariaciones con respecto a T bullMomento para provocar movimiento
Dispositivo que convierte movimiento en una secuencia de pulsos digitales
2-3-1-0 1-3-2-0
iquestQue es un aceleroacutemetro
Un aceleroacutemetro es un tipo de sensor que nos mide aceleraciones lineales Las aceleraciones con estos sensores se suelen medir utilizando la unidad G que no es maacutes que la unidad de referencia de la aceleracioacuten gravitatoria de la tierra
iquestQue es un eje
Un eje es una direccioacuten del espacio Con dos ejes puedes medir un plano con 3 todo el espacio tridimensional
iquestPero entonces que mide un giroscopio
Un giroscopio mide tambieacuten aceleraciones pero angulares vamos la aceleracioacuten de un giro
Yo lo que quiero es medir la orientacioacuten de un objeto iquestentonces que necesito
Con un aceleroacutemetro de tres ejes y suponiendo el objeto en reposo podemos encontrar su orientacioacuten en el espacio ya que sabiendo que esta sujeto a una aceleracioacuten de 1G y con la ayuda de la trigonometriacutea podemos definir su orientacioacuten solo con las tres medidas de los ejes
iquestY para que sirve un giroscopio
Si giramos alrededor de un eje del aceleroacutemetro no nos variaraacute la medida esto no lo mide el aceleroacutemetro los giros los mide el giroscopio
Si combinamos un aceleroacutemetro de 3 ejes con un giroscopio de tres ejes tendremos perfectamente definida la orientacioacuten de el objeto en el espacio y respecto del espacio (tendriacuteamos un IMU de 6 ejes) Si le antildeadimos ademaacutes una bruacutejula digital o magnetoacutemetro de 3 ejes tambieacuten tendremos la orientacioacuten respecto a los polos magneacuteticos Este sistema completo seria un IMU de 9 ejes
Esta placa tiene un aceleroacutemetro ADXL335 de +- 3G de alta calidad junto con unos condensadores de desacoplo para un oacuteptimo funcionamiento
Criterios de seleccioacuten
Acondicionador de sentildeal
Amplificacioacuten Los amplificadores aumentan el nivel de la sentildeal de entrada para igualar el rango del convertidor analoacutegico a digital (ADC) y de esta manera aumentar la resolucioacuten y sensibilidad de las medidas Ademaacutes el usar acondicionamiento de sentildeales externo ubicado cerca del la fuente de sentildeal o transductor mejora el ratio de sentildeal-a-ruido elevando el nivel de sentildeal antes de se vea afectada por el ruido ambiental
Atenuacioacuten Atenuacioacuten el opuesto de amplificacioacuten es necesario cuando los voltajes que seraacuten digitalizados estaacuten fuera del rango de entrada del digitalizador Esta forma de acondicionamiento de sentildeales disminuye la amplitud de la sentildeal de entrada de tal manera que la sentildeal condicionada estaacute dentro del rango ADC La atenuacioacuten es necesaria para medir altos voltajes
Aislamiento Los dispositivos de acondicionamiento de sentildeales aislados pasan la sentildeal de su fuente al dispositivo de medida sin una conexioacuten fiacutesica usando teacutecnicas de transformador oacutepticas o de acoplamiento capacitivo Ademaacutes de romper los lazos de tierra el aislamiento bloquea picos de alto voltaje y rechaza alto voltaje en modo comuacuten y asiacute protege a los operadores y el valioso equipo de medida
Multiplexado Con el multiplexado un sistema de medida puede enrutar en secuencia muacuteltiples sentildeales a un solo digitalizador ademaacutes de brindar una manera rentable de incrementar la cuenta de canales del sistema Normalmente se necesita multiplexado para todas las aplicaciones de muchos canales
Filtrado El filtrado rechaza ruido no deseado dentro de un cierto rango de frecuencia Casi todas las aplicaciones de adquisicioacuten de datos estaacuten sujetas a ciertos niveles de ruido de 50 oacute 60 Hz producidos por liacuteneas de potencia o maquinaria La mayoriacutea de los acondicionadores de sentildeales incluyen filtros de paso bajo especiacuteficamente disentildeados para brindar maacuteximo rechazo de ruido de 50 a 60 Hz
Excitacioacuten Algunos transductores requieren de excitacioacuten Por ejemplo galgas extensiomeacutetricas termistores y RTDs requieren sentildeales externas de excitacioacuten de voltaje o corriente Las medidas de RTDs y termistores generalmente se toman con una fuente de corriente que convierte la variacioacuten en resistencia a un voltaje que puede ser medido Las galgas extensiomeacutetricas que son dispositivos de muy baja resistencia generalmente son usadas en la configuracioacuten de puente Wheatstone con una fuente de excitacioacuten de voltaje
Compensacioacuten de unioacuten friacutea La compensacioacuten de unioacuten friacutea es una tecnologiacutea que se requiere para medidas exactas de termopares Cada vez que un termopar es conectado a un sistema de adquisicioacuten de datos usted debe saber la temperatura que hay en el punto de conexioacuten (ya que esta unioacuten representa otro termopar al medir y generamente inyecta un desfase a su medida) para calcular la temperatura real que su termopar estaacute midiendo
Strain Gauges son dispositivos semiconductores en los cuales la resistencia varia con la deformacioacuten
GF = (ΔRR)(ΔLL) = (ΔRR)ε El factor de medida GF para los Straing Gauges maacutes comunes es de GF=2
Cual seriacutea el mejor acondicionador de sentildeal para una celda de carga (strain gauge) con resistencia nominal de 3000 Ohms y requiere ser conectado al DAC de un microcontrolador el cual puede realizar conversiones de 0-5 Volts
Es claro que cuando la relacioacuten de R1R2=R3R4 el voltaje de salida es cero
Si estas condiciones se cumplen se dice que el puente esta balanceado
Cualquier cambio en alguna de las resistencias provocara un voltaje diferente de cero en las terminales del puente
iquest Y despueacutes del puente
Los sensores pueden ser clasificados en
Sensores autoexitados Pueden no necesitar fuente externa de tensioacuten o de corriente para poder ser leiacutedos por el sistema (Ejemplo Termopares)
Sensores excitados exteriormente Son
sensores que necesitan fuente de alimentacioacuten (Strain Gauges RTD etc)
ldquoResulta praacutecticamente imposible lograr implementar un ambiente o entorno libre de
ruido eleacutectrico oacute electromagneacuteticordquo pero en la praacutectica existen soluciones para
controlar y eliminar casi completamente el ruido usar cable blindado o de par trenzado promediar la medicioacuten filtrar la sentildeal o hacer una conexioacuten diferencial de bajas sentildeales de tensioacuten al sistema de adquisicioacuten de datos yo control
Para analizar como reducir el ruido y con queacute teacutecnicas primero es conveniente estudiar el origen del mismo y como afecta a la sentildeal del sensor
Ruido de origen capacitivo o acoplamiento
capacitivo baacutesicamente es ruido producido por las cargas electrostaacuteticas este ruido acopla capacitivamente con el sensor con el acondicionador de sentildeal o con el cable que une al sistema de adquisicioacuten de datos
Ruido de origen magneacutetico o acoplamiento magneacutetico Corrientes inducidas que generan interferencias oacute disturbios en los conductores de las sentildeales por eso es importante enviar por bandejas separadas cables de energiacutea y de sentildeal
Lazos de tierra Otras fuentes de transitorios de tensioacuten Ruido
puede aparecer directamente en el cableado de la sentildeal del sensor al sistema de adquisicioacuten de datos como puede ser EMI (Interferencia Electromagneacutetica) la cual proviene principalmente de los radiotransmisores
Blindaje Para disminuir oacute eliminar la interferencia producida por el acoplamiento capacitivo y para ayudar a disminuir la EMI El blindaje tiene que ser conectado a la tierra en el extremo de las liacuteneas de informacioacuten o acondicionador de sentildeal pero tener cuidado de no formar lazos de tierras por lo que solo hay que conectar la tierra en un solo punto
Cable de par trenzado En muchos casos es imposible poner blindaje en un solo punto a tierra por ejemplo cuando el cable tiene blindaje expuesto Juntando los pares y trenzaacutendolos al azar se anulan entre siacute las diferencias e potencial o voltajes inducidos en el cable cuando se el mismo se encuentra en presencia de un campo magneacutetico
Aislacioacuten La aislacioacuten entre las distintas etapas entre las distintas etapas de un sistema de adquisicioacuten de datos Conceptualmente la aislacioacuten se puede definir como la separacioacuten de una sentildeal eleacutectrica de otra para prevenir interacciones no deseadas entre ambas sentildeales
Otra finalidad de la aislacioacuten es la de proteccioacuten de los sistemas de adquisicioacuten de datos
Conexioacuten diferencial Los amplificados operacionales cuando
trabajan con una entrada diferencial suelen tener un muy elevado CMRR que idealmente tenderiacutea a infinito Esto significa que las sentildeales que se inducen por igual a ambos conductores de la entrada del Amplificador Operacional no sean amplificadas de lo Anterior se concluye que otra forma de evitar el ruido es usar acondicionadores de sentildeal con entradas diferenciales o tarjetas de adquisicioacuten de datos con entrada diferencial
Meacutetodos por hardware Filtros pasivos Filtros activos
Meacutetodos por software Meacutetodo de promediacioacuten como el ruido es
aleatorio promediar estos valores estadiacutesticamente como el ruido es aleatorio se eliminaraacute uno con otro
El meacutetodo de promediacioacuten puede eliminar el ruido en proporcioacuten a la raiacutez cuadrada del nuacutemero de muestras promediadas Este tipo de meacutetodo se utiliza para sentildeales de variacioacuten lenta como temperatura humedad presioacuten caudal esfuerzo etc
ADC y DAC
La mayoriacutea de los controladores son implementados en dispositivos digitales
MC computadoras etc
Al tratarse de un sistema digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes
SISTEMA DE CONTROL DIGITAL
DAC ADC
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
El error es la diferencia entre el resultado de una medicioacuten y el valor verdadero de la cantidad que se mide
Error = valor medido ndash valor real
El concepto de presicioacuten se refiere al grado de reproductibilidad de una medicioacuten En otras palabras si exactamente el mismo valor fue medido un nuacutemero determinado de veces el sensor es exacto
La exactitud es el grado hasta el cual un valor producido por un sistema de medicioacuten podriacutea estar equivocado Es comuacuten expresar la exactitud como un porcentaje de la salida de rango total
El error de offset de un transductor estaacute definido como el valor de salida cuando la entrada al sensor es cero
La linealidad de un transductores es una expresioacuten en la cual la curva de un sensor difiere de una curva ideal la linealidad se expresa en teacuterminos de porcentaje de no linealidad el cual se define como
Donde
Din (max) maacutexima desviacioacuten a la entrada
IN fs es la maacutexima entrada a escala completa
Los transductores pueden producir distintas salidas de la misma magnitud que se mide si dicha magnitud se obtuvo mediante un incremento o reduccioacuten continuo
Los sensores no cambian su salida inmediatamente cuando al entrada cambia existe un tiempo de respuesta en el que el sensor produce la salida
Los teacuterminos repetibilidad y reproducibilidad se utilizan para describir la capacidad del transductor para producir la misma salida despueacutes de aplicar varias veces el mismo valor de entrada
Repetibilidad = ( val Max ndash val Min obtenido)rango total x 100
La estabilidad de un transductor es su capacidad para producir una salida cuando se emplea para medir una entrada constante en un periodo
Cuando un sensor que produce una salida eleacutectrica se vincula con un circuito electroacutenico es necesario conocer la impedancia de salida dado que esta se va a conectar en serie o en paralelo a dicho circuito
El grado de proteccioacuten IP corresponde al grado de proteccioacuten de las envolventes para materiales eleacutectricos seguacuten las normas EN 60 529 y IEC 529
El coacutedigo IP estaacute formado por dos nuacutemeros caracteriacutesticos (por ejemplo IP
55) a los que se puede antildeadir una letra cuando la proteccioacuten real de las
personas contra el acceso a las partes peligrosas sea mejor que la que
indica la primera cifra (por ejemplo IP 20C)
Ponderacioacuten -2-10+1+2 -2 el peor +2 el mejor
Objetivo Importancia
(0-100) Porcentaje Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3
Sensibilidad + 50 9 2 1 1
Rango + 60 11 -1 2 1
Error - 70 13 0 -1 2
Presicioacuten + 65 12 0 0 -1
Exactitud + 50 9 -1 2 -2
Resolucioacuten + 55 10 -1 2 1
Offset - 10 2 -2 1 -1
Linealidad - 75 14 0 1 2
Tiempo de respuesta - 40 7 -2 -2 2
Costo - 80 14 0 -2 -1
TOTALES 555 100 -030 110 050
bullNo lineales bullResolucioacuten bullVariaciones con respecto a T bullMomento para provocar movimiento
Dispositivo que convierte movimiento en una secuencia de pulsos digitales
2-3-1-0 1-3-2-0
iquestQue es un aceleroacutemetro
Un aceleroacutemetro es un tipo de sensor que nos mide aceleraciones lineales Las aceleraciones con estos sensores se suelen medir utilizando la unidad G que no es maacutes que la unidad de referencia de la aceleracioacuten gravitatoria de la tierra
iquestQue es un eje
Un eje es una direccioacuten del espacio Con dos ejes puedes medir un plano con 3 todo el espacio tridimensional
iquestPero entonces que mide un giroscopio
Un giroscopio mide tambieacuten aceleraciones pero angulares vamos la aceleracioacuten de un giro
Yo lo que quiero es medir la orientacioacuten de un objeto iquestentonces que necesito
Con un aceleroacutemetro de tres ejes y suponiendo el objeto en reposo podemos encontrar su orientacioacuten en el espacio ya que sabiendo que esta sujeto a una aceleracioacuten de 1G y con la ayuda de la trigonometriacutea podemos definir su orientacioacuten solo con las tres medidas de los ejes
iquestY para que sirve un giroscopio
Si giramos alrededor de un eje del aceleroacutemetro no nos variaraacute la medida esto no lo mide el aceleroacutemetro los giros los mide el giroscopio
Si combinamos un aceleroacutemetro de 3 ejes con un giroscopio de tres ejes tendremos perfectamente definida la orientacioacuten de el objeto en el espacio y respecto del espacio (tendriacuteamos un IMU de 6 ejes) Si le antildeadimos ademaacutes una bruacutejula digital o magnetoacutemetro de 3 ejes tambieacuten tendremos la orientacioacuten respecto a los polos magneacuteticos Este sistema completo seria un IMU de 9 ejes
Esta placa tiene un aceleroacutemetro ADXL335 de +- 3G de alta calidad junto con unos condensadores de desacoplo para un oacuteptimo funcionamiento
Criterios de seleccioacuten
Acondicionador de sentildeal
Amplificacioacuten Los amplificadores aumentan el nivel de la sentildeal de entrada para igualar el rango del convertidor analoacutegico a digital (ADC) y de esta manera aumentar la resolucioacuten y sensibilidad de las medidas Ademaacutes el usar acondicionamiento de sentildeales externo ubicado cerca del la fuente de sentildeal o transductor mejora el ratio de sentildeal-a-ruido elevando el nivel de sentildeal antes de se vea afectada por el ruido ambiental
Atenuacioacuten Atenuacioacuten el opuesto de amplificacioacuten es necesario cuando los voltajes que seraacuten digitalizados estaacuten fuera del rango de entrada del digitalizador Esta forma de acondicionamiento de sentildeales disminuye la amplitud de la sentildeal de entrada de tal manera que la sentildeal condicionada estaacute dentro del rango ADC La atenuacioacuten es necesaria para medir altos voltajes
Aislamiento Los dispositivos de acondicionamiento de sentildeales aislados pasan la sentildeal de su fuente al dispositivo de medida sin una conexioacuten fiacutesica usando teacutecnicas de transformador oacutepticas o de acoplamiento capacitivo Ademaacutes de romper los lazos de tierra el aislamiento bloquea picos de alto voltaje y rechaza alto voltaje en modo comuacuten y asiacute protege a los operadores y el valioso equipo de medida
Multiplexado Con el multiplexado un sistema de medida puede enrutar en secuencia muacuteltiples sentildeales a un solo digitalizador ademaacutes de brindar una manera rentable de incrementar la cuenta de canales del sistema Normalmente se necesita multiplexado para todas las aplicaciones de muchos canales
Filtrado El filtrado rechaza ruido no deseado dentro de un cierto rango de frecuencia Casi todas las aplicaciones de adquisicioacuten de datos estaacuten sujetas a ciertos niveles de ruido de 50 oacute 60 Hz producidos por liacuteneas de potencia o maquinaria La mayoriacutea de los acondicionadores de sentildeales incluyen filtros de paso bajo especiacuteficamente disentildeados para brindar maacuteximo rechazo de ruido de 50 a 60 Hz
Excitacioacuten Algunos transductores requieren de excitacioacuten Por ejemplo galgas extensiomeacutetricas termistores y RTDs requieren sentildeales externas de excitacioacuten de voltaje o corriente Las medidas de RTDs y termistores generalmente se toman con una fuente de corriente que convierte la variacioacuten en resistencia a un voltaje que puede ser medido Las galgas extensiomeacutetricas que son dispositivos de muy baja resistencia generalmente son usadas en la configuracioacuten de puente Wheatstone con una fuente de excitacioacuten de voltaje
Compensacioacuten de unioacuten friacutea La compensacioacuten de unioacuten friacutea es una tecnologiacutea que se requiere para medidas exactas de termopares Cada vez que un termopar es conectado a un sistema de adquisicioacuten de datos usted debe saber la temperatura que hay en el punto de conexioacuten (ya que esta unioacuten representa otro termopar al medir y generamente inyecta un desfase a su medida) para calcular la temperatura real que su termopar estaacute midiendo
Strain Gauges son dispositivos semiconductores en los cuales la resistencia varia con la deformacioacuten
GF = (ΔRR)(ΔLL) = (ΔRR)ε El factor de medida GF para los Straing Gauges maacutes comunes es de GF=2
Cual seriacutea el mejor acondicionador de sentildeal para una celda de carga (strain gauge) con resistencia nominal de 3000 Ohms y requiere ser conectado al DAC de un microcontrolador el cual puede realizar conversiones de 0-5 Volts
Es claro que cuando la relacioacuten de R1R2=R3R4 el voltaje de salida es cero
Si estas condiciones se cumplen se dice que el puente esta balanceado
Cualquier cambio en alguna de las resistencias provocara un voltaje diferente de cero en las terminales del puente
iquest Y despueacutes del puente
Los sensores pueden ser clasificados en
Sensores autoexitados Pueden no necesitar fuente externa de tensioacuten o de corriente para poder ser leiacutedos por el sistema (Ejemplo Termopares)
Sensores excitados exteriormente Son
sensores que necesitan fuente de alimentacioacuten (Strain Gauges RTD etc)
ldquoResulta praacutecticamente imposible lograr implementar un ambiente o entorno libre de
ruido eleacutectrico oacute electromagneacuteticordquo pero en la praacutectica existen soluciones para
controlar y eliminar casi completamente el ruido usar cable blindado o de par trenzado promediar la medicioacuten filtrar la sentildeal o hacer una conexioacuten diferencial de bajas sentildeales de tensioacuten al sistema de adquisicioacuten de datos yo control
Para analizar como reducir el ruido y con queacute teacutecnicas primero es conveniente estudiar el origen del mismo y como afecta a la sentildeal del sensor
Ruido de origen capacitivo o acoplamiento
capacitivo baacutesicamente es ruido producido por las cargas electrostaacuteticas este ruido acopla capacitivamente con el sensor con el acondicionador de sentildeal o con el cable que une al sistema de adquisicioacuten de datos
Ruido de origen magneacutetico o acoplamiento magneacutetico Corrientes inducidas que generan interferencias oacute disturbios en los conductores de las sentildeales por eso es importante enviar por bandejas separadas cables de energiacutea y de sentildeal
Lazos de tierra Otras fuentes de transitorios de tensioacuten Ruido
puede aparecer directamente en el cableado de la sentildeal del sensor al sistema de adquisicioacuten de datos como puede ser EMI (Interferencia Electromagneacutetica) la cual proviene principalmente de los radiotransmisores
Blindaje Para disminuir oacute eliminar la interferencia producida por el acoplamiento capacitivo y para ayudar a disminuir la EMI El blindaje tiene que ser conectado a la tierra en el extremo de las liacuteneas de informacioacuten o acondicionador de sentildeal pero tener cuidado de no formar lazos de tierras por lo que solo hay que conectar la tierra en un solo punto
Cable de par trenzado En muchos casos es imposible poner blindaje en un solo punto a tierra por ejemplo cuando el cable tiene blindaje expuesto Juntando los pares y trenzaacutendolos al azar se anulan entre siacute las diferencias e potencial o voltajes inducidos en el cable cuando se el mismo se encuentra en presencia de un campo magneacutetico
Aislacioacuten La aislacioacuten entre las distintas etapas entre las distintas etapas de un sistema de adquisicioacuten de datos Conceptualmente la aislacioacuten se puede definir como la separacioacuten de una sentildeal eleacutectrica de otra para prevenir interacciones no deseadas entre ambas sentildeales
Otra finalidad de la aislacioacuten es la de proteccioacuten de los sistemas de adquisicioacuten de datos
Conexioacuten diferencial Los amplificados operacionales cuando
trabajan con una entrada diferencial suelen tener un muy elevado CMRR que idealmente tenderiacutea a infinito Esto significa que las sentildeales que se inducen por igual a ambos conductores de la entrada del Amplificador Operacional no sean amplificadas de lo Anterior se concluye que otra forma de evitar el ruido es usar acondicionadores de sentildeal con entradas diferenciales o tarjetas de adquisicioacuten de datos con entrada diferencial
Meacutetodos por hardware Filtros pasivos Filtros activos
Meacutetodos por software Meacutetodo de promediacioacuten como el ruido es
aleatorio promediar estos valores estadiacutesticamente como el ruido es aleatorio se eliminaraacute uno con otro
El meacutetodo de promediacioacuten puede eliminar el ruido en proporcioacuten a la raiacutez cuadrada del nuacutemero de muestras promediadas Este tipo de meacutetodo se utiliza para sentildeales de variacioacuten lenta como temperatura humedad presioacuten caudal esfuerzo etc
ADC y DAC
La mayoriacutea de los controladores son implementados en dispositivos digitales
MC computadoras etc
Al tratarse de un sistema digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes
SISTEMA DE CONTROL DIGITAL
DAC ADC
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
El concepto de presicioacuten se refiere al grado de reproductibilidad de una medicioacuten En otras palabras si exactamente el mismo valor fue medido un nuacutemero determinado de veces el sensor es exacto
La exactitud es el grado hasta el cual un valor producido por un sistema de medicioacuten podriacutea estar equivocado Es comuacuten expresar la exactitud como un porcentaje de la salida de rango total
El error de offset de un transductor estaacute definido como el valor de salida cuando la entrada al sensor es cero
La linealidad de un transductores es una expresioacuten en la cual la curva de un sensor difiere de una curva ideal la linealidad se expresa en teacuterminos de porcentaje de no linealidad el cual se define como
Donde
Din (max) maacutexima desviacioacuten a la entrada
IN fs es la maacutexima entrada a escala completa
Los transductores pueden producir distintas salidas de la misma magnitud que se mide si dicha magnitud se obtuvo mediante un incremento o reduccioacuten continuo
Los sensores no cambian su salida inmediatamente cuando al entrada cambia existe un tiempo de respuesta en el que el sensor produce la salida
Los teacuterminos repetibilidad y reproducibilidad se utilizan para describir la capacidad del transductor para producir la misma salida despueacutes de aplicar varias veces el mismo valor de entrada
Repetibilidad = ( val Max ndash val Min obtenido)rango total x 100
La estabilidad de un transductor es su capacidad para producir una salida cuando se emplea para medir una entrada constante en un periodo
Cuando un sensor que produce una salida eleacutectrica se vincula con un circuito electroacutenico es necesario conocer la impedancia de salida dado que esta se va a conectar en serie o en paralelo a dicho circuito
El grado de proteccioacuten IP corresponde al grado de proteccioacuten de las envolventes para materiales eleacutectricos seguacuten las normas EN 60 529 y IEC 529
El coacutedigo IP estaacute formado por dos nuacutemeros caracteriacutesticos (por ejemplo IP
55) a los que se puede antildeadir una letra cuando la proteccioacuten real de las
personas contra el acceso a las partes peligrosas sea mejor que la que
indica la primera cifra (por ejemplo IP 20C)
Ponderacioacuten -2-10+1+2 -2 el peor +2 el mejor
Objetivo Importancia
(0-100) Porcentaje Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3
Sensibilidad + 50 9 2 1 1
Rango + 60 11 -1 2 1
Error - 70 13 0 -1 2
Presicioacuten + 65 12 0 0 -1
Exactitud + 50 9 -1 2 -2
Resolucioacuten + 55 10 -1 2 1
Offset - 10 2 -2 1 -1
Linealidad - 75 14 0 1 2
Tiempo de respuesta - 40 7 -2 -2 2
Costo - 80 14 0 -2 -1
TOTALES 555 100 -030 110 050
bullNo lineales bullResolucioacuten bullVariaciones con respecto a T bullMomento para provocar movimiento
Dispositivo que convierte movimiento en una secuencia de pulsos digitales
2-3-1-0 1-3-2-0
iquestQue es un aceleroacutemetro
Un aceleroacutemetro es un tipo de sensor que nos mide aceleraciones lineales Las aceleraciones con estos sensores se suelen medir utilizando la unidad G que no es maacutes que la unidad de referencia de la aceleracioacuten gravitatoria de la tierra
iquestQue es un eje
Un eje es una direccioacuten del espacio Con dos ejes puedes medir un plano con 3 todo el espacio tridimensional
iquestPero entonces que mide un giroscopio
Un giroscopio mide tambieacuten aceleraciones pero angulares vamos la aceleracioacuten de un giro
Yo lo que quiero es medir la orientacioacuten de un objeto iquestentonces que necesito
Con un aceleroacutemetro de tres ejes y suponiendo el objeto en reposo podemos encontrar su orientacioacuten en el espacio ya que sabiendo que esta sujeto a una aceleracioacuten de 1G y con la ayuda de la trigonometriacutea podemos definir su orientacioacuten solo con las tres medidas de los ejes
iquestY para que sirve un giroscopio
Si giramos alrededor de un eje del aceleroacutemetro no nos variaraacute la medida esto no lo mide el aceleroacutemetro los giros los mide el giroscopio
Si combinamos un aceleroacutemetro de 3 ejes con un giroscopio de tres ejes tendremos perfectamente definida la orientacioacuten de el objeto en el espacio y respecto del espacio (tendriacuteamos un IMU de 6 ejes) Si le antildeadimos ademaacutes una bruacutejula digital o magnetoacutemetro de 3 ejes tambieacuten tendremos la orientacioacuten respecto a los polos magneacuteticos Este sistema completo seria un IMU de 9 ejes
Esta placa tiene un aceleroacutemetro ADXL335 de +- 3G de alta calidad junto con unos condensadores de desacoplo para un oacuteptimo funcionamiento
Criterios de seleccioacuten
Acondicionador de sentildeal
Amplificacioacuten Los amplificadores aumentan el nivel de la sentildeal de entrada para igualar el rango del convertidor analoacutegico a digital (ADC) y de esta manera aumentar la resolucioacuten y sensibilidad de las medidas Ademaacutes el usar acondicionamiento de sentildeales externo ubicado cerca del la fuente de sentildeal o transductor mejora el ratio de sentildeal-a-ruido elevando el nivel de sentildeal antes de se vea afectada por el ruido ambiental
Atenuacioacuten Atenuacioacuten el opuesto de amplificacioacuten es necesario cuando los voltajes que seraacuten digitalizados estaacuten fuera del rango de entrada del digitalizador Esta forma de acondicionamiento de sentildeales disminuye la amplitud de la sentildeal de entrada de tal manera que la sentildeal condicionada estaacute dentro del rango ADC La atenuacioacuten es necesaria para medir altos voltajes
Aislamiento Los dispositivos de acondicionamiento de sentildeales aislados pasan la sentildeal de su fuente al dispositivo de medida sin una conexioacuten fiacutesica usando teacutecnicas de transformador oacutepticas o de acoplamiento capacitivo Ademaacutes de romper los lazos de tierra el aislamiento bloquea picos de alto voltaje y rechaza alto voltaje en modo comuacuten y asiacute protege a los operadores y el valioso equipo de medida
Multiplexado Con el multiplexado un sistema de medida puede enrutar en secuencia muacuteltiples sentildeales a un solo digitalizador ademaacutes de brindar una manera rentable de incrementar la cuenta de canales del sistema Normalmente se necesita multiplexado para todas las aplicaciones de muchos canales
Filtrado El filtrado rechaza ruido no deseado dentro de un cierto rango de frecuencia Casi todas las aplicaciones de adquisicioacuten de datos estaacuten sujetas a ciertos niveles de ruido de 50 oacute 60 Hz producidos por liacuteneas de potencia o maquinaria La mayoriacutea de los acondicionadores de sentildeales incluyen filtros de paso bajo especiacuteficamente disentildeados para brindar maacuteximo rechazo de ruido de 50 a 60 Hz
Excitacioacuten Algunos transductores requieren de excitacioacuten Por ejemplo galgas extensiomeacutetricas termistores y RTDs requieren sentildeales externas de excitacioacuten de voltaje o corriente Las medidas de RTDs y termistores generalmente se toman con una fuente de corriente que convierte la variacioacuten en resistencia a un voltaje que puede ser medido Las galgas extensiomeacutetricas que son dispositivos de muy baja resistencia generalmente son usadas en la configuracioacuten de puente Wheatstone con una fuente de excitacioacuten de voltaje
Compensacioacuten de unioacuten friacutea La compensacioacuten de unioacuten friacutea es una tecnologiacutea que se requiere para medidas exactas de termopares Cada vez que un termopar es conectado a un sistema de adquisicioacuten de datos usted debe saber la temperatura que hay en el punto de conexioacuten (ya que esta unioacuten representa otro termopar al medir y generamente inyecta un desfase a su medida) para calcular la temperatura real que su termopar estaacute midiendo
Strain Gauges son dispositivos semiconductores en los cuales la resistencia varia con la deformacioacuten
GF = (ΔRR)(ΔLL) = (ΔRR)ε El factor de medida GF para los Straing Gauges maacutes comunes es de GF=2
Cual seriacutea el mejor acondicionador de sentildeal para una celda de carga (strain gauge) con resistencia nominal de 3000 Ohms y requiere ser conectado al DAC de un microcontrolador el cual puede realizar conversiones de 0-5 Volts
Es claro que cuando la relacioacuten de R1R2=R3R4 el voltaje de salida es cero
Si estas condiciones se cumplen se dice que el puente esta balanceado
Cualquier cambio en alguna de las resistencias provocara un voltaje diferente de cero en las terminales del puente
iquest Y despueacutes del puente
Los sensores pueden ser clasificados en
Sensores autoexitados Pueden no necesitar fuente externa de tensioacuten o de corriente para poder ser leiacutedos por el sistema (Ejemplo Termopares)
Sensores excitados exteriormente Son
sensores que necesitan fuente de alimentacioacuten (Strain Gauges RTD etc)
ldquoResulta praacutecticamente imposible lograr implementar un ambiente o entorno libre de
ruido eleacutectrico oacute electromagneacuteticordquo pero en la praacutectica existen soluciones para
controlar y eliminar casi completamente el ruido usar cable blindado o de par trenzado promediar la medicioacuten filtrar la sentildeal o hacer una conexioacuten diferencial de bajas sentildeales de tensioacuten al sistema de adquisicioacuten de datos yo control
Para analizar como reducir el ruido y con queacute teacutecnicas primero es conveniente estudiar el origen del mismo y como afecta a la sentildeal del sensor
Ruido de origen capacitivo o acoplamiento
capacitivo baacutesicamente es ruido producido por las cargas electrostaacuteticas este ruido acopla capacitivamente con el sensor con el acondicionador de sentildeal o con el cable que une al sistema de adquisicioacuten de datos
Ruido de origen magneacutetico o acoplamiento magneacutetico Corrientes inducidas que generan interferencias oacute disturbios en los conductores de las sentildeales por eso es importante enviar por bandejas separadas cables de energiacutea y de sentildeal
Lazos de tierra Otras fuentes de transitorios de tensioacuten Ruido
puede aparecer directamente en el cableado de la sentildeal del sensor al sistema de adquisicioacuten de datos como puede ser EMI (Interferencia Electromagneacutetica) la cual proviene principalmente de los radiotransmisores
Blindaje Para disminuir oacute eliminar la interferencia producida por el acoplamiento capacitivo y para ayudar a disminuir la EMI El blindaje tiene que ser conectado a la tierra en el extremo de las liacuteneas de informacioacuten o acondicionador de sentildeal pero tener cuidado de no formar lazos de tierras por lo que solo hay que conectar la tierra en un solo punto
Cable de par trenzado En muchos casos es imposible poner blindaje en un solo punto a tierra por ejemplo cuando el cable tiene blindaje expuesto Juntando los pares y trenzaacutendolos al azar se anulan entre siacute las diferencias e potencial o voltajes inducidos en el cable cuando se el mismo se encuentra en presencia de un campo magneacutetico
Aislacioacuten La aislacioacuten entre las distintas etapas entre las distintas etapas de un sistema de adquisicioacuten de datos Conceptualmente la aislacioacuten se puede definir como la separacioacuten de una sentildeal eleacutectrica de otra para prevenir interacciones no deseadas entre ambas sentildeales
Otra finalidad de la aislacioacuten es la de proteccioacuten de los sistemas de adquisicioacuten de datos
Conexioacuten diferencial Los amplificados operacionales cuando
trabajan con una entrada diferencial suelen tener un muy elevado CMRR que idealmente tenderiacutea a infinito Esto significa que las sentildeales que se inducen por igual a ambos conductores de la entrada del Amplificador Operacional no sean amplificadas de lo Anterior se concluye que otra forma de evitar el ruido es usar acondicionadores de sentildeal con entradas diferenciales o tarjetas de adquisicioacuten de datos con entrada diferencial
Meacutetodos por hardware Filtros pasivos Filtros activos
Meacutetodos por software Meacutetodo de promediacioacuten como el ruido es
aleatorio promediar estos valores estadiacutesticamente como el ruido es aleatorio se eliminaraacute uno con otro
El meacutetodo de promediacioacuten puede eliminar el ruido en proporcioacuten a la raiacutez cuadrada del nuacutemero de muestras promediadas Este tipo de meacutetodo se utiliza para sentildeales de variacioacuten lenta como temperatura humedad presioacuten caudal esfuerzo etc
ADC y DAC
La mayoriacutea de los controladores son implementados en dispositivos digitales
MC computadoras etc
Al tratarse de un sistema digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes
SISTEMA DE CONTROL DIGITAL
DAC ADC
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
La exactitud es el grado hasta el cual un valor producido por un sistema de medicioacuten podriacutea estar equivocado Es comuacuten expresar la exactitud como un porcentaje de la salida de rango total
El error de offset de un transductor estaacute definido como el valor de salida cuando la entrada al sensor es cero
La linealidad de un transductores es una expresioacuten en la cual la curva de un sensor difiere de una curva ideal la linealidad se expresa en teacuterminos de porcentaje de no linealidad el cual se define como
Donde
Din (max) maacutexima desviacioacuten a la entrada
IN fs es la maacutexima entrada a escala completa
Los transductores pueden producir distintas salidas de la misma magnitud que se mide si dicha magnitud se obtuvo mediante un incremento o reduccioacuten continuo
Los sensores no cambian su salida inmediatamente cuando al entrada cambia existe un tiempo de respuesta en el que el sensor produce la salida
Los teacuterminos repetibilidad y reproducibilidad se utilizan para describir la capacidad del transductor para producir la misma salida despueacutes de aplicar varias veces el mismo valor de entrada
Repetibilidad = ( val Max ndash val Min obtenido)rango total x 100
La estabilidad de un transductor es su capacidad para producir una salida cuando se emplea para medir una entrada constante en un periodo
Cuando un sensor que produce una salida eleacutectrica se vincula con un circuito electroacutenico es necesario conocer la impedancia de salida dado que esta se va a conectar en serie o en paralelo a dicho circuito
El grado de proteccioacuten IP corresponde al grado de proteccioacuten de las envolventes para materiales eleacutectricos seguacuten las normas EN 60 529 y IEC 529
El coacutedigo IP estaacute formado por dos nuacutemeros caracteriacutesticos (por ejemplo IP
55) a los que se puede antildeadir una letra cuando la proteccioacuten real de las
personas contra el acceso a las partes peligrosas sea mejor que la que
indica la primera cifra (por ejemplo IP 20C)
Ponderacioacuten -2-10+1+2 -2 el peor +2 el mejor
Objetivo Importancia
(0-100) Porcentaje Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3
Sensibilidad + 50 9 2 1 1
Rango + 60 11 -1 2 1
Error - 70 13 0 -1 2
Presicioacuten + 65 12 0 0 -1
Exactitud + 50 9 -1 2 -2
Resolucioacuten + 55 10 -1 2 1
Offset - 10 2 -2 1 -1
Linealidad - 75 14 0 1 2
Tiempo de respuesta - 40 7 -2 -2 2
Costo - 80 14 0 -2 -1
TOTALES 555 100 -030 110 050
bullNo lineales bullResolucioacuten bullVariaciones con respecto a T bullMomento para provocar movimiento
Dispositivo que convierte movimiento en una secuencia de pulsos digitales
2-3-1-0 1-3-2-0
iquestQue es un aceleroacutemetro
Un aceleroacutemetro es un tipo de sensor que nos mide aceleraciones lineales Las aceleraciones con estos sensores se suelen medir utilizando la unidad G que no es maacutes que la unidad de referencia de la aceleracioacuten gravitatoria de la tierra
iquestQue es un eje
Un eje es una direccioacuten del espacio Con dos ejes puedes medir un plano con 3 todo el espacio tridimensional
iquestPero entonces que mide un giroscopio
Un giroscopio mide tambieacuten aceleraciones pero angulares vamos la aceleracioacuten de un giro
Yo lo que quiero es medir la orientacioacuten de un objeto iquestentonces que necesito
Con un aceleroacutemetro de tres ejes y suponiendo el objeto en reposo podemos encontrar su orientacioacuten en el espacio ya que sabiendo que esta sujeto a una aceleracioacuten de 1G y con la ayuda de la trigonometriacutea podemos definir su orientacioacuten solo con las tres medidas de los ejes
iquestY para que sirve un giroscopio
Si giramos alrededor de un eje del aceleroacutemetro no nos variaraacute la medida esto no lo mide el aceleroacutemetro los giros los mide el giroscopio
Si combinamos un aceleroacutemetro de 3 ejes con un giroscopio de tres ejes tendremos perfectamente definida la orientacioacuten de el objeto en el espacio y respecto del espacio (tendriacuteamos un IMU de 6 ejes) Si le antildeadimos ademaacutes una bruacutejula digital o magnetoacutemetro de 3 ejes tambieacuten tendremos la orientacioacuten respecto a los polos magneacuteticos Este sistema completo seria un IMU de 9 ejes
Esta placa tiene un aceleroacutemetro ADXL335 de +- 3G de alta calidad junto con unos condensadores de desacoplo para un oacuteptimo funcionamiento
Criterios de seleccioacuten
Acondicionador de sentildeal
Amplificacioacuten Los amplificadores aumentan el nivel de la sentildeal de entrada para igualar el rango del convertidor analoacutegico a digital (ADC) y de esta manera aumentar la resolucioacuten y sensibilidad de las medidas Ademaacutes el usar acondicionamiento de sentildeales externo ubicado cerca del la fuente de sentildeal o transductor mejora el ratio de sentildeal-a-ruido elevando el nivel de sentildeal antes de se vea afectada por el ruido ambiental
Atenuacioacuten Atenuacioacuten el opuesto de amplificacioacuten es necesario cuando los voltajes que seraacuten digitalizados estaacuten fuera del rango de entrada del digitalizador Esta forma de acondicionamiento de sentildeales disminuye la amplitud de la sentildeal de entrada de tal manera que la sentildeal condicionada estaacute dentro del rango ADC La atenuacioacuten es necesaria para medir altos voltajes
Aislamiento Los dispositivos de acondicionamiento de sentildeales aislados pasan la sentildeal de su fuente al dispositivo de medida sin una conexioacuten fiacutesica usando teacutecnicas de transformador oacutepticas o de acoplamiento capacitivo Ademaacutes de romper los lazos de tierra el aislamiento bloquea picos de alto voltaje y rechaza alto voltaje en modo comuacuten y asiacute protege a los operadores y el valioso equipo de medida
Multiplexado Con el multiplexado un sistema de medida puede enrutar en secuencia muacuteltiples sentildeales a un solo digitalizador ademaacutes de brindar una manera rentable de incrementar la cuenta de canales del sistema Normalmente se necesita multiplexado para todas las aplicaciones de muchos canales
Filtrado El filtrado rechaza ruido no deseado dentro de un cierto rango de frecuencia Casi todas las aplicaciones de adquisicioacuten de datos estaacuten sujetas a ciertos niveles de ruido de 50 oacute 60 Hz producidos por liacuteneas de potencia o maquinaria La mayoriacutea de los acondicionadores de sentildeales incluyen filtros de paso bajo especiacuteficamente disentildeados para brindar maacuteximo rechazo de ruido de 50 a 60 Hz
Excitacioacuten Algunos transductores requieren de excitacioacuten Por ejemplo galgas extensiomeacutetricas termistores y RTDs requieren sentildeales externas de excitacioacuten de voltaje o corriente Las medidas de RTDs y termistores generalmente se toman con una fuente de corriente que convierte la variacioacuten en resistencia a un voltaje que puede ser medido Las galgas extensiomeacutetricas que son dispositivos de muy baja resistencia generalmente son usadas en la configuracioacuten de puente Wheatstone con una fuente de excitacioacuten de voltaje
Compensacioacuten de unioacuten friacutea La compensacioacuten de unioacuten friacutea es una tecnologiacutea que se requiere para medidas exactas de termopares Cada vez que un termopar es conectado a un sistema de adquisicioacuten de datos usted debe saber la temperatura que hay en el punto de conexioacuten (ya que esta unioacuten representa otro termopar al medir y generamente inyecta un desfase a su medida) para calcular la temperatura real que su termopar estaacute midiendo
Strain Gauges son dispositivos semiconductores en los cuales la resistencia varia con la deformacioacuten
GF = (ΔRR)(ΔLL) = (ΔRR)ε El factor de medida GF para los Straing Gauges maacutes comunes es de GF=2
Cual seriacutea el mejor acondicionador de sentildeal para una celda de carga (strain gauge) con resistencia nominal de 3000 Ohms y requiere ser conectado al DAC de un microcontrolador el cual puede realizar conversiones de 0-5 Volts
Es claro que cuando la relacioacuten de R1R2=R3R4 el voltaje de salida es cero
Si estas condiciones se cumplen se dice que el puente esta balanceado
Cualquier cambio en alguna de las resistencias provocara un voltaje diferente de cero en las terminales del puente
iquest Y despueacutes del puente
Los sensores pueden ser clasificados en
Sensores autoexitados Pueden no necesitar fuente externa de tensioacuten o de corriente para poder ser leiacutedos por el sistema (Ejemplo Termopares)
Sensores excitados exteriormente Son
sensores que necesitan fuente de alimentacioacuten (Strain Gauges RTD etc)
ldquoResulta praacutecticamente imposible lograr implementar un ambiente o entorno libre de
ruido eleacutectrico oacute electromagneacuteticordquo pero en la praacutectica existen soluciones para
controlar y eliminar casi completamente el ruido usar cable blindado o de par trenzado promediar la medicioacuten filtrar la sentildeal o hacer una conexioacuten diferencial de bajas sentildeales de tensioacuten al sistema de adquisicioacuten de datos yo control
Para analizar como reducir el ruido y con queacute teacutecnicas primero es conveniente estudiar el origen del mismo y como afecta a la sentildeal del sensor
Ruido de origen capacitivo o acoplamiento
capacitivo baacutesicamente es ruido producido por las cargas electrostaacuteticas este ruido acopla capacitivamente con el sensor con el acondicionador de sentildeal o con el cable que une al sistema de adquisicioacuten de datos
Ruido de origen magneacutetico o acoplamiento magneacutetico Corrientes inducidas que generan interferencias oacute disturbios en los conductores de las sentildeales por eso es importante enviar por bandejas separadas cables de energiacutea y de sentildeal
Lazos de tierra Otras fuentes de transitorios de tensioacuten Ruido
puede aparecer directamente en el cableado de la sentildeal del sensor al sistema de adquisicioacuten de datos como puede ser EMI (Interferencia Electromagneacutetica) la cual proviene principalmente de los radiotransmisores
Blindaje Para disminuir oacute eliminar la interferencia producida por el acoplamiento capacitivo y para ayudar a disminuir la EMI El blindaje tiene que ser conectado a la tierra en el extremo de las liacuteneas de informacioacuten o acondicionador de sentildeal pero tener cuidado de no formar lazos de tierras por lo que solo hay que conectar la tierra en un solo punto
Cable de par trenzado En muchos casos es imposible poner blindaje en un solo punto a tierra por ejemplo cuando el cable tiene blindaje expuesto Juntando los pares y trenzaacutendolos al azar se anulan entre siacute las diferencias e potencial o voltajes inducidos en el cable cuando se el mismo se encuentra en presencia de un campo magneacutetico
Aislacioacuten La aislacioacuten entre las distintas etapas entre las distintas etapas de un sistema de adquisicioacuten de datos Conceptualmente la aislacioacuten se puede definir como la separacioacuten de una sentildeal eleacutectrica de otra para prevenir interacciones no deseadas entre ambas sentildeales
Otra finalidad de la aislacioacuten es la de proteccioacuten de los sistemas de adquisicioacuten de datos
Conexioacuten diferencial Los amplificados operacionales cuando
trabajan con una entrada diferencial suelen tener un muy elevado CMRR que idealmente tenderiacutea a infinito Esto significa que las sentildeales que se inducen por igual a ambos conductores de la entrada del Amplificador Operacional no sean amplificadas de lo Anterior se concluye que otra forma de evitar el ruido es usar acondicionadores de sentildeal con entradas diferenciales o tarjetas de adquisicioacuten de datos con entrada diferencial
Meacutetodos por hardware Filtros pasivos Filtros activos
Meacutetodos por software Meacutetodo de promediacioacuten como el ruido es
aleatorio promediar estos valores estadiacutesticamente como el ruido es aleatorio se eliminaraacute uno con otro
El meacutetodo de promediacioacuten puede eliminar el ruido en proporcioacuten a la raiacutez cuadrada del nuacutemero de muestras promediadas Este tipo de meacutetodo se utiliza para sentildeales de variacioacuten lenta como temperatura humedad presioacuten caudal esfuerzo etc
ADC y DAC
La mayoriacutea de los controladores son implementados en dispositivos digitales
MC computadoras etc
Al tratarse de un sistema digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes
SISTEMA DE CONTROL DIGITAL
DAC ADC
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
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u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
El error de offset de un transductor estaacute definido como el valor de salida cuando la entrada al sensor es cero
La linealidad de un transductores es una expresioacuten en la cual la curva de un sensor difiere de una curva ideal la linealidad se expresa en teacuterminos de porcentaje de no linealidad el cual se define como
Donde
Din (max) maacutexima desviacioacuten a la entrada
IN fs es la maacutexima entrada a escala completa
Los transductores pueden producir distintas salidas de la misma magnitud que se mide si dicha magnitud se obtuvo mediante un incremento o reduccioacuten continuo
Los sensores no cambian su salida inmediatamente cuando al entrada cambia existe un tiempo de respuesta en el que el sensor produce la salida
Los teacuterminos repetibilidad y reproducibilidad se utilizan para describir la capacidad del transductor para producir la misma salida despueacutes de aplicar varias veces el mismo valor de entrada
Repetibilidad = ( val Max ndash val Min obtenido)rango total x 100
La estabilidad de un transductor es su capacidad para producir una salida cuando se emplea para medir una entrada constante en un periodo
Cuando un sensor que produce una salida eleacutectrica se vincula con un circuito electroacutenico es necesario conocer la impedancia de salida dado que esta se va a conectar en serie o en paralelo a dicho circuito
El grado de proteccioacuten IP corresponde al grado de proteccioacuten de las envolventes para materiales eleacutectricos seguacuten las normas EN 60 529 y IEC 529
El coacutedigo IP estaacute formado por dos nuacutemeros caracteriacutesticos (por ejemplo IP
55) a los que se puede antildeadir una letra cuando la proteccioacuten real de las
personas contra el acceso a las partes peligrosas sea mejor que la que
indica la primera cifra (por ejemplo IP 20C)
Ponderacioacuten -2-10+1+2 -2 el peor +2 el mejor
Objetivo Importancia
(0-100) Porcentaje Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3
Sensibilidad + 50 9 2 1 1
Rango + 60 11 -1 2 1
Error - 70 13 0 -1 2
Presicioacuten + 65 12 0 0 -1
Exactitud + 50 9 -1 2 -2
Resolucioacuten + 55 10 -1 2 1
Offset - 10 2 -2 1 -1
Linealidad - 75 14 0 1 2
Tiempo de respuesta - 40 7 -2 -2 2
Costo - 80 14 0 -2 -1
TOTALES 555 100 -030 110 050
bullNo lineales bullResolucioacuten bullVariaciones con respecto a T bullMomento para provocar movimiento
Dispositivo que convierte movimiento en una secuencia de pulsos digitales
2-3-1-0 1-3-2-0
iquestQue es un aceleroacutemetro
Un aceleroacutemetro es un tipo de sensor que nos mide aceleraciones lineales Las aceleraciones con estos sensores se suelen medir utilizando la unidad G que no es maacutes que la unidad de referencia de la aceleracioacuten gravitatoria de la tierra
iquestQue es un eje
Un eje es una direccioacuten del espacio Con dos ejes puedes medir un plano con 3 todo el espacio tridimensional
iquestPero entonces que mide un giroscopio
Un giroscopio mide tambieacuten aceleraciones pero angulares vamos la aceleracioacuten de un giro
Yo lo que quiero es medir la orientacioacuten de un objeto iquestentonces que necesito
Con un aceleroacutemetro de tres ejes y suponiendo el objeto en reposo podemos encontrar su orientacioacuten en el espacio ya que sabiendo que esta sujeto a una aceleracioacuten de 1G y con la ayuda de la trigonometriacutea podemos definir su orientacioacuten solo con las tres medidas de los ejes
iquestY para que sirve un giroscopio
Si giramos alrededor de un eje del aceleroacutemetro no nos variaraacute la medida esto no lo mide el aceleroacutemetro los giros los mide el giroscopio
Si combinamos un aceleroacutemetro de 3 ejes con un giroscopio de tres ejes tendremos perfectamente definida la orientacioacuten de el objeto en el espacio y respecto del espacio (tendriacuteamos un IMU de 6 ejes) Si le antildeadimos ademaacutes una bruacutejula digital o magnetoacutemetro de 3 ejes tambieacuten tendremos la orientacioacuten respecto a los polos magneacuteticos Este sistema completo seria un IMU de 9 ejes
Esta placa tiene un aceleroacutemetro ADXL335 de +- 3G de alta calidad junto con unos condensadores de desacoplo para un oacuteptimo funcionamiento
Criterios de seleccioacuten
Acondicionador de sentildeal
Amplificacioacuten Los amplificadores aumentan el nivel de la sentildeal de entrada para igualar el rango del convertidor analoacutegico a digital (ADC) y de esta manera aumentar la resolucioacuten y sensibilidad de las medidas Ademaacutes el usar acondicionamiento de sentildeales externo ubicado cerca del la fuente de sentildeal o transductor mejora el ratio de sentildeal-a-ruido elevando el nivel de sentildeal antes de se vea afectada por el ruido ambiental
Atenuacioacuten Atenuacioacuten el opuesto de amplificacioacuten es necesario cuando los voltajes que seraacuten digitalizados estaacuten fuera del rango de entrada del digitalizador Esta forma de acondicionamiento de sentildeales disminuye la amplitud de la sentildeal de entrada de tal manera que la sentildeal condicionada estaacute dentro del rango ADC La atenuacioacuten es necesaria para medir altos voltajes
Aislamiento Los dispositivos de acondicionamiento de sentildeales aislados pasan la sentildeal de su fuente al dispositivo de medida sin una conexioacuten fiacutesica usando teacutecnicas de transformador oacutepticas o de acoplamiento capacitivo Ademaacutes de romper los lazos de tierra el aislamiento bloquea picos de alto voltaje y rechaza alto voltaje en modo comuacuten y asiacute protege a los operadores y el valioso equipo de medida
Multiplexado Con el multiplexado un sistema de medida puede enrutar en secuencia muacuteltiples sentildeales a un solo digitalizador ademaacutes de brindar una manera rentable de incrementar la cuenta de canales del sistema Normalmente se necesita multiplexado para todas las aplicaciones de muchos canales
Filtrado El filtrado rechaza ruido no deseado dentro de un cierto rango de frecuencia Casi todas las aplicaciones de adquisicioacuten de datos estaacuten sujetas a ciertos niveles de ruido de 50 oacute 60 Hz producidos por liacuteneas de potencia o maquinaria La mayoriacutea de los acondicionadores de sentildeales incluyen filtros de paso bajo especiacuteficamente disentildeados para brindar maacuteximo rechazo de ruido de 50 a 60 Hz
Excitacioacuten Algunos transductores requieren de excitacioacuten Por ejemplo galgas extensiomeacutetricas termistores y RTDs requieren sentildeales externas de excitacioacuten de voltaje o corriente Las medidas de RTDs y termistores generalmente se toman con una fuente de corriente que convierte la variacioacuten en resistencia a un voltaje que puede ser medido Las galgas extensiomeacutetricas que son dispositivos de muy baja resistencia generalmente son usadas en la configuracioacuten de puente Wheatstone con una fuente de excitacioacuten de voltaje
Compensacioacuten de unioacuten friacutea La compensacioacuten de unioacuten friacutea es una tecnologiacutea que se requiere para medidas exactas de termopares Cada vez que un termopar es conectado a un sistema de adquisicioacuten de datos usted debe saber la temperatura que hay en el punto de conexioacuten (ya que esta unioacuten representa otro termopar al medir y generamente inyecta un desfase a su medida) para calcular la temperatura real que su termopar estaacute midiendo
Strain Gauges son dispositivos semiconductores en los cuales la resistencia varia con la deformacioacuten
GF = (ΔRR)(ΔLL) = (ΔRR)ε El factor de medida GF para los Straing Gauges maacutes comunes es de GF=2
Cual seriacutea el mejor acondicionador de sentildeal para una celda de carga (strain gauge) con resistencia nominal de 3000 Ohms y requiere ser conectado al DAC de un microcontrolador el cual puede realizar conversiones de 0-5 Volts
Es claro que cuando la relacioacuten de R1R2=R3R4 el voltaje de salida es cero
Si estas condiciones se cumplen se dice que el puente esta balanceado
Cualquier cambio en alguna de las resistencias provocara un voltaje diferente de cero en las terminales del puente
iquest Y despueacutes del puente
Los sensores pueden ser clasificados en
Sensores autoexitados Pueden no necesitar fuente externa de tensioacuten o de corriente para poder ser leiacutedos por el sistema (Ejemplo Termopares)
Sensores excitados exteriormente Son
sensores que necesitan fuente de alimentacioacuten (Strain Gauges RTD etc)
ldquoResulta praacutecticamente imposible lograr implementar un ambiente o entorno libre de
ruido eleacutectrico oacute electromagneacuteticordquo pero en la praacutectica existen soluciones para
controlar y eliminar casi completamente el ruido usar cable blindado o de par trenzado promediar la medicioacuten filtrar la sentildeal o hacer una conexioacuten diferencial de bajas sentildeales de tensioacuten al sistema de adquisicioacuten de datos yo control
Para analizar como reducir el ruido y con queacute teacutecnicas primero es conveniente estudiar el origen del mismo y como afecta a la sentildeal del sensor
Ruido de origen capacitivo o acoplamiento
capacitivo baacutesicamente es ruido producido por las cargas electrostaacuteticas este ruido acopla capacitivamente con el sensor con el acondicionador de sentildeal o con el cable que une al sistema de adquisicioacuten de datos
Ruido de origen magneacutetico o acoplamiento magneacutetico Corrientes inducidas que generan interferencias oacute disturbios en los conductores de las sentildeales por eso es importante enviar por bandejas separadas cables de energiacutea y de sentildeal
Lazos de tierra Otras fuentes de transitorios de tensioacuten Ruido
puede aparecer directamente en el cableado de la sentildeal del sensor al sistema de adquisicioacuten de datos como puede ser EMI (Interferencia Electromagneacutetica) la cual proviene principalmente de los radiotransmisores
Blindaje Para disminuir oacute eliminar la interferencia producida por el acoplamiento capacitivo y para ayudar a disminuir la EMI El blindaje tiene que ser conectado a la tierra en el extremo de las liacuteneas de informacioacuten o acondicionador de sentildeal pero tener cuidado de no formar lazos de tierras por lo que solo hay que conectar la tierra en un solo punto
Cable de par trenzado En muchos casos es imposible poner blindaje en un solo punto a tierra por ejemplo cuando el cable tiene blindaje expuesto Juntando los pares y trenzaacutendolos al azar se anulan entre siacute las diferencias e potencial o voltajes inducidos en el cable cuando se el mismo se encuentra en presencia de un campo magneacutetico
Aislacioacuten La aislacioacuten entre las distintas etapas entre las distintas etapas de un sistema de adquisicioacuten de datos Conceptualmente la aislacioacuten se puede definir como la separacioacuten de una sentildeal eleacutectrica de otra para prevenir interacciones no deseadas entre ambas sentildeales
Otra finalidad de la aislacioacuten es la de proteccioacuten de los sistemas de adquisicioacuten de datos
Conexioacuten diferencial Los amplificados operacionales cuando
trabajan con una entrada diferencial suelen tener un muy elevado CMRR que idealmente tenderiacutea a infinito Esto significa que las sentildeales que se inducen por igual a ambos conductores de la entrada del Amplificador Operacional no sean amplificadas de lo Anterior se concluye que otra forma de evitar el ruido es usar acondicionadores de sentildeal con entradas diferenciales o tarjetas de adquisicioacuten de datos con entrada diferencial
Meacutetodos por hardware Filtros pasivos Filtros activos
Meacutetodos por software Meacutetodo de promediacioacuten como el ruido es
aleatorio promediar estos valores estadiacutesticamente como el ruido es aleatorio se eliminaraacute uno con otro
El meacutetodo de promediacioacuten puede eliminar el ruido en proporcioacuten a la raiacutez cuadrada del nuacutemero de muestras promediadas Este tipo de meacutetodo se utiliza para sentildeales de variacioacuten lenta como temperatura humedad presioacuten caudal esfuerzo etc
ADC y DAC
La mayoriacutea de los controladores son implementados en dispositivos digitales
MC computadoras etc
Al tratarse de un sistema digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes
SISTEMA DE CONTROL DIGITAL
DAC ADC
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
La linealidad de un transductores es una expresioacuten en la cual la curva de un sensor difiere de una curva ideal la linealidad se expresa en teacuterminos de porcentaje de no linealidad el cual se define como
Donde
Din (max) maacutexima desviacioacuten a la entrada
IN fs es la maacutexima entrada a escala completa
Los transductores pueden producir distintas salidas de la misma magnitud que se mide si dicha magnitud se obtuvo mediante un incremento o reduccioacuten continuo
Los sensores no cambian su salida inmediatamente cuando al entrada cambia existe un tiempo de respuesta en el que el sensor produce la salida
Los teacuterminos repetibilidad y reproducibilidad se utilizan para describir la capacidad del transductor para producir la misma salida despueacutes de aplicar varias veces el mismo valor de entrada
Repetibilidad = ( val Max ndash val Min obtenido)rango total x 100
La estabilidad de un transductor es su capacidad para producir una salida cuando se emplea para medir una entrada constante en un periodo
Cuando un sensor que produce una salida eleacutectrica se vincula con un circuito electroacutenico es necesario conocer la impedancia de salida dado que esta se va a conectar en serie o en paralelo a dicho circuito
El grado de proteccioacuten IP corresponde al grado de proteccioacuten de las envolventes para materiales eleacutectricos seguacuten las normas EN 60 529 y IEC 529
El coacutedigo IP estaacute formado por dos nuacutemeros caracteriacutesticos (por ejemplo IP
55) a los que se puede antildeadir una letra cuando la proteccioacuten real de las
personas contra el acceso a las partes peligrosas sea mejor que la que
indica la primera cifra (por ejemplo IP 20C)
Ponderacioacuten -2-10+1+2 -2 el peor +2 el mejor
Objetivo Importancia
(0-100) Porcentaje Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3
Sensibilidad + 50 9 2 1 1
Rango + 60 11 -1 2 1
Error - 70 13 0 -1 2
Presicioacuten + 65 12 0 0 -1
Exactitud + 50 9 -1 2 -2
Resolucioacuten + 55 10 -1 2 1
Offset - 10 2 -2 1 -1
Linealidad - 75 14 0 1 2
Tiempo de respuesta - 40 7 -2 -2 2
Costo - 80 14 0 -2 -1
TOTALES 555 100 -030 110 050
bullNo lineales bullResolucioacuten bullVariaciones con respecto a T bullMomento para provocar movimiento
Dispositivo que convierte movimiento en una secuencia de pulsos digitales
2-3-1-0 1-3-2-0
iquestQue es un aceleroacutemetro
Un aceleroacutemetro es un tipo de sensor que nos mide aceleraciones lineales Las aceleraciones con estos sensores se suelen medir utilizando la unidad G que no es maacutes que la unidad de referencia de la aceleracioacuten gravitatoria de la tierra
iquestQue es un eje
Un eje es una direccioacuten del espacio Con dos ejes puedes medir un plano con 3 todo el espacio tridimensional
iquestPero entonces que mide un giroscopio
Un giroscopio mide tambieacuten aceleraciones pero angulares vamos la aceleracioacuten de un giro
Yo lo que quiero es medir la orientacioacuten de un objeto iquestentonces que necesito
Con un aceleroacutemetro de tres ejes y suponiendo el objeto en reposo podemos encontrar su orientacioacuten en el espacio ya que sabiendo que esta sujeto a una aceleracioacuten de 1G y con la ayuda de la trigonometriacutea podemos definir su orientacioacuten solo con las tres medidas de los ejes
iquestY para que sirve un giroscopio
Si giramos alrededor de un eje del aceleroacutemetro no nos variaraacute la medida esto no lo mide el aceleroacutemetro los giros los mide el giroscopio
Si combinamos un aceleroacutemetro de 3 ejes con un giroscopio de tres ejes tendremos perfectamente definida la orientacioacuten de el objeto en el espacio y respecto del espacio (tendriacuteamos un IMU de 6 ejes) Si le antildeadimos ademaacutes una bruacutejula digital o magnetoacutemetro de 3 ejes tambieacuten tendremos la orientacioacuten respecto a los polos magneacuteticos Este sistema completo seria un IMU de 9 ejes
Esta placa tiene un aceleroacutemetro ADXL335 de +- 3G de alta calidad junto con unos condensadores de desacoplo para un oacuteptimo funcionamiento
Criterios de seleccioacuten
Acondicionador de sentildeal
Amplificacioacuten Los amplificadores aumentan el nivel de la sentildeal de entrada para igualar el rango del convertidor analoacutegico a digital (ADC) y de esta manera aumentar la resolucioacuten y sensibilidad de las medidas Ademaacutes el usar acondicionamiento de sentildeales externo ubicado cerca del la fuente de sentildeal o transductor mejora el ratio de sentildeal-a-ruido elevando el nivel de sentildeal antes de se vea afectada por el ruido ambiental
Atenuacioacuten Atenuacioacuten el opuesto de amplificacioacuten es necesario cuando los voltajes que seraacuten digitalizados estaacuten fuera del rango de entrada del digitalizador Esta forma de acondicionamiento de sentildeales disminuye la amplitud de la sentildeal de entrada de tal manera que la sentildeal condicionada estaacute dentro del rango ADC La atenuacioacuten es necesaria para medir altos voltajes
Aislamiento Los dispositivos de acondicionamiento de sentildeales aislados pasan la sentildeal de su fuente al dispositivo de medida sin una conexioacuten fiacutesica usando teacutecnicas de transformador oacutepticas o de acoplamiento capacitivo Ademaacutes de romper los lazos de tierra el aislamiento bloquea picos de alto voltaje y rechaza alto voltaje en modo comuacuten y asiacute protege a los operadores y el valioso equipo de medida
Multiplexado Con el multiplexado un sistema de medida puede enrutar en secuencia muacuteltiples sentildeales a un solo digitalizador ademaacutes de brindar una manera rentable de incrementar la cuenta de canales del sistema Normalmente se necesita multiplexado para todas las aplicaciones de muchos canales
Filtrado El filtrado rechaza ruido no deseado dentro de un cierto rango de frecuencia Casi todas las aplicaciones de adquisicioacuten de datos estaacuten sujetas a ciertos niveles de ruido de 50 oacute 60 Hz producidos por liacuteneas de potencia o maquinaria La mayoriacutea de los acondicionadores de sentildeales incluyen filtros de paso bajo especiacuteficamente disentildeados para brindar maacuteximo rechazo de ruido de 50 a 60 Hz
Excitacioacuten Algunos transductores requieren de excitacioacuten Por ejemplo galgas extensiomeacutetricas termistores y RTDs requieren sentildeales externas de excitacioacuten de voltaje o corriente Las medidas de RTDs y termistores generalmente se toman con una fuente de corriente que convierte la variacioacuten en resistencia a un voltaje que puede ser medido Las galgas extensiomeacutetricas que son dispositivos de muy baja resistencia generalmente son usadas en la configuracioacuten de puente Wheatstone con una fuente de excitacioacuten de voltaje
Compensacioacuten de unioacuten friacutea La compensacioacuten de unioacuten friacutea es una tecnologiacutea que se requiere para medidas exactas de termopares Cada vez que un termopar es conectado a un sistema de adquisicioacuten de datos usted debe saber la temperatura que hay en el punto de conexioacuten (ya que esta unioacuten representa otro termopar al medir y generamente inyecta un desfase a su medida) para calcular la temperatura real que su termopar estaacute midiendo
Strain Gauges son dispositivos semiconductores en los cuales la resistencia varia con la deformacioacuten
GF = (ΔRR)(ΔLL) = (ΔRR)ε El factor de medida GF para los Straing Gauges maacutes comunes es de GF=2
Cual seriacutea el mejor acondicionador de sentildeal para una celda de carga (strain gauge) con resistencia nominal de 3000 Ohms y requiere ser conectado al DAC de un microcontrolador el cual puede realizar conversiones de 0-5 Volts
Es claro que cuando la relacioacuten de R1R2=R3R4 el voltaje de salida es cero
Si estas condiciones se cumplen se dice que el puente esta balanceado
Cualquier cambio en alguna de las resistencias provocara un voltaje diferente de cero en las terminales del puente
iquest Y despueacutes del puente
Los sensores pueden ser clasificados en
Sensores autoexitados Pueden no necesitar fuente externa de tensioacuten o de corriente para poder ser leiacutedos por el sistema (Ejemplo Termopares)
Sensores excitados exteriormente Son
sensores que necesitan fuente de alimentacioacuten (Strain Gauges RTD etc)
ldquoResulta praacutecticamente imposible lograr implementar un ambiente o entorno libre de
ruido eleacutectrico oacute electromagneacuteticordquo pero en la praacutectica existen soluciones para
controlar y eliminar casi completamente el ruido usar cable blindado o de par trenzado promediar la medicioacuten filtrar la sentildeal o hacer una conexioacuten diferencial de bajas sentildeales de tensioacuten al sistema de adquisicioacuten de datos yo control
Para analizar como reducir el ruido y con queacute teacutecnicas primero es conveniente estudiar el origen del mismo y como afecta a la sentildeal del sensor
Ruido de origen capacitivo o acoplamiento
capacitivo baacutesicamente es ruido producido por las cargas electrostaacuteticas este ruido acopla capacitivamente con el sensor con el acondicionador de sentildeal o con el cable que une al sistema de adquisicioacuten de datos
Ruido de origen magneacutetico o acoplamiento magneacutetico Corrientes inducidas que generan interferencias oacute disturbios en los conductores de las sentildeales por eso es importante enviar por bandejas separadas cables de energiacutea y de sentildeal
Lazos de tierra Otras fuentes de transitorios de tensioacuten Ruido
puede aparecer directamente en el cableado de la sentildeal del sensor al sistema de adquisicioacuten de datos como puede ser EMI (Interferencia Electromagneacutetica) la cual proviene principalmente de los radiotransmisores
Blindaje Para disminuir oacute eliminar la interferencia producida por el acoplamiento capacitivo y para ayudar a disminuir la EMI El blindaje tiene que ser conectado a la tierra en el extremo de las liacuteneas de informacioacuten o acondicionador de sentildeal pero tener cuidado de no formar lazos de tierras por lo que solo hay que conectar la tierra en un solo punto
Cable de par trenzado En muchos casos es imposible poner blindaje en un solo punto a tierra por ejemplo cuando el cable tiene blindaje expuesto Juntando los pares y trenzaacutendolos al azar se anulan entre siacute las diferencias e potencial o voltajes inducidos en el cable cuando se el mismo se encuentra en presencia de un campo magneacutetico
Aislacioacuten La aislacioacuten entre las distintas etapas entre las distintas etapas de un sistema de adquisicioacuten de datos Conceptualmente la aislacioacuten se puede definir como la separacioacuten de una sentildeal eleacutectrica de otra para prevenir interacciones no deseadas entre ambas sentildeales
Otra finalidad de la aislacioacuten es la de proteccioacuten de los sistemas de adquisicioacuten de datos
Conexioacuten diferencial Los amplificados operacionales cuando
trabajan con una entrada diferencial suelen tener un muy elevado CMRR que idealmente tenderiacutea a infinito Esto significa que las sentildeales que se inducen por igual a ambos conductores de la entrada del Amplificador Operacional no sean amplificadas de lo Anterior se concluye que otra forma de evitar el ruido es usar acondicionadores de sentildeal con entradas diferenciales o tarjetas de adquisicioacuten de datos con entrada diferencial
Meacutetodos por hardware Filtros pasivos Filtros activos
Meacutetodos por software Meacutetodo de promediacioacuten como el ruido es
aleatorio promediar estos valores estadiacutesticamente como el ruido es aleatorio se eliminaraacute uno con otro
El meacutetodo de promediacioacuten puede eliminar el ruido en proporcioacuten a la raiacutez cuadrada del nuacutemero de muestras promediadas Este tipo de meacutetodo se utiliza para sentildeales de variacioacuten lenta como temperatura humedad presioacuten caudal esfuerzo etc
ADC y DAC
La mayoriacutea de los controladores son implementados en dispositivos digitales
MC computadoras etc
Al tratarse de un sistema digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes
SISTEMA DE CONTROL DIGITAL
DAC ADC
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Los transductores pueden producir distintas salidas de la misma magnitud que se mide si dicha magnitud se obtuvo mediante un incremento o reduccioacuten continuo
Los sensores no cambian su salida inmediatamente cuando al entrada cambia existe un tiempo de respuesta en el que el sensor produce la salida
Los teacuterminos repetibilidad y reproducibilidad se utilizan para describir la capacidad del transductor para producir la misma salida despueacutes de aplicar varias veces el mismo valor de entrada
Repetibilidad = ( val Max ndash val Min obtenido)rango total x 100
La estabilidad de un transductor es su capacidad para producir una salida cuando se emplea para medir una entrada constante en un periodo
Cuando un sensor que produce una salida eleacutectrica se vincula con un circuito electroacutenico es necesario conocer la impedancia de salida dado que esta se va a conectar en serie o en paralelo a dicho circuito
El grado de proteccioacuten IP corresponde al grado de proteccioacuten de las envolventes para materiales eleacutectricos seguacuten las normas EN 60 529 y IEC 529
El coacutedigo IP estaacute formado por dos nuacutemeros caracteriacutesticos (por ejemplo IP
55) a los que se puede antildeadir una letra cuando la proteccioacuten real de las
personas contra el acceso a las partes peligrosas sea mejor que la que
indica la primera cifra (por ejemplo IP 20C)
Ponderacioacuten -2-10+1+2 -2 el peor +2 el mejor
Objetivo Importancia
(0-100) Porcentaje Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3
Sensibilidad + 50 9 2 1 1
Rango + 60 11 -1 2 1
Error - 70 13 0 -1 2
Presicioacuten + 65 12 0 0 -1
Exactitud + 50 9 -1 2 -2
Resolucioacuten + 55 10 -1 2 1
Offset - 10 2 -2 1 -1
Linealidad - 75 14 0 1 2
Tiempo de respuesta - 40 7 -2 -2 2
Costo - 80 14 0 -2 -1
TOTALES 555 100 -030 110 050
bullNo lineales bullResolucioacuten bullVariaciones con respecto a T bullMomento para provocar movimiento
Dispositivo que convierte movimiento en una secuencia de pulsos digitales
2-3-1-0 1-3-2-0
iquestQue es un aceleroacutemetro
Un aceleroacutemetro es un tipo de sensor que nos mide aceleraciones lineales Las aceleraciones con estos sensores se suelen medir utilizando la unidad G que no es maacutes que la unidad de referencia de la aceleracioacuten gravitatoria de la tierra
iquestQue es un eje
Un eje es una direccioacuten del espacio Con dos ejes puedes medir un plano con 3 todo el espacio tridimensional
iquestPero entonces que mide un giroscopio
Un giroscopio mide tambieacuten aceleraciones pero angulares vamos la aceleracioacuten de un giro
Yo lo que quiero es medir la orientacioacuten de un objeto iquestentonces que necesito
Con un aceleroacutemetro de tres ejes y suponiendo el objeto en reposo podemos encontrar su orientacioacuten en el espacio ya que sabiendo que esta sujeto a una aceleracioacuten de 1G y con la ayuda de la trigonometriacutea podemos definir su orientacioacuten solo con las tres medidas de los ejes
iquestY para que sirve un giroscopio
Si giramos alrededor de un eje del aceleroacutemetro no nos variaraacute la medida esto no lo mide el aceleroacutemetro los giros los mide el giroscopio
Si combinamos un aceleroacutemetro de 3 ejes con un giroscopio de tres ejes tendremos perfectamente definida la orientacioacuten de el objeto en el espacio y respecto del espacio (tendriacuteamos un IMU de 6 ejes) Si le antildeadimos ademaacutes una bruacutejula digital o magnetoacutemetro de 3 ejes tambieacuten tendremos la orientacioacuten respecto a los polos magneacuteticos Este sistema completo seria un IMU de 9 ejes
Esta placa tiene un aceleroacutemetro ADXL335 de +- 3G de alta calidad junto con unos condensadores de desacoplo para un oacuteptimo funcionamiento
Criterios de seleccioacuten
Acondicionador de sentildeal
Amplificacioacuten Los amplificadores aumentan el nivel de la sentildeal de entrada para igualar el rango del convertidor analoacutegico a digital (ADC) y de esta manera aumentar la resolucioacuten y sensibilidad de las medidas Ademaacutes el usar acondicionamiento de sentildeales externo ubicado cerca del la fuente de sentildeal o transductor mejora el ratio de sentildeal-a-ruido elevando el nivel de sentildeal antes de se vea afectada por el ruido ambiental
Atenuacioacuten Atenuacioacuten el opuesto de amplificacioacuten es necesario cuando los voltajes que seraacuten digitalizados estaacuten fuera del rango de entrada del digitalizador Esta forma de acondicionamiento de sentildeales disminuye la amplitud de la sentildeal de entrada de tal manera que la sentildeal condicionada estaacute dentro del rango ADC La atenuacioacuten es necesaria para medir altos voltajes
Aislamiento Los dispositivos de acondicionamiento de sentildeales aislados pasan la sentildeal de su fuente al dispositivo de medida sin una conexioacuten fiacutesica usando teacutecnicas de transformador oacutepticas o de acoplamiento capacitivo Ademaacutes de romper los lazos de tierra el aislamiento bloquea picos de alto voltaje y rechaza alto voltaje en modo comuacuten y asiacute protege a los operadores y el valioso equipo de medida
Multiplexado Con el multiplexado un sistema de medida puede enrutar en secuencia muacuteltiples sentildeales a un solo digitalizador ademaacutes de brindar una manera rentable de incrementar la cuenta de canales del sistema Normalmente se necesita multiplexado para todas las aplicaciones de muchos canales
Filtrado El filtrado rechaza ruido no deseado dentro de un cierto rango de frecuencia Casi todas las aplicaciones de adquisicioacuten de datos estaacuten sujetas a ciertos niveles de ruido de 50 oacute 60 Hz producidos por liacuteneas de potencia o maquinaria La mayoriacutea de los acondicionadores de sentildeales incluyen filtros de paso bajo especiacuteficamente disentildeados para brindar maacuteximo rechazo de ruido de 50 a 60 Hz
Excitacioacuten Algunos transductores requieren de excitacioacuten Por ejemplo galgas extensiomeacutetricas termistores y RTDs requieren sentildeales externas de excitacioacuten de voltaje o corriente Las medidas de RTDs y termistores generalmente se toman con una fuente de corriente que convierte la variacioacuten en resistencia a un voltaje que puede ser medido Las galgas extensiomeacutetricas que son dispositivos de muy baja resistencia generalmente son usadas en la configuracioacuten de puente Wheatstone con una fuente de excitacioacuten de voltaje
Compensacioacuten de unioacuten friacutea La compensacioacuten de unioacuten friacutea es una tecnologiacutea que se requiere para medidas exactas de termopares Cada vez que un termopar es conectado a un sistema de adquisicioacuten de datos usted debe saber la temperatura que hay en el punto de conexioacuten (ya que esta unioacuten representa otro termopar al medir y generamente inyecta un desfase a su medida) para calcular la temperatura real que su termopar estaacute midiendo
Strain Gauges son dispositivos semiconductores en los cuales la resistencia varia con la deformacioacuten
GF = (ΔRR)(ΔLL) = (ΔRR)ε El factor de medida GF para los Straing Gauges maacutes comunes es de GF=2
Cual seriacutea el mejor acondicionador de sentildeal para una celda de carga (strain gauge) con resistencia nominal de 3000 Ohms y requiere ser conectado al DAC de un microcontrolador el cual puede realizar conversiones de 0-5 Volts
Es claro que cuando la relacioacuten de R1R2=R3R4 el voltaje de salida es cero
Si estas condiciones se cumplen se dice que el puente esta balanceado
Cualquier cambio en alguna de las resistencias provocara un voltaje diferente de cero en las terminales del puente
iquest Y despueacutes del puente
Los sensores pueden ser clasificados en
Sensores autoexitados Pueden no necesitar fuente externa de tensioacuten o de corriente para poder ser leiacutedos por el sistema (Ejemplo Termopares)
Sensores excitados exteriormente Son
sensores que necesitan fuente de alimentacioacuten (Strain Gauges RTD etc)
ldquoResulta praacutecticamente imposible lograr implementar un ambiente o entorno libre de
ruido eleacutectrico oacute electromagneacuteticordquo pero en la praacutectica existen soluciones para
controlar y eliminar casi completamente el ruido usar cable blindado o de par trenzado promediar la medicioacuten filtrar la sentildeal o hacer una conexioacuten diferencial de bajas sentildeales de tensioacuten al sistema de adquisicioacuten de datos yo control
Para analizar como reducir el ruido y con queacute teacutecnicas primero es conveniente estudiar el origen del mismo y como afecta a la sentildeal del sensor
Ruido de origen capacitivo o acoplamiento
capacitivo baacutesicamente es ruido producido por las cargas electrostaacuteticas este ruido acopla capacitivamente con el sensor con el acondicionador de sentildeal o con el cable que une al sistema de adquisicioacuten de datos
Ruido de origen magneacutetico o acoplamiento magneacutetico Corrientes inducidas que generan interferencias oacute disturbios en los conductores de las sentildeales por eso es importante enviar por bandejas separadas cables de energiacutea y de sentildeal
Lazos de tierra Otras fuentes de transitorios de tensioacuten Ruido
puede aparecer directamente en el cableado de la sentildeal del sensor al sistema de adquisicioacuten de datos como puede ser EMI (Interferencia Electromagneacutetica) la cual proviene principalmente de los radiotransmisores
Blindaje Para disminuir oacute eliminar la interferencia producida por el acoplamiento capacitivo y para ayudar a disminuir la EMI El blindaje tiene que ser conectado a la tierra en el extremo de las liacuteneas de informacioacuten o acondicionador de sentildeal pero tener cuidado de no formar lazos de tierras por lo que solo hay que conectar la tierra en un solo punto
Cable de par trenzado En muchos casos es imposible poner blindaje en un solo punto a tierra por ejemplo cuando el cable tiene blindaje expuesto Juntando los pares y trenzaacutendolos al azar se anulan entre siacute las diferencias e potencial o voltajes inducidos en el cable cuando se el mismo se encuentra en presencia de un campo magneacutetico
Aislacioacuten La aislacioacuten entre las distintas etapas entre las distintas etapas de un sistema de adquisicioacuten de datos Conceptualmente la aislacioacuten se puede definir como la separacioacuten de una sentildeal eleacutectrica de otra para prevenir interacciones no deseadas entre ambas sentildeales
Otra finalidad de la aislacioacuten es la de proteccioacuten de los sistemas de adquisicioacuten de datos
Conexioacuten diferencial Los amplificados operacionales cuando
trabajan con una entrada diferencial suelen tener un muy elevado CMRR que idealmente tenderiacutea a infinito Esto significa que las sentildeales que se inducen por igual a ambos conductores de la entrada del Amplificador Operacional no sean amplificadas de lo Anterior se concluye que otra forma de evitar el ruido es usar acondicionadores de sentildeal con entradas diferenciales o tarjetas de adquisicioacuten de datos con entrada diferencial
Meacutetodos por hardware Filtros pasivos Filtros activos
Meacutetodos por software Meacutetodo de promediacioacuten como el ruido es
aleatorio promediar estos valores estadiacutesticamente como el ruido es aleatorio se eliminaraacute uno con otro
El meacutetodo de promediacioacuten puede eliminar el ruido en proporcioacuten a la raiacutez cuadrada del nuacutemero de muestras promediadas Este tipo de meacutetodo se utiliza para sentildeales de variacioacuten lenta como temperatura humedad presioacuten caudal esfuerzo etc
ADC y DAC
La mayoriacutea de los controladores son implementados en dispositivos digitales
MC computadoras etc
Al tratarse de un sistema digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes
SISTEMA DE CONTROL DIGITAL
DAC ADC
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Los sensores no cambian su salida inmediatamente cuando al entrada cambia existe un tiempo de respuesta en el que el sensor produce la salida
Los teacuterminos repetibilidad y reproducibilidad se utilizan para describir la capacidad del transductor para producir la misma salida despueacutes de aplicar varias veces el mismo valor de entrada
Repetibilidad = ( val Max ndash val Min obtenido)rango total x 100
La estabilidad de un transductor es su capacidad para producir una salida cuando se emplea para medir una entrada constante en un periodo
Cuando un sensor que produce una salida eleacutectrica se vincula con un circuito electroacutenico es necesario conocer la impedancia de salida dado que esta se va a conectar en serie o en paralelo a dicho circuito
El grado de proteccioacuten IP corresponde al grado de proteccioacuten de las envolventes para materiales eleacutectricos seguacuten las normas EN 60 529 y IEC 529
El coacutedigo IP estaacute formado por dos nuacutemeros caracteriacutesticos (por ejemplo IP
55) a los que se puede antildeadir una letra cuando la proteccioacuten real de las
personas contra el acceso a las partes peligrosas sea mejor que la que
indica la primera cifra (por ejemplo IP 20C)
Ponderacioacuten -2-10+1+2 -2 el peor +2 el mejor
Objetivo Importancia
(0-100) Porcentaje Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3
Sensibilidad + 50 9 2 1 1
Rango + 60 11 -1 2 1
Error - 70 13 0 -1 2
Presicioacuten + 65 12 0 0 -1
Exactitud + 50 9 -1 2 -2
Resolucioacuten + 55 10 -1 2 1
Offset - 10 2 -2 1 -1
Linealidad - 75 14 0 1 2
Tiempo de respuesta - 40 7 -2 -2 2
Costo - 80 14 0 -2 -1
TOTALES 555 100 -030 110 050
bullNo lineales bullResolucioacuten bullVariaciones con respecto a T bullMomento para provocar movimiento
Dispositivo que convierte movimiento en una secuencia de pulsos digitales
2-3-1-0 1-3-2-0
iquestQue es un aceleroacutemetro
Un aceleroacutemetro es un tipo de sensor que nos mide aceleraciones lineales Las aceleraciones con estos sensores se suelen medir utilizando la unidad G que no es maacutes que la unidad de referencia de la aceleracioacuten gravitatoria de la tierra
iquestQue es un eje
Un eje es una direccioacuten del espacio Con dos ejes puedes medir un plano con 3 todo el espacio tridimensional
iquestPero entonces que mide un giroscopio
Un giroscopio mide tambieacuten aceleraciones pero angulares vamos la aceleracioacuten de un giro
Yo lo que quiero es medir la orientacioacuten de un objeto iquestentonces que necesito
Con un aceleroacutemetro de tres ejes y suponiendo el objeto en reposo podemos encontrar su orientacioacuten en el espacio ya que sabiendo que esta sujeto a una aceleracioacuten de 1G y con la ayuda de la trigonometriacutea podemos definir su orientacioacuten solo con las tres medidas de los ejes
iquestY para que sirve un giroscopio
Si giramos alrededor de un eje del aceleroacutemetro no nos variaraacute la medida esto no lo mide el aceleroacutemetro los giros los mide el giroscopio
Si combinamos un aceleroacutemetro de 3 ejes con un giroscopio de tres ejes tendremos perfectamente definida la orientacioacuten de el objeto en el espacio y respecto del espacio (tendriacuteamos un IMU de 6 ejes) Si le antildeadimos ademaacutes una bruacutejula digital o magnetoacutemetro de 3 ejes tambieacuten tendremos la orientacioacuten respecto a los polos magneacuteticos Este sistema completo seria un IMU de 9 ejes
Esta placa tiene un aceleroacutemetro ADXL335 de +- 3G de alta calidad junto con unos condensadores de desacoplo para un oacuteptimo funcionamiento
Criterios de seleccioacuten
Acondicionador de sentildeal
Amplificacioacuten Los amplificadores aumentan el nivel de la sentildeal de entrada para igualar el rango del convertidor analoacutegico a digital (ADC) y de esta manera aumentar la resolucioacuten y sensibilidad de las medidas Ademaacutes el usar acondicionamiento de sentildeales externo ubicado cerca del la fuente de sentildeal o transductor mejora el ratio de sentildeal-a-ruido elevando el nivel de sentildeal antes de se vea afectada por el ruido ambiental
Atenuacioacuten Atenuacioacuten el opuesto de amplificacioacuten es necesario cuando los voltajes que seraacuten digitalizados estaacuten fuera del rango de entrada del digitalizador Esta forma de acondicionamiento de sentildeales disminuye la amplitud de la sentildeal de entrada de tal manera que la sentildeal condicionada estaacute dentro del rango ADC La atenuacioacuten es necesaria para medir altos voltajes
Aislamiento Los dispositivos de acondicionamiento de sentildeales aislados pasan la sentildeal de su fuente al dispositivo de medida sin una conexioacuten fiacutesica usando teacutecnicas de transformador oacutepticas o de acoplamiento capacitivo Ademaacutes de romper los lazos de tierra el aislamiento bloquea picos de alto voltaje y rechaza alto voltaje en modo comuacuten y asiacute protege a los operadores y el valioso equipo de medida
Multiplexado Con el multiplexado un sistema de medida puede enrutar en secuencia muacuteltiples sentildeales a un solo digitalizador ademaacutes de brindar una manera rentable de incrementar la cuenta de canales del sistema Normalmente se necesita multiplexado para todas las aplicaciones de muchos canales
Filtrado El filtrado rechaza ruido no deseado dentro de un cierto rango de frecuencia Casi todas las aplicaciones de adquisicioacuten de datos estaacuten sujetas a ciertos niveles de ruido de 50 oacute 60 Hz producidos por liacuteneas de potencia o maquinaria La mayoriacutea de los acondicionadores de sentildeales incluyen filtros de paso bajo especiacuteficamente disentildeados para brindar maacuteximo rechazo de ruido de 50 a 60 Hz
Excitacioacuten Algunos transductores requieren de excitacioacuten Por ejemplo galgas extensiomeacutetricas termistores y RTDs requieren sentildeales externas de excitacioacuten de voltaje o corriente Las medidas de RTDs y termistores generalmente se toman con una fuente de corriente que convierte la variacioacuten en resistencia a un voltaje que puede ser medido Las galgas extensiomeacutetricas que son dispositivos de muy baja resistencia generalmente son usadas en la configuracioacuten de puente Wheatstone con una fuente de excitacioacuten de voltaje
Compensacioacuten de unioacuten friacutea La compensacioacuten de unioacuten friacutea es una tecnologiacutea que se requiere para medidas exactas de termopares Cada vez que un termopar es conectado a un sistema de adquisicioacuten de datos usted debe saber la temperatura que hay en el punto de conexioacuten (ya que esta unioacuten representa otro termopar al medir y generamente inyecta un desfase a su medida) para calcular la temperatura real que su termopar estaacute midiendo
Strain Gauges son dispositivos semiconductores en los cuales la resistencia varia con la deformacioacuten
GF = (ΔRR)(ΔLL) = (ΔRR)ε El factor de medida GF para los Straing Gauges maacutes comunes es de GF=2
Cual seriacutea el mejor acondicionador de sentildeal para una celda de carga (strain gauge) con resistencia nominal de 3000 Ohms y requiere ser conectado al DAC de un microcontrolador el cual puede realizar conversiones de 0-5 Volts
Es claro que cuando la relacioacuten de R1R2=R3R4 el voltaje de salida es cero
Si estas condiciones se cumplen se dice que el puente esta balanceado
Cualquier cambio en alguna de las resistencias provocara un voltaje diferente de cero en las terminales del puente
iquest Y despueacutes del puente
Los sensores pueden ser clasificados en
Sensores autoexitados Pueden no necesitar fuente externa de tensioacuten o de corriente para poder ser leiacutedos por el sistema (Ejemplo Termopares)
Sensores excitados exteriormente Son
sensores que necesitan fuente de alimentacioacuten (Strain Gauges RTD etc)
ldquoResulta praacutecticamente imposible lograr implementar un ambiente o entorno libre de
ruido eleacutectrico oacute electromagneacuteticordquo pero en la praacutectica existen soluciones para
controlar y eliminar casi completamente el ruido usar cable blindado o de par trenzado promediar la medicioacuten filtrar la sentildeal o hacer una conexioacuten diferencial de bajas sentildeales de tensioacuten al sistema de adquisicioacuten de datos yo control
Para analizar como reducir el ruido y con queacute teacutecnicas primero es conveniente estudiar el origen del mismo y como afecta a la sentildeal del sensor
Ruido de origen capacitivo o acoplamiento
capacitivo baacutesicamente es ruido producido por las cargas electrostaacuteticas este ruido acopla capacitivamente con el sensor con el acondicionador de sentildeal o con el cable que une al sistema de adquisicioacuten de datos
Ruido de origen magneacutetico o acoplamiento magneacutetico Corrientes inducidas que generan interferencias oacute disturbios en los conductores de las sentildeales por eso es importante enviar por bandejas separadas cables de energiacutea y de sentildeal
Lazos de tierra Otras fuentes de transitorios de tensioacuten Ruido
puede aparecer directamente en el cableado de la sentildeal del sensor al sistema de adquisicioacuten de datos como puede ser EMI (Interferencia Electromagneacutetica) la cual proviene principalmente de los radiotransmisores
Blindaje Para disminuir oacute eliminar la interferencia producida por el acoplamiento capacitivo y para ayudar a disminuir la EMI El blindaje tiene que ser conectado a la tierra en el extremo de las liacuteneas de informacioacuten o acondicionador de sentildeal pero tener cuidado de no formar lazos de tierras por lo que solo hay que conectar la tierra en un solo punto
Cable de par trenzado En muchos casos es imposible poner blindaje en un solo punto a tierra por ejemplo cuando el cable tiene blindaje expuesto Juntando los pares y trenzaacutendolos al azar se anulan entre siacute las diferencias e potencial o voltajes inducidos en el cable cuando se el mismo se encuentra en presencia de un campo magneacutetico
Aislacioacuten La aislacioacuten entre las distintas etapas entre las distintas etapas de un sistema de adquisicioacuten de datos Conceptualmente la aislacioacuten se puede definir como la separacioacuten de una sentildeal eleacutectrica de otra para prevenir interacciones no deseadas entre ambas sentildeales
Otra finalidad de la aislacioacuten es la de proteccioacuten de los sistemas de adquisicioacuten de datos
Conexioacuten diferencial Los amplificados operacionales cuando
trabajan con una entrada diferencial suelen tener un muy elevado CMRR que idealmente tenderiacutea a infinito Esto significa que las sentildeales que se inducen por igual a ambos conductores de la entrada del Amplificador Operacional no sean amplificadas de lo Anterior se concluye que otra forma de evitar el ruido es usar acondicionadores de sentildeal con entradas diferenciales o tarjetas de adquisicioacuten de datos con entrada diferencial
Meacutetodos por hardware Filtros pasivos Filtros activos
Meacutetodos por software Meacutetodo de promediacioacuten como el ruido es
aleatorio promediar estos valores estadiacutesticamente como el ruido es aleatorio se eliminaraacute uno con otro
El meacutetodo de promediacioacuten puede eliminar el ruido en proporcioacuten a la raiacutez cuadrada del nuacutemero de muestras promediadas Este tipo de meacutetodo se utiliza para sentildeales de variacioacuten lenta como temperatura humedad presioacuten caudal esfuerzo etc
ADC y DAC
La mayoriacutea de los controladores son implementados en dispositivos digitales
MC computadoras etc
Al tratarse de un sistema digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes
SISTEMA DE CONTROL DIGITAL
DAC ADC
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Los teacuterminos repetibilidad y reproducibilidad se utilizan para describir la capacidad del transductor para producir la misma salida despueacutes de aplicar varias veces el mismo valor de entrada
Repetibilidad = ( val Max ndash val Min obtenido)rango total x 100
La estabilidad de un transductor es su capacidad para producir una salida cuando se emplea para medir una entrada constante en un periodo
Cuando un sensor que produce una salida eleacutectrica se vincula con un circuito electroacutenico es necesario conocer la impedancia de salida dado que esta se va a conectar en serie o en paralelo a dicho circuito
El grado de proteccioacuten IP corresponde al grado de proteccioacuten de las envolventes para materiales eleacutectricos seguacuten las normas EN 60 529 y IEC 529
El coacutedigo IP estaacute formado por dos nuacutemeros caracteriacutesticos (por ejemplo IP
55) a los que se puede antildeadir una letra cuando la proteccioacuten real de las
personas contra el acceso a las partes peligrosas sea mejor que la que
indica la primera cifra (por ejemplo IP 20C)
Ponderacioacuten -2-10+1+2 -2 el peor +2 el mejor
Objetivo Importancia
(0-100) Porcentaje Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3
Sensibilidad + 50 9 2 1 1
Rango + 60 11 -1 2 1
Error - 70 13 0 -1 2
Presicioacuten + 65 12 0 0 -1
Exactitud + 50 9 -1 2 -2
Resolucioacuten + 55 10 -1 2 1
Offset - 10 2 -2 1 -1
Linealidad - 75 14 0 1 2
Tiempo de respuesta - 40 7 -2 -2 2
Costo - 80 14 0 -2 -1
TOTALES 555 100 -030 110 050
bullNo lineales bullResolucioacuten bullVariaciones con respecto a T bullMomento para provocar movimiento
Dispositivo que convierte movimiento en una secuencia de pulsos digitales
2-3-1-0 1-3-2-0
iquestQue es un aceleroacutemetro
Un aceleroacutemetro es un tipo de sensor que nos mide aceleraciones lineales Las aceleraciones con estos sensores se suelen medir utilizando la unidad G que no es maacutes que la unidad de referencia de la aceleracioacuten gravitatoria de la tierra
iquestQue es un eje
Un eje es una direccioacuten del espacio Con dos ejes puedes medir un plano con 3 todo el espacio tridimensional
iquestPero entonces que mide un giroscopio
Un giroscopio mide tambieacuten aceleraciones pero angulares vamos la aceleracioacuten de un giro
Yo lo que quiero es medir la orientacioacuten de un objeto iquestentonces que necesito
Con un aceleroacutemetro de tres ejes y suponiendo el objeto en reposo podemos encontrar su orientacioacuten en el espacio ya que sabiendo que esta sujeto a una aceleracioacuten de 1G y con la ayuda de la trigonometriacutea podemos definir su orientacioacuten solo con las tres medidas de los ejes
iquestY para que sirve un giroscopio
Si giramos alrededor de un eje del aceleroacutemetro no nos variaraacute la medida esto no lo mide el aceleroacutemetro los giros los mide el giroscopio
Si combinamos un aceleroacutemetro de 3 ejes con un giroscopio de tres ejes tendremos perfectamente definida la orientacioacuten de el objeto en el espacio y respecto del espacio (tendriacuteamos un IMU de 6 ejes) Si le antildeadimos ademaacutes una bruacutejula digital o magnetoacutemetro de 3 ejes tambieacuten tendremos la orientacioacuten respecto a los polos magneacuteticos Este sistema completo seria un IMU de 9 ejes
Esta placa tiene un aceleroacutemetro ADXL335 de +- 3G de alta calidad junto con unos condensadores de desacoplo para un oacuteptimo funcionamiento
Criterios de seleccioacuten
Acondicionador de sentildeal
Amplificacioacuten Los amplificadores aumentan el nivel de la sentildeal de entrada para igualar el rango del convertidor analoacutegico a digital (ADC) y de esta manera aumentar la resolucioacuten y sensibilidad de las medidas Ademaacutes el usar acondicionamiento de sentildeales externo ubicado cerca del la fuente de sentildeal o transductor mejora el ratio de sentildeal-a-ruido elevando el nivel de sentildeal antes de se vea afectada por el ruido ambiental
Atenuacioacuten Atenuacioacuten el opuesto de amplificacioacuten es necesario cuando los voltajes que seraacuten digitalizados estaacuten fuera del rango de entrada del digitalizador Esta forma de acondicionamiento de sentildeales disminuye la amplitud de la sentildeal de entrada de tal manera que la sentildeal condicionada estaacute dentro del rango ADC La atenuacioacuten es necesaria para medir altos voltajes
Aislamiento Los dispositivos de acondicionamiento de sentildeales aislados pasan la sentildeal de su fuente al dispositivo de medida sin una conexioacuten fiacutesica usando teacutecnicas de transformador oacutepticas o de acoplamiento capacitivo Ademaacutes de romper los lazos de tierra el aislamiento bloquea picos de alto voltaje y rechaza alto voltaje en modo comuacuten y asiacute protege a los operadores y el valioso equipo de medida
Multiplexado Con el multiplexado un sistema de medida puede enrutar en secuencia muacuteltiples sentildeales a un solo digitalizador ademaacutes de brindar una manera rentable de incrementar la cuenta de canales del sistema Normalmente se necesita multiplexado para todas las aplicaciones de muchos canales
Filtrado El filtrado rechaza ruido no deseado dentro de un cierto rango de frecuencia Casi todas las aplicaciones de adquisicioacuten de datos estaacuten sujetas a ciertos niveles de ruido de 50 oacute 60 Hz producidos por liacuteneas de potencia o maquinaria La mayoriacutea de los acondicionadores de sentildeales incluyen filtros de paso bajo especiacuteficamente disentildeados para brindar maacuteximo rechazo de ruido de 50 a 60 Hz
Excitacioacuten Algunos transductores requieren de excitacioacuten Por ejemplo galgas extensiomeacutetricas termistores y RTDs requieren sentildeales externas de excitacioacuten de voltaje o corriente Las medidas de RTDs y termistores generalmente se toman con una fuente de corriente que convierte la variacioacuten en resistencia a un voltaje que puede ser medido Las galgas extensiomeacutetricas que son dispositivos de muy baja resistencia generalmente son usadas en la configuracioacuten de puente Wheatstone con una fuente de excitacioacuten de voltaje
Compensacioacuten de unioacuten friacutea La compensacioacuten de unioacuten friacutea es una tecnologiacutea que se requiere para medidas exactas de termopares Cada vez que un termopar es conectado a un sistema de adquisicioacuten de datos usted debe saber la temperatura que hay en el punto de conexioacuten (ya que esta unioacuten representa otro termopar al medir y generamente inyecta un desfase a su medida) para calcular la temperatura real que su termopar estaacute midiendo
Strain Gauges son dispositivos semiconductores en los cuales la resistencia varia con la deformacioacuten
GF = (ΔRR)(ΔLL) = (ΔRR)ε El factor de medida GF para los Straing Gauges maacutes comunes es de GF=2
Cual seriacutea el mejor acondicionador de sentildeal para una celda de carga (strain gauge) con resistencia nominal de 3000 Ohms y requiere ser conectado al DAC de un microcontrolador el cual puede realizar conversiones de 0-5 Volts
Es claro que cuando la relacioacuten de R1R2=R3R4 el voltaje de salida es cero
Si estas condiciones se cumplen se dice que el puente esta balanceado
Cualquier cambio en alguna de las resistencias provocara un voltaje diferente de cero en las terminales del puente
iquest Y despueacutes del puente
Los sensores pueden ser clasificados en
Sensores autoexitados Pueden no necesitar fuente externa de tensioacuten o de corriente para poder ser leiacutedos por el sistema (Ejemplo Termopares)
Sensores excitados exteriormente Son
sensores que necesitan fuente de alimentacioacuten (Strain Gauges RTD etc)
ldquoResulta praacutecticamente imposible lograr implementar un ambiente o entorno libre de
ruido eleacutectrico oacute electromagneacuteticordquo pero en la praacutectica existen soluciones para
controlar y eliminar casi completamente el ruido usar cable blindado o de par trenzado promediar la medicioacuten filtrar la sentildeal o hacer una conexioacuten diferencial de bajas sentildeales de tensioacuten al sistema de adquisicioacuten de datos yo control
Para analizar como reducir el ruido y con queacute teacutecnicas primero es conveniente estudiar el origen del mismo y como afecta a la sentildeal del sensor
Ruido de origen capacitivo o acoplamiento
capacitivo baacutesicamente es ruido producido por las cargas electrostaacuteticas este ruido acopla capacitivamente con el sensor con el acondicionador de sentildeal o con el cable que une al sistema de adquisicioacuten de datos
Ruido de origen magneacutetico o acoplamiento magneacutetico Corrientes inducidas que generan interferencias oacute disturbios en los conductores de las sentildeales por eso es importante enviar por bandejas separadas cables de energiacutea y de sentildeal
Lazos de tierra Otras fuentes de transitorios de tensioacuten Ruido
puede aparecer directamente en el cableado de la sentildeal del sensor al sistema de adquisicioacuten de datos como puede ser EMI (Interferencia Electromagneacutetica) la cual proviene principalmente de los radiotransmisores
Blindaje Para disminuir oacute eliminar la interferencia producida por el acoplamiento capacitivo y para ayudar a disminuir la EMI El blindaje tiene que ser conectado a la tierra en el extremo de las liacuteneas de informacioacuten o acondicionador de sentildeal pero tener cuidado de no formar lazos de tierras por lo que solo hay que conectar la tierra en un solo punto
Cable de par trenzado En muchos casos es imposible poner blindaje en un solo punto a tierra por ejemplo cuando el cable tiene blindaje expuesto Juntando los pares y trenzaacutendolos al azar se anulan entre siacute las diferencias e potencial o voltajes inducidos en el cable cuando se el mismo se encuentra en presencia de un campo magneacutetico
Aislacioacuten La aislacioacuten entre las distintas etapas entre las distintas etapas de un sistema de adquisicioacuten de datos Conceptualmente la aislacioacuten se puede definir como la separacioacuten de una sentildeal eleacutectrica de otra para prevenir interacciones no deseadas entre ambas sentildeales
Otra finalidad de la aislacioacuten es la de proteccioacuten de los sistemas de adquisicioacuten de datos
Conexioacuten diferencial Los amplificados operacionales cuando
trabajan con una entrada diferencial suelen tener un muy elevado CMRR que idealmente tenderiacutea a infinito Esto significa que las sentildeales que se inducen por igual a ambos conductores de la entrada del Amplificador Operacional no sean amplificadas de lo Anterior se concluye que otra forma de evitar el ruido es usar acondicionadores de sentildeal con entradas diferenciales o tarjetas de adquisicioacuten de datos con entrada diferencial
Meacutetodos por hardware Filtros pasivos Filtros activos
Meacutetodos por software Meacutetodo de promediacioacuten como el ruido es
aleatorio promediar estos valores estadiacutesticamente como el ruido es aleatorio se eliminaraacute uno con otro
El meacutetodo de promediacioacuten puede eliminar el ruido en proporcioacuten a la raiacutez cuadrada del nuacutemero de muestras promediadas Este tipo de meacutetodo se utiliza para sentildeales de variacioacuten lenta como temperatura humedad presioacuten caudal esfuerzo etc
ADC y DAC
La mayoriacutea de los controladores son implementados en dispositivos digitales
MC computadoras etc
Al tratarse de un sistema digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes
SISTEMA DE CONTROL DIGITAL
DAC ADC
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
La estabilidad de un transductor es su capacidad para producir una salida cuando se emplea para medir una entrada constante en un periodo
Cuando un sensor que produce una salida eleacutectrica se vincula con un circuito electroacutenico es necesario conocer la impedancia de salida dado que esta se va a conectar en serie o en paralelo a dicho circuito
El grado de proteccioacuten IP corresponde al grado de proteccioacuten de las envolventes para materiales eleacutectricos seguacuten las normas EN 60 529 y IEC 529
El coacutedigo IP estaacute formado por dos nuacutemeros caracteriacutesticos (por ejemplo IP
55) a los que se puede antildeadir una letra cuando la proteccioacuten real de las
personas contra el acceso a las partes peligrosas sea mejor que la que
indica la primera cifra (por ejemplo IP 20C)
Ponderacioacuten -2-10+1+2 -2 el peor +2 el mejor
Objetivo Importancia
(0-100) Porcentaje Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3
Sensibilidad + 50 9 2 1 1
Rango + 60 11 -1 2 1
Error - 70 13 0 -1 2
Presicioacuten + 65 12 0 0 -1
Exactitud + 50 9 -1 2 -2
Resolucioacuten + 55 10 -1 2 1
Offset - 10 2 -2 1 -1
Linealidad - 75 14 0 1 2
Tiempo de respuesta - 40 7 -2 -2 2
Costo - 80 14 0 -2 -1
TOTALES 555 100 -030 110 050
bullNo lineales bullResolucioacuten bullVariaciones con respecto a T bullMomento para provocar movimiento
Dispositivo que convierte movimiento en una secuencia de pulsos digitales
2-3-1-0 1-3-2-0
iquestQue es un aceleroacutemetro
Un aceleroacutemetro es un tipo de sensor que nos mide aceleraciones lineales Las aceleraciones con estos sensores se suelen medir utilizando la unidad G que no es maacutes que la unidad de referencia de la aceleracioacuten gravitatoria de la tierra
iquestQue es un eje
Un eje es una direccioacuten del espacio Con dos ejes puedes medir un plano con 3 todo el espacio tridimensional
iquestPero entonces que mide un giroscopio
Un giroscopio mide tambieacuten aceleraciones pero angulares vamos la aceleracioacuten de un giro
Yo lo que quiero es medir la orientacioacuten de un objeto iquestentonces que necesito
Con un aceleroacutemetro de tres ejes y suponiendo el objeto en reposo podemos encontrar su orientacioacuten en el espacio ya que sabiendo que esta sujeto a una aceleracioacuten de 1G y con la ayuda de la trigonometriacutea podemos definir su orientacioacuten solo con las tres medidas de los ejes
iquestY para que sirve un giroscopio
Si giramos alrededor de un eje del aceleroacutemetro no nos variaraacute la medida esto no lo mide el aceleroacutemetro los giros los mide el giroscopio
Si combinamos un aceleroacutemetro de 3 ejes con un giroscopio de tres ejes tendremos perfectamente definida la orientacioacuten de el objeto en el espacio y respecto del espacio (tendriacuteamos un IMU de 6 ejes) Si le antildeadimos ademaacutes una bruacutejula digital o magnetoacutemetro de 3 ejes tambieacuten tendremos la orientacioacuten respecto a los polos magneacuteticos Este sistema completo seria un IMU de 9 ejes
Esta placa tiene un aceleroacutemetro ADXL335 de +- 3G de alta calidad junto con unos condensadores de desacoplo para un oacuteptimo funcionamiento
Criterios de seleccioacuten
Acondicionador de sentildeal
Amplificacioacuten Los amplificadores aumentan el nivel de la sentildeal de entrada para igualar el rango del convertidor analoacutegico a digital (ADC) y de esta manera aumentar la resolucioacuten y sensibilidad de las medidas Ademaacutes el usar acondicionamiento de sentildeales externo ubicado cerca del la fuente de sentildeal o transductor mejora el ratio de sentildeal-a-ruido elevando el nivel de sentildeal antes de se vea afectada por el ruido ambiental
Atenuacioacuten Atenuacioacuten el opuesto de amplificacioacuten es necesario cuando los voltajes que seraacuten digitalizados estaacuten fuera del rango de entrada del digitalizador Esta forma de acondicionamiento de sentildeales disminuye la amplitud de la sentildeal de entrada de tal manera que la sentildeal condicionada estaacute dentro del rango ADC La atenuacioacuten es necesaria para medir altos voltajes
Aislamiento Los dispositivos de acondicionamiento de sentildeales aislados pasan la sentildeal de su fuente al dispositivo de medida sin una conexioacuten fiacutesica usando teacutecnicas de transformador oacutepticas o de acoplamiento capacitivo Ademaacutes de romper los lazos de tierra el aislamiento bloquea picos de alto voltaje y rechaza alto voltaje en modo comuacuten y asiacute protege a los operadores y el valioso equipo de medida
Multiplexado Con el multiplexado un sistema de medida puede enrutar en secuencia muacuteltiples sentildeales a un solo digitalizador ademaacutes de brindar una manera rentable de incrementar la cuenta de canales del sistema Normalmente se necesita multiplexado para todas las aplicaciones de muchos canales
Filtrado El filtrado rechaza ruido no deseado dentro de un cierto rango de frecuencia Casi todas las aplicaciones de adquisicioacuten de datos estaacuten sujetas a ciertos niveles de ruido de 50 oacute 60 Hz producidos por liacuteneas de potencia o maquinaria La mayoriacutea de los acondicionadores de sentildeales incluyen filtros de paso bajo especiacuteficamente disentildeados para brindar maacuteximo rechazo de ruido de 50 a 60 Hz
Excitacioacuten Algunos transductores requieren de excitacioacuten Por ejemplo galgas extensiomeacutetricas termistores y RTDs requieren sentildeales externas de excitacioacuten de voltaje o corriente Las medidas de RTDs y termistores generalmente se toman con una fuente de corriente que convierte la variacioacuten en resistencia a un voltaje que puede ser medido Las galgas extensiomeacutetricas que son dispositivos de muy baja resistencia generalmente son usadas en la configuracioacuten de puente Wheatstone con una fuente de excitacioacuten de voltaje
Compensacioacuten de unioacuten friacutea La compensacioacuten de unioacuten friacutea es una tecnologiacutea que se requiere para medidas exactas de termopares Cada vez que un termopar es conectado a un sistema de adquisicioacuten de datos usted debe saber la temperatura que hay en el punto de conexioacuten (ya que esta unioacuten representa otro termopar al medir y generamente inyecta un desfase a su medida) para calcular la temperatura real que su termopar estaacute midiendo
Strain Gauges son dispositivos semiconductores en los cuales la resistencia varia con la deformacioacuten
GF = (ΔRR)(ΔLL) = (ΔRR)ε El factor de medida GF para los Straing Gauges maacutes comunes es de GF=2
Cual seriacutea el mejor acondicionador de sentildeal para una celda de carga (strain gauge) con resistencia nominal de 3000 Ohms y requiere ser conectado al DAC de un microcontrolador el cual puede realizar conversiones de 0-5 Volts
Es claro que cuando la relacioacuten de R1R2=R3R4 el voltaje de salida es cero
Si estas condiciones se cumplen se dice que el puente esta balanceado
Cualquier cambio en alguna de las resistencias provocara un voltaje diferente de cero en las terminales del puente
iquest Y despueacutes del puente
Los sensores pueden ser clasificados en
Sensores autoexitados Pueden no necesitar fuente externa de tensioacuten o de corriente para poder ser leiacutedos por el sistema (Ejemplo Termopares)
Sensores excitados exteriormente Son
sensores que necesitan fuente de alimentacioacuten (Strain Gauges RTD etc)
ldquoResulta praacutecticamente imposible lograr implementar un ambiente o entorno libre de
ruido eleacutectrico oacute electromagneacuteticordquo pero en la praacutectica existen soluciones para
controlar y eliminar casi completamente el ruido usar cable blindado o de par trenzado promediar la medicioacuten filtrar la sentildeal o hacer una conexioacuten diferencial de bajas sentildeales de tensioacuten al sistema de adquisicioacuten de datos yo control
Para analizar como reducir el ruido y con queacute teacutecnicas primero es conveniente estudiar el origen del mismo y como afecta a la sentildeal del sensor
Ruido de origen capacitivo o acoplamiento
capacitivo baacutesicamente es ruido producido por las cargas electrostaacuteticas este ruido acopla capacitivamente con el sensor con el acondicionador de sentildeal o con el cable que une al sistema de adquisicioacuten de datos
Ruido de origen magneacutetico o acoplamiento magneacutetico Corrientes inducidas que generan interferencias oacute disturbios en los conductores de las sentildeales por eso es importante enviar por bandejas separadas cables de energiacutea y de sentildeal
Lazos de tierra Otras fuentes de transitorios de tensioacuten Ruido
puede aparecer directamente en el cableado de la sentildeal del sensor al sistema de adquisicioacuten de datos como puede ser EMI (Interferencia Electromagneacutetica) la cual proviene principalmente de los radiotransmisores
Blindaje Para disminuir oacute eliminar la interferencia producida por el acoplamiento capacitivo y para ayudar a disminuir la EMI El blindaje tiene que ser conectado a la tierra en el extremo de las liacuteneas de informacioacuten o acondicionador de sentildeal pero tener cuidado de no formar lazos de tierras por lo que solo hay que conectar la tierra en un solo punto
Cable de par trenzado En muchos casos es imposible poner blindaje en un solo punto a tierra por ejemplo cuando el cable tiene blindaje expuesto Juntando los pares y trenzaacutendolos al azar se anulan entre siacute las diferencias e potencial o voltajes inducidos en el cable cuando se el mismo se encuentra en presencia de un campo magneacutetico
Aislacioacuten La aislacioacuten entre las distintas etapas entre las distintas etapas de un sistema de adquisicioacuten de datos Conceptualmente la aislacioacuten se puede definir como la separacioacuten de una sentildeal eleacutectrica de otra para prevenir interacciones no deseadas entre ambas sentildeales
Otra finalidad de la aislacioacuten es la de proteccioacuten de los sistemas de adquisicioacuten de datos
Conexioacuten diferencial Los amplificados operacionales cuando
trabajan con una entrada diferencial suelen tener un muy elevado CMRR que idealmente tenderiacutea a infinito Esto significa que las sentildeales que se inducen por igual a ambos conductores de la entrada del Amplificador Operacional no sean amplificadas de lo Anterior se concluye que otra forma de evitar el ruido es usar acondicionadores de sentildeal con entradas diferenciales o tarjetas de adquisicioacuten de datos con entrada diferencial
Meacutetodos por hardware Filtros pasivos Filtros activos
Meacutetodos por software Meacutetodo de promediacioacuten como el ruido es
aleatorio promediar estos valores estadiacutesticamente como el ruido es aleatorio se eliminaraacute uno con otro
El meacutetodo de promediacioacuten puede eliminar el ruido en proporcioacuten a la raiacutez cuadrada del nuacutemero de muestras promediadas Este tipo de meacutetodo se utiliza para sentildeales de variacioacuten lenta como temperatura humedad presioacuten caudal esfuerzo etc
ADC y DAC
La mayoriacutea de los controladores son implementados en dispositivos digitales
MC computadoras etc
Al tratarse de un sistema digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes
SISTEMA DE CONTROL DIGITAL
DAC ADC
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Cuando un sensor que produce una salida eleacutectrica se vincula con un circuito electroacutenico es necesario conocer la impedancia de salida dado que esta se va a conectar en serie o en paralelo a dicho circuito
El grado de proteccioacuten IP corresponde al grado de proteccioacuten de las envolventes para materiales eleacutectricos seguacuten las normas EN 60 529 y IEC 529
El coacutedigo IP estaacute formado por dos nuacutemeros caracteriacutesticos (por ejemplo IP
55) a los que se puede antildeadir una letra cuando la proteccioacuten real de las
personas contra el acceso a las partes peligrosas sea mejor que la que
indica la primera cifra (por ejemplo IP 20C)
Ponderacioacuten -2-10+1+2 -2 el peor +2 el mejor
Objetivo Importancia
(0-100) Porcentaje Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3
Sensibilidad + 50 9 2 1 1
Rango + 60 11 -1 2 1
Error - 70 13 0 -1 2
Presicioacuten + 65 12 0 0 -1
Exactitud + 50 9 -1 2 -2
Resolucioacuten + 55 10 -1 2 1
Offset - 10 2 -2 1 -1
Linealidad - 75 14 0 1 2
Tiempo de respuesta - 40 7 -2 -2 2
Costo - 80 14 0 -2 -1
TOTALES 555 100 -030 110 050
bullNo lineales bullResolucioacuten bullVariaciones con respecto a T bullMomento para provocar movimiento
Dispositivo que convierte movimiento en una secuencia de pulsos digitales
2-3-1-0 1-3-2-0
iquestQue es un aceleroacutemetro
Un aceleroacutemetro es un tipo de sensor que nos mide aceleraciones lineales Las aceleraciones con estos sensores se suelen medir utilizando la unidad G que no es maacutes que la unidad de referencia de la aceleracioacuten gravitatoria de la tierra
iquestQue es un eje
Un eje es una direccioacuten del espacio Con dos ejes puedes medir un plano con 3 todo el espacio tridimensional
iquestPero entonces que mide un giroscopio
Un giroscopio mide tambieacuten aceleraciones pero angulares vamos la aceleracioacuten de un giro
Yo lo que quiero es medir la orientacioacuten de un objeto iquestentonces que necesito
Con un aceleroacutemetro de tres ejes y suponiendo el objeto en reposo podemos encontrar su orientacioacuten en el espacio ya que sabiendo que esta sujeto a una aceleracioacuten de 1G y con la ayuda de la trigonometriacutea podemos definir su orientacioacuten solo con las tres medidas de los ejes
iquestY para que sirve un giroscopio
Si giramos alrededor de un eje del aceleroacutemetro no nos variaraacute la medida esto no lo mide el aceleroacutemetro los giros los mide el giroscopio
Si combinamos un aceleroacutemetro de 3 ejes con un giroscopio de tres ejes tendremos perfectamente definida la orientacioacuten de el objeto en el espacio y respecto del espacio (tendriacuteamos un IMU de 6 ejes) Si le antildeadimos ademaacutes una bruacutejula digital o magnetoacutemetro de 3 ejes tambieacuten tendremos la orientacioacuten respecto a los polos magneacuteticos Este sistema completo seria un IMU de 9 ejes
Esta placa tiene un aceleroacutemetro ADXL335 de +- 3G de alta calidad junto con unos condensadores de desacoplo para un oacuteptimo funcionamiento
Criterios de seleccioacuten
Acondicionador de sentildeal
Amplificacioacuten Los amplificadores aumentan el nivel de la sentildeal de entrada para igualar el rango del convertidor analoacutegico a digital (ADC) y de esta manera aumentar la resolucioacuten y sensibilidad de las medidas Ademaacutes el usar acondicionamiento de sentildeales externo ubicado cerca del la fuente de sentildeal o transductor mejora el ratio de sentildeal-a-ruido elevando el nivel de sentildeal antes de se vea afectada por el ruido ambiental
Atenuacioacuten Atenuacioacuten el opuesto de amplificacioacuten es necesario cuando los voltajes que seraacuten digitalizados estaacuten fuera del rango de entrada del digitalizador Esta forma de acondicionamiento de sentildeales disminuye la amplitud de la sentildeal de entrada de tal manera que la sentildeal condicionada estaacute dentro del rango ADC La atenuacioacuten es necesaria para medir altos voltajes
Aislamiento Los dispositivos de acondicionamiento de sentildeales aislados pasan la sentildeal de su fuente al dispositivo de medida sin una conexioacuten fiacutesica usando teacutecnicas de transformador oacutepticas o de acoplamiento capacitivo Ademaacutes de romper los lazos de tierra el aislamiento bloquea picos de alto voltaje y rechaza alto voltaje en modo comuacuten y asiacute protege a los operadores y el valioso equipo de medida
Multiplexado Con el multiplexado un sistema de medida puede enrutar en secuencia muacuteltiples sentildeales a un solo digitalizador ademaacutes de brindar una manera rentable de incrementar la cuenta de canales del sistema Normalmente se necesita multiplexado para todas las aplicaciones de muchos canales
Filtrado El filtrado rechaza ruido no deseado dentro de un cierto rango de frecuencia Casi todas las aplicaciones de adquisicioacuten de datos estaacuten sujetas a ciertos niveles de ruido de 50 oacute 60 Hz producidos por liacuteneas de potencia o maquinaria La mayoriacutea de los acondicionadores de sentildeales incluyen filtros de paso bajo especiacuteficamente disentildeados para brindar maacuteximo rechazo de ruido de 50 a 60 Hz
Excitacioacuten Algunos transductores requieren de excitacioacuten Por ejemplo galgas extensiomeacutetricas termistores y RTDs requieren sentildeales externas de excitacioacuten de voltaje o corriente Las medidas de RTDs y termistores generalmente se toman con una fuente de corriente que convierte la variacioacuten en resistencia a un voltaje que puede ser medido Las galgas extensiomeacutetricas que son dispositivos de muy baja resistencia generalmente son usadas en la configuracioacuten de puente Wheatstone con una fuente de excitacioacuten de voltaje
Compensacioacuten de unioacuten friacutea La compensacioacuten de unioacuten friacutea es una tecnologiacutea que se requiere para medidas exactas de termopares Cada vez que un termopar es conectado a un sistema de adquisicioacuten de datos usted debe saber la temperatura que hay en el punto de conexioacuten (ya que esta unioacuten representa otro termopar al medir y generamente inyecta un desfase a su medida) para calcular la temperatura real que su termopar estaacute midiendo
Strain Gauges son dispositivos semiconductores en los cuales la resistencia varia con la deformacioacuten
GF = (ΔRR)(ΔLL) = (ΔRR)ε El factor de medida GF para los Straing Gauges maacutes comunes es de GF=2
Cual seriacutea el mejor acondicionador de sentildeal para una celda de carga (strain gauge) con resistencia nominal de 3000 Ohms y requiere ser conectado al DAC de un microcontrolador el cual puede realizar conversiones de 0-5 Volts
Es claro que cuando la relacioacuten de R1R2=R3R4 el voltaje de salida es cero
Si estas condiciones se cumplen se dice que el puente esta balanceado
Cualquier cambio en alguna de las resistencias provocara un voltaje diferente de cero en las terminales del puente
iquest Y despueacutes del puente
Los sensores pueden ser clasificados en
Sensores autoexitados Pueden no necesitar fuente externa de tensioacuten o de corriente para poder ser leiacutedos por el sistema (Ejemplo Termopares)
Sensores excitados exteriormente Son
sensores que necesitan fuente de alimentacioacuten (Strain Gauges RTD etc)
ldquoResulta praacutecticamente imposible lograr implementar un ambiente o entorno libre de
ruido eleacutectrico oacute electromagneacuteticordquo pero en la praacutectica existen soluciones para
controlar y eliminar casi completamente el ruido usar cable blindado o de par trenzado promediar la medicioacuten filtrar la sentildeal o hacer una conexioacuten diferencial de bajas sentildeales de tensioacuten al sistema de adquisicioacuten de datos yo control
Para analizar como reducir el ruido y con queacute teacutecnicas primero es conveniente estudiar el origen del mismo y como afecta a la sentildeal del sensor
Ruido de origen capacitivo o acoplamiento
capacitivo baacutesicamente es ruido producido por las cargas electrostaacuteticas este ruido acopla capacitivamente con el sensor con el acondicionador de sentildeal o con el cable que une al sistema de adquisicioacuten de datos
Ruido de origen magneacutetico o acoplamiento magneacutetico Corrientes inducidas que generan interferencias oacute disturbios en los conductores de las sentildeales por eso es importante enviar por bandejas separadas cables de energiacutea y de sentildeal
Lazos de tierra Otras fuentes de transitorios de tensioacuten Ruido
puede aparecer directamente en el cableado de la sentildeal del sensor al sistema de adquisicioacuten de datos como puede ser EMI (Interferencia Electromagneacutetica) la cual proviene principalmente de los radiotransmisores
Blindaje Para disminuir oacute eliminar la interferencia producida por el acoplamiento capacitivo y para ayudar a disminuir la EMI El blindaje tiene que ser conectado a la tierra en el extremo de las liacuteneas de informacioacuten o acondicionador de sentildeal pero tener cuidado de no formar lazos de tierras por lo que solo hay que conectar la tierra en un solo punto
Cable de par trenzado En muchos casos es imposible poner blindaje en un solo punto a tierra por ejemplo cuando el cable tiene blindaje expuesto Juntando los pares y trenzaacutendolos al azar se anulan entre siacute las diferencias e potencial o voltajes inducidos en el cable cuando se el mismo se encuentra en presencia de un campo magneacutetico
Aislacioacuten La aislacioacuten entre las distintas etapas entre las distintas etapas de un sistema de adquisicioacuten de datos Conceptualmente la aislacioacuten se puede definir como la separacioacuten de una sentildeal eleacutectrica de otra para prevenir interacciones no deseadas entre ambas sentildeales
Otra finalidad de la aislacioacuten es la de proteccioacuten de los sistemas de adquisicioacuten de datos
Conexioacuten diferencial Los amplificados operacionales cuando
trabajan con una entrada diferencial suelen tener un muy elevado CMRR que idealmente tenderiacutea a infinito Esto significa que las sentildeales que se inducen por igual a ambos conductores de la entrada del Amplificador Operacional no sean amplificadas de lo Anterior se concluye que otra forma de evitar el ruido es usar acondicionadores de sentildeal con entradas diferenciales o tarjetas de adquisicioacuten de datos con entrada diferencial
Meacutetodos por hardware Filtros pasivos Filtros activos
Meacutetodos por software Meacutetodo de promediacioacuten como el ruido es
aleatorio promediar estos valores estadiacutesticamente como el ruido es aleatorio se eliminaraacute uno con otro
El meacutetodo de promediacioacuten puede eliminar el ruido en proporcioacuten a la raiacutez cuadrada del nuacutemero de muestras promediadas Este tipo de meacutetodo se utiliza para sentildeales de variacioacuten lenta como temperatura humedad presioacuten caudal esfuerzo etc
ADC y DAC
La mayoriacutea de los controladores son implementados en dispositivos digitales
MC computadoras etc
Al tratarse de un sistema digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes
SISTEMA DE CONTROL DIGITAL
DAC ADC
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
El grado de proteccioacuten IP corresponde al grado de proteccioacuten de las envolventes para materiales eleacutectricos seguacuten las normas EN 60 529 y IEC 529
El coacutedigo IP estaacute formado por dos nuacutemeros caracteriacutesticos (por ejemplo IP
55) a los que se puede antildeadir una letra cuando la proteccioacuten real de las
personas contra el acceso a las partes peligrosas sea mejor que la que
indica la primera cifra (por ejemplo IP 20C)
Ponderacioacuten -2-10+1+2 -2 el peor +2 el mejor
Objetivo Importancia
(0-100) Porcentaje Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3
Sensibilidad + 50 9 2 1 1
Rango + 60 11 -1 2 1
Error - 70 13 0 -1 2
Presicioacuten + 65 12 0 0 -1
Exactitud + 50 9 -1 2 -2
Resolucioacuten + 55 10 -1 2 1
Offset - 10 2 -2 1 -1
Linealidad - 75 14 0 1 2
Tiempo de respuesta - 40 7 -2 -2 2
Costo - 80 14 0 -2 -1
TOTALES 555 100 -030 110 050
bullNo lineales bullResolucioacuten bullVariaciones con respecto a T bullMomento para provocar movimiento
Dispositivo que convierte movimiento en una secuencia de pulsos digitales
2-3-1-0 1-3-2-0
iquestQue es un aceleroacutemetro
Un aceleroacutemetro es un tipo de sensor que nos mide aceleraciones lineales Las aceleraciones con estos sensores se suelen medir utilizando la unidad G que no es maacutes que la unidad de referencia de la aceleracioacuten gravitatoria de la tierra
iquestQue es un eje
Un eje es una direccioacuten del espacio Con dos ejes puedes medir un plano con 3 todo el espacio tridimensional
iquestPero entonces que mide un giroscopio
Un giroscopio mide tambieacuten aceleraciones pero angulares vamos la aceleracioacuten de un giro
Yo lo que quiero es medir la orientacioacuten de un objeto iquestentonces que necesito
Con un aceleroacutemetro de tres ejes y suponiendo el objeto en reposo podemos encontrar su orientacioacuten en el espacio ya que sabiendo que esta sujeto a una aceleracioacuten de 1G y con la ayuda de la trigonometriacutea podemos definir su orientacioacuten solo con las tres medidas de los ejes
iquestY para que sirve un giroscopio
Si giramos alrededor de un eje del aceleroacutemetro no nos variaraacute la medida esto no lo mide el aceleroacutemetro los giros los mide el giroscopio
Si combinamos un aceleroacutemetro de 3 ejes con un giroscopio de tres ejes tendremos perfectamente definida la orientacioacuten de el objeto en el espacio y respecto del espacio (tendriacuteamos un IMU de 6 ejes) Si le antildeadimos ademaacutes una bruacutejula digital o magnetoacutemetro de 3 ejes tambieacuten tendremos la orientacioacuten respecto a los polos magneacuteticos Este sistema completo seria un IMU de 9 ejes
Esta placa tiene un aceleroacutemetro ADXL335 de +- 3G de alta calidad junto con unos condensadores de desacoplo para un oacuteptimo funcionamiento
Criterios de seleccioacuten
Acondicionador de sentildeal
Amplificacioacuten Los amplificadores aumentan el nivel de la sentildeal de entrada para igualar el rango del convertidor analoacutegico a digital (ADC) y de esta manera aumentar la resolucioacuten y sensibilidad de las medidas Ademaacutes el usar acondicionamiento de sentildeales externo ubicado cerca del la fuente de sentildeal o transductor mejora el ratio de sentildeal-a-ruido elevando el nivel de sentildeal antes de se vea afectada por el ruido ambiental
Atenuacioacuten Atenuacioacuten el opuesto de amplificacioacuten es necesario cuando los voltajes que seraacuten digitalizados estaacuten fuera del rango de entrada del digitalizador Esta forma de acondicionamiento de sentildeales disminuye la amplitud de la sentildeal de entrada de tal manera que la sentildeal condicionada estaacute dentro del rango ADC La atenuacioacuten es necesaria para medir altos voltajes
Aislamiento Los dispositivos de acondicionamiento de sentildeales aislados pasan la sentildeal de su fuente al dispositivo de medida sin una conexioacuten fiacutesica usando teacutecnicas de transformador oacutepticas o de acoplamiento capacitivo Ademaacutes de romper los lazos de tierra el aislamiento bloquea picos de alto voltaje y rechaza alto voltaje en modo comuacuten y asiacute protege a los operadores y el valioso equipo de medida
Multiplexado Con el multiplexado un sistema de medida puede enrutar en secuencia muacuteltiples sentildeales a un solo digitalizador ademaacutes de brindar una manera rentable de incrementar la cuenta de canales del sistema Normalmente se necesita multiplexado para todas las aplicaciones de muchos canales
Filtrado El filtrado rechaza ruido no deseado dentro de un cierto rango de frecuencia Casi todas las aplicaciones de adquisicioacuten de datos estaacuten sujetas a ciertos niveles de ruido de 50 oacute 60 Hz producidos por liacuteneas de potencia o maquinaria La mayoriacutea de los acondicionadores de sentildeales incluyen filtros de paso bajo especiacuteficamente disentildeados para brindar maacuteximo rechazo de ruido de 50 a 60 Hz
Excitacioacuten Algunos transductores requieren de excitacioacuten Por ejemplo galgas extensiomeacutetricas termistores y RTDs requieren sentildeales externas de excitacioacuten de voltaje o corriente Las medidas de RTDs y termistores generalmente se toman con una fuente de corriente que convierte la variacioacuten en resistencia a un voltaje que puede ser medido Las galgas extensiomeacutetricas que son dispositivos de muy baja resistencia generalmente son usadas en la configuracioacuten de puente Wheatstone con una fuente de excitacioacuten de voltaje
Compensacioacuten de unioacuten friacutea La compensacioacuten de unioacuten friacutea es una tecnologiacutea que se requiere para medidas exactas de termopares Cada vez que un termopar es conectado a un sistema de adquisicioacuten de datos usted debe saber la temperatura que hay en el punto de conexioacuten (ya que esta unioacuten representa otro termopar al medir y generamente inyecta un desfase a su medida) para calcular la temperatura real que su termopar estaacute midiendo
Strain Gauges son dispositivos semiconductores en los cuales la resistencia varia con la deformacioacuten
GF = (ΔRR)(ΔLL) = (ΔRR)ε El factor de medida GF para los Straing Gauges maacutes comunes es de GF=2
Cual seriacutea el mejor acondicionador de sentildeal para una celda de carga (strain gauge) con resistencia nominal de 3000 Ohms y requiere ser conectado al DAC de un microcontrolador el cual puede realizar conversiones de 0-5 Volts
Es claro que cuando la relacioacuten de R1R2=R3R4 el voltaje de salida es cero
Si estas condiciones se cumplen se dice que el puente esta balanceado
Cualquier cambio en alguna de las resistencias provocara un voltaje diferente de cero en las terminales del puente
iquest Y despueacutes del puente
Los sensores pueden ser clasificados en
Sensores autoexitados Pueden no necesitar fuente externa de tensioacuten o de corriente para poder ser leiacutedos por el sistema (Ejemplo Termopares)
Sensores excitados exteriormente Son
sensores que necesitan fuente de alimentacioacuten (Strain Gauges RTD etc)
ldquoResulta praacutecticamente imposible lograr implementar un ambiente o entorno libre de
ruido eleacutectrico oacute electromagneacuteticordquo pero en la praacutectica existen soluciones para
controlar y eliminar casi completamente el ruido usar cable blindado o de par trenzado promediar la medicioacuten filtrar la sentildeal o hacer una conexioacuten diferencial de bajas sentildeales de tensioacuten al sistema de adquisicioacuten de datos yo control
Para analizar como reducir el ruido y con queacute teacutecnicas primero es conveniente estudiar el origen del mismo y como afecta a la sentildeal del sensor
Ruido de origen capacitivo o acoplamiento
capacitivo baacutesicamente es ruido producido por las cargas electrostaacuteticas este ruido acopla capacitivamente con el sensor con el acondicionador de sentildeal o con el cable que une al sistema de adquisicioacuten de datos
Ruido de origen magneacutetico o acoplamiento magneacutetico Corrientes inducidas que generan interferencias oacute disturbios en los conductores de las sentildeales por eso es importante enviar por bandejas separadas cables de energiacutea y de sentildeal
Lazos de tierra Otras fuentes de transitorios de tensioacuten Ruido
puede aparecer directamente en el cableado de la sentildeal del sensor al sistema de adquisicioacuten de datos como puede ser EMI (Interferencia Electromagneacutetica) la cual proviene principalmente de los radiotransmisores
Blindaje Para disminuir oacute eliminar la interferencia producida por el acoplamiento capacitivo y para ayudar a disminuir la EMI El blindaje tiene que ser conectado a la tierra en el extremo de las liacuteneas de informacioacuten o acondicionador de sentildeal pero tener cuidado de no formar lazos de tierras por lo que solo hay que conectar la tierra en un solo punto
Cable de par trenzado En muchos casos es imposible poner blindaje en un solo punto a tierra por ejemplo cuando el cable tiene blindaje expuesto Juntando los pares y trenzaacutendolos al azar se anulan entre siacute las diferencias e potencial o voltajes inducidos en el cable cuando se el mismo se encuentra en presencia de un campo magneacutetico
Aislacioacuten La aislacioacuten entre las distintas etapas entre las distintas etapas de un sistema de adquisicioacuten de datos Conceptualmente la aislacioacuten se puede definir como la separacioacuten de una sentildeal eleacutectrica de otra para prevenir interacciones no deseadas entre ambas sentildeales
Otra finalidad de la aislacioacuten es la de proteccioacuten de los sistemas de adquisicioacuten de datos
Conexioacuten diferencial Los amplificados operacionales cuando
trabajan con una entrada diferencial suelen tener un muy elevado CMRR que idealmente tenderiacutea a infinito Esto significa que las sentildeales que se inducen por igual a ambos conductores de la entrada del Amplificador Operacional no sean amplificadas de lo Anterior se concluye que otra forma de evitar el ruido es usar acondicionadores de sentildeal con entradas diferenciales o tarjetas de adquisicioacuten de datos con entrada diferencial
Meacutetodos por hardware Filtros pasivos Filtros activos
Meacutetodos por software Meacutetodo de promediacioacuten como el ruido es
aleatorio promediar estos valores estadiacutesticamente como el ruido es aleatorio se eliminaraacute uno con otro
El meacutetodo de promediacioacuten puede eliminar el ruido en proporcioacuten a la raiacutez cuadrada del nuacutemero de muestras promediadas Este tipo de meacutetodo se utiliza para sentildeales de variacioacuten lenta como temperatura humedad presioacuten caudal esfuerzo etc
ADC y DAC
La mayoriacutea de los controladores son implementados en dispositivos digitales
MC computadoras etc
Al tratarse de un sistema digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes
SISTEMA DE CONTROL DIGITAL
DAC ADC
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Ponderacioacuten -2-10+1+2 -2 el peor +2 el mejor
Objetivo Importancia
(0-100) Porcentaje Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3
Sensibilidad + 50 9 2 1 1
Rango + 60 11 -1 2 1
Error - 70 13 0 -1 2
Presicioacuten + 65 12 0 0 -1
Exactitud + 50 9 -1 2 -2
Resolucioacuten + 55 10 -1 2 1
Offset - 10 2 -2 1 -1
Linealidad - 75 14 0 1 2
Tiempo de respuesta - 40 7 -2 -2 2
Costo - 80 14 0 -2 -1
TOTALES 555 100 -030 110 050
bullNo lineales bullResolucioacuten bullVariaciones con respecto a T bullMomento para provocar movimiento
Dispositivo que convierte movimiento en una secuencia de pulsos digitales
2-3-1-0 1-3-2-0
iquestQue es un aceleroacutemetro
Un aceleroacutemetro es un tipo de sensor que nos mide aceleraciones lineales Las aceleraciones con estos sensores se suelen medir utilizando la unidad G que no es maacutes que la unidad de referencia de la aceleracioacuten gravitatoria de la tierra
iquestQue es un eje
Un eje es una direccioacuten del espacio Con dos ejes puedes medir un plano con 3 todo el espacio tridimensional
iquestPero entonces que mide un giroscopio
Un giroscopio mide tambieacuten aceleraciones pero angulares vamos la aceleracioacuten de un giro
Yo lo que quiero es medir la orientacioacuten de un objeto iquestentonces que necesito
Con un aceleroacutemetro de tres ejes y suponiendo el objeto en reposo podemos encontrar su orientacioacuten en el espacio ya que sabiendo que esta sujeto a una aceleracioacuten de 1G y con la ayuda de la trigonometriacutea podemos definir su orientacioacuten solo con las tres medidas de los ejes
iquestY para que sirve un giroscopio
Si giramos alrededor de un eje del aceleroacutemetro no nos variaraacute la medida esto no lo mide el aceleroacutemetro los giros los mide el giroscopio
Si combinamos un aceleroacutemetro de 3 ejes con un giroscopio de tres ejes tendremos perfectamente definida la orientacioacuten de el objeto en el espacio y respecto del espacio (tendriacuteamos un IMU de 6 ejes) Si le antildeadimos ademaacutes una bruacutejula digital o magnetoacutemetro de 3 ejes tambieacuten tendremos la orientacioacuten respecto a los polos magneacuteticos Este sistema completo seria un IMU de 9 ejes
Esta placa tiene un aceleroacutemetro ADXL335 de +- 3G de alta calidad junto con unos condensadores de desacoplo para un oacuteptimo funcionamiento
Criterios de seleccioacuten
Acondicionador de sentildeal
Amplificacioacuten Los amplificadores aumentan el nivel de la sentildeal de entrada para igualar el rango del convertidor analoacutegico a digital (ADC) y de esta manera aumentar la resolucioacuten y sensibilidad de las medidas Ademaacutes el usar acondicionamiento de sentildeales externo ubicado cerca del la fuente de sentildeal o transductor mejora el ratio de sentildeal-a-ruido elevando el nivel de sentildeal antes de se vea afectada por el ruido ambiental
Atenuacioacuten Atenuacioacuten el opuesto de amplificacioacuten es necesario cuando los voltajes que seraacuten digitalizados estaacuten fuera del rango de entrada del digitalizador Esta forma de acondicionamiento de sentildeales disminuye la amplitud de la sentildeal de entrada de tal manera que la sentildeal condicionada estaacute dentro del rango ADC La atenuacioacuten es necesaria para medir altos voltajes
Aislamiento Los dispositivos de acondicionamiento de sentildeales aislados pasan la sentildeal de su fuente al dispositivo de medida sin una conexioacuten fiacutesica usando teacutecnicas de transformador oacutepticas o de acoplamiento capacitivo Ademaacutes de romper los lazos de tierra el aislamiento bloquea picos de alto voltaje y rechaza alto voltaje en modo comuacuten y asiacute protege a los operadores y el valioso equipo de medida
Multiplexado Con el multiplexado un sistema de medida puede enrutar en secuencia muacuteltiples sentildeales a un solo digitalizador ademaacutes de brindar una manera rentable de incrementar la cuenta de canales del sistema Normalmente se necesita multiplexado para todas las aplicaciones de muchos canales
Filtrado El filtrado rechaza ruido no deseado dentro de un cierto rango de frecuencia Casi todas las aplicaciones de adquisicioacuten de datos estaacuten sujetas a ciertos niveles de ruido de 50 oacute 60 Hz producidos por liacuteneas de potencia o maquinaria La mayoriacutea de los acondicionadores de sentildeales incluyen filtros de paso bajo especiacuteficamente disentildeados para brindar maacuteximo rechazo de ruido de 50 a 60 Hz
Excitacioacuten Algunos transductores requieren de excitacioacuten Por ejemplo galgas extensiomeacutetricas termistores y RTDs requieren sentildeales externas de excitacioacuten de voltaje o corriente Las medidas de RTDs y termistores generalmente se toman con una fuente de corriente que convierte la variacioacuten en resistencia a un voltaje que puede ser medido Las galgas extensiomeacutetricas que son dispositivos de muy baja resistencia generalmente son usadas en la configuracioacuten de puente Wheatstone con una fuente de excitacioacuten de voltaje
Compensacioacuten de unioacuten friacutea La compensacioacuten de unioacuten friacutea es una tecnologiacutea que se requiere para medidas exactas de termopares Cada vez que un termopar es conectado a un sistema de adquisicioacuten de datos usted debe saber la temperatura que hay en el punto de conexioacuten (ya que esta unioacuten representa otro termopar al medir y generamente inyecta un desfase a su medida) para calcular la temperatura real que su termopar estaacute midiendo
Strain Gauges son dispositivos semiconductores en los cuales la resistencia varia con la deformacioacuten
GF = (ΔRR)(ΔLL) = (ΔRR)ε El factor de medida GF para los Straing Gauges maacutes comunes es de GF=2
Cual seriacutea el mejor acondicionador de sentildeal para una celda de carga (strain gauge) con resistencia nominal de 3000 Ohms y requiere ser conectado al DAC de un microcontrolador el cual puede realizar conversiones de 0-5 Volts
Es claro que cuando la relacioacuten de R1R2=R3R4 el voltaje de salida es cero
Si estas condiciones se cumplen se dice que el puente esta balanceado
Cualquier cambio en alguna de las resistencias provocara un voltaje diferente de cero en las terminales del puente
iquest Y despueacutes del puente
Los sensores pueden ser clasificados en
Sensores autoexitados Pueden no necesitar fuente externa de tensioacuten o de corriente para poder ser leiacutedos por el sistema (Ejemplo Termopares)
Sensores excitados exteriormente Son
sensores que necesitan fuente de alimentacioacuten (Strain Gauges RTD etc)
ldquoResulta praacutecticamente imposible lograr implementar un ambiente o entorno libre de
ruido eleacutectrico oacute electromagneacuteticordquo pero en la praacutectica existen soluciones para
controlar y eliminar casi completamente el ruido usar cable blindado o de par trenzado promediar la medicioacuten filtrar la sentildeal o hacer una conexioacuten diferencial de bajas sentildeales de tensioacuten al sistema de adquisicioacuten de datos yo control
Para analizar como reducir el ruido y con queacute teacutecnicas primero es conveniente estudiar el origen del mismo y como afecta a la sentildeal del sensor
Ruido de origen capacitivo o acoplamiento
capacitivo baacutesicamente es ruido producido por las cargas electrostaacuteticas este ruido acopla capacitivamente con el sensor con el acondicionador de sentildeal o con el cable que une al sistema de adquisicioacuten de datos
Ruido de origen magneacutetico o acoplamiento magneacutetico Corrientes inducidas que generan interferencias oacute disturbios en los conductores de las sentildeales por eso es importante enviar por bandejas separadas cables de energiacutea y de sentildeal
Lazos de tierra Otras fuentes de transitorios de tensioacuten Ruido
puede aparecer directamente en el cableado de la sentildeal del sensor al sistema de adquisicioacuten de datos como puede ser EMI (Interferencia Electromagneacutetica) la cual proviene principalmente de los radiotransmisores
Blindaje Para disminuir oacute eliminar la interferencia producida por el acoplamiento capacitivo y para ayudar a disminuir la EMI El blindaje tiene que ser conectado a la tierra en el extremo de las liacuteneas de informacioacuten o acondicionador de sentildeal pero tener cuidado de no formar lazos de tierras por lo que solo hay que conectar la tierra en un solo punto
Cable de par trenzado En muchos casos es imposible poner blindaje en un solo punto a tierra por ejemplo cuando el cable tiene blindaje expuesto Juntando los pares y trenzaacutendolos al azar se anulan entre siacute las diferencias e potencial o voltajes inducidos en el cable cuando se el mismo se encuentra en presencia de un campo magneacutetico
Aislacioacuten La aislacioacuten entre las distintas etapas entre las distintas etapas de un sistema de adquisicioacuten de datos Conceptualmente la aislacioacuten se puede definir como la separacioacuten de una sentildeal eleacutectrica de otra para prevenir interacciones no deseadas entre ambas sentildeales
Otra finalidad de la aislacioacuten es la de proteccioacuten de los sistemas de adquisicioacuten de datos
Conexioacuten diferencial Los amplificados operacionales cuando
trabajan con una entrada diferencial suelen tener un muy elevado CMRR que idealmente tenderiacutea a infinito Esto significa que las sentildeales que se inducen por igual a ambos conductores de la entrada del Amplificador Operacional no sean amplificadas de lo Anterior se concluye que otra forma de evitar el ruido es usar acondicionadores de sentildeal con entradas diferenciales o tarjetas de adquisicioacuten de datos con entrada diferencial
Meacutetodos por hardware Filtros pasivos Filtros activos
Meacutetodos por software Meacutetodo de promediacioacuten como el ruido es
aleatorio promediar estos valores estadiacutesticamente como el ruido es aleatorio se eliminaraacute uno con otro
El meacutetodo de promediacioacuten puede eliminar el ruido en proporcioacuten a la raiacutez cuadrada del nuacutemero de muestras promediadas Este tipo de meacutetodo se utiliza para sentildeales de variacioacuten lenta como temperatura humedad presioacuten caudal esfuerzo etc
ADC y DAC
La mayoriacutea de los controladores son implementados en dispositivos digitales
MC computadoras etc
Al tratarse de un sistema digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes
SISTEMA DE CONTROL DIGITAL
DAC ADC
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
bullNo lineales bullResolucioacuten bullVariaciones con respecto a T bullMomento para provocar movimiento
Dispositivo que convierte movimiento en una secuencia de pulsos digitales
2-3-1-0 1-3-2-0
iquestQue es un aceleroacutemetro
Un aceleroacutemetro es un tipo de sensor que nos mide aceleraciones lineales Las aceleraciones con estos sensores se suelen medir utilizando la unidad G que no es maacutes que la unidad de referencia de la aceleracioacuten gravitatoria de la tierra
iquestQue es un eje
Un eje es una direccioacuten del espacio Con dos ejes puedes medir un plano con 3 todo el espacio tridimensional
iquestPero entonces que mide un giroscopio
Un giroscopio mide tambieacuten aceleraciones pero angulares vamos la aceleracioacuten de un giro
Yo lo que quiero es medir la orientacioacuten de un objeto iquestentonces que necesito
Con un aceleroacutemetro de tres ejes y suponiendo el objeto en reposo podemos encontrar su orientacioacuten en el espacio ya que sabiendo que esta sujeto a una aceleracioacuten de 1G y con la ayuda de la trigonometriacutea podemos definir su orientacioacuten solo con las tres medidas de los ejes
iquestY para que sirve un giroscopio
Si giramos alrededor de un eje del aceleroacutemetro no nos variaraacute la medida esto no lo mide el aceleroacutemetro los giros los mide el giroscopio
Si combinamos un aceleroacutemetro de 3 ejes con un giroscopio de tres ejes tendremos perfectamente definida la orientacioacuten de el objeto en el espacio y respecto del espacio (tendriacuteamos un IMU de 6 ejes) Si le antildeadimos ademaacutes una bruacutejula digital o magnetoacutemetro de 3 ejes tambieacuten tendremos la orientacioacuten respecto a los polos magneacuteticos Este sistema completo seria un IMU de 9 ejes
Esta placa tiene un aceleroacutemetro ADXL335 de +- 3G de alta calidad junto con unos condensadores de desacoplo para un oacuteptimo funcionamiento
Criterios de seleccioacuten
Acondicionador de sentildeal
Amplificacioacuten Los amplificadores aumentan el nivel de la sentildeal de entrada para igualar el rango del convertidor analoacutegico a digital (ADC) y de esta manera aumentar la resolucioacuten y sensibilidad de las medidas Ademaacutes el usar acondicionamiento de sentildeales externo ubicado cerca del la fuente de sentildeal o transductor mejora el ratio de sentildeal-a-ruido elevando el nivel de sentildeal antes de se vea afectada por el ruido ambiental
Atenuacioacuten Atenuacioacuten el opuesto de amplificacioacuten es necesario cuando los voltajes que seraacuten digitalizados estaacuten fuera del rango de entrada del digitalizador Esta forma de acondicionamiento de sentildeales disminuye la amplitud de la sentildeal de entrada de tal manera que la sentildeal condicionada estaacute dentro del rango ADC La atenuacioacuten es necesaria para medir altos voltajes
Aislamiento Los dispositivos de acondicionamiento de sentildeales aislados pasan la sentildeal de su fuente al dispositivo de medida sin una conexioacuten fiacutesica usando teacutecnicas de transformador oacutepticas o de acoplamiento capacitivo Ademaacutes de romper los lazos de tierra el aislamiento bloquea picos de alto voltaje y rechaza alto voltaje en modo comuacuten y asiacute protege a los operadores y el valioso equipo de medida
Multiplexado Con el multiplexado un sistema de medida puede enrutar en secuencia muacuteltiples sentildeales a un solo digitalizador ademaacutes de brindar una manera rentable de incrementar la cuenta de canales del sistema Normalmente se necesita multiplexado para todas las aplicaciones de muchos canales
Filtrado El filtrado rechaza ruido no deseado dentro de un cierto rango de frecuencia Casi todas las aplicaciones de adquisicioacuten de datos estaacuten sujetas a ciertos niveles de ruido de 50 oacute 60 Hz producidos por liacuteneas de potencia o maquinaria La mayoriacutea de los acondicionadores de sentildeales incluyen filtros de paso bajo especiacuteficamente disentildeados para brindar maacuteximo rechazo de ruido de 50 a 60 Hz
Excitacioacuten Algunos transductores requieren de excitacioacuten Por ejemplo galgas extensiomeacutetricas termistores y RTDs requieren sentildeales externas de excitacioacuten de voltaje o corriente Las medidas de RTDs y termistores generalmente se toman con una fuente de corriente que convierte la variacioacuten en resistencia a un voltaje que puede ser medido Las galgas extensiomeacutetricas que son dispositivos de muy baja resistencia generalmente son usadas en la configuracioacuten de puente Wheatstone con una fuente de excitacioacuten de voltaje
Compensacioacuten de unioacuten friacutea La compensacioacuten de unioacuten friacutea es una tecnologiacutea que se requiere para medidas exactas de termopares Cada vez que un termopar es conectado a un sistema de adquisicioacuten de datos usted debe saber la temperatura que hay en el punto de conexioacuten (ya que esta unioacuten representa otro termopar al medir y generamente inyecta un desfase a su medida) para calcular la temperatura real que su termopar estaacute midiendo
Strain Gauges son dispositivos semiconductores en los cuales la resistencia varia con la deformacioacuten
GF = (ΔRR)(ΔLL) = (ΔRR)ε El factor de medida GF para los Straing Gauges maacutes comunes es de GF=2
Cual seriacutea el mejor acondicionador de sentildeal para una celda de carga (strain gauge) con resistencia nominal de 3000 Ohms y requiere ser conectado al DAC de un microcontrolador el cual puede realizar conversiones de 0-5 Volts
Es claro que cuando la relacioacuten de R1R2=R3R4 el voltaje de salida es cero
Si estas condiciones se cumplen se dice que el puente esta balanceado
Cualquier cambio en alguna de las resistencias provocara un voltaje diferente de cero en las terminales del puente
iquest Y despueacutes del puente
Los sensores pueden ser clasificados en
Sensores autoexitados Pueden no necesitar fuente externa de tensioacuten o de corriente para poder ser leiacutedos por el sistema (Ejemplo Termopares)
Sensores excitados exteriormente Son
sensores que necesitan fuente de alimentacioacuten (Strain Gauges RTD etc)
ldquoResulta praacutecticamente imposible lograr implementar un ambiente o entorno libre de
ruido eleacutectrico oacute electromagneacuteticordquo pero en la praacutectica existen soluciones para
controlar y eliminar casi completamente el ruido usar cable blindado o de par trenzado promediar la medicioacuten filtrar la sentildeal o hacer una conexioacuten diferencial de bajas sentildeales de tensioacuten al sistema de adquisicioacuten de datos yo control
Para analizar como reducir el ruido y con queacute teacutecnicas primero es conveniente estudiar el origen del mismo y como afecta a la sentildeal del sensor
Ruido de origen capacitivo o acoplamiento
capacitivo baacutesicamente es ruido producido por las cargas electrostaacuteticas este ruido acopla capacitivamente con el sensor con el acondicionador de sentildeal o con el cable que une al sistema de adquisicioacuten de datos
Ruido de origen magneacutetico o acoplamiento magneacutetico Corrientes inducidas que generan interferencias oacute disturbios en los conductores de las sentildeales por eso es importante enviar por bandejas separadas cables de energiacutea y de sentildeal
Lazos de tierra Otras fuentes de transitorios de tensioacuten Ruido
puede aparecer directamente en el cableado de la sentildeal del sensor al sistema de adquisicioacuten de datos como puede ser EMI (Interferencia Electromagneacutetica) la cual proviene principalmente de los radiotransmisores
Blindaje Para disminuir oacute eliminar la interferencia producida por el acoplamiento capacitivo y para ayudar a disminuir la EMI El blindaje tiene que ser conectado a la tierra en el extremo de las liacuteneas de informacioacuten o acondicionador de sentildeal pero tener cuidado de no formar lazos de tierras por lo que solo hay que conectar la tierra en un solo punto
Cable de par trenzado En muchos casos es imposible poner blindaje en un solo punto a tierra por ejemplo cuando el cable tiene blindaje expuesto Juntando los pares y trenzaacutendolos al azar se anulan entre siacute las diferencias e potencial o voltajes inducidos en el cable cuando se el mismo se encuentra en presencia de un campo magneacutetico
Aislacioacuten La aislacioacuten entre las distintas etapas entre las distintas etapas de un sistema de adquisicioacuten de datos Conceptualmente la aislacioacuten se puede definir como la separacioacuten de una sentildeal eleacutectrica de otra para prevenir interacciones no deseadas entre ambas sentildeales
Otra finalidad de la aislacioacuten es la de proteccioacuten de los sistemas de adquisicioacuten de datos
Conexioacuten diferencial Los amplificados operacionales cuando
trabajan con una entrada diferencial suelen tener un muy elevado CMRR que idealmente tenderiacutea a infinito Esto significa que las sentildeales que se inducen por igual a ambos conductores de la entrada del Amplificador Operacional no sean amplificadas de lo Anterior se concluye que otra forma de evitar el ruido es usar acondicionadores de sentildeal con entradas diferenciales o tarjetas de adquisicioacuten de datos con entrada diferencial
Meacutetodos por hardware Filtros pasivos Filtros activos
Meacutetodos por software Meacutetodo de promediacioacuten como el ruido es
aleatorio promediar estos valores estadiacutesticamente como el ruido es aleatorio se eliminaraacute uno con otro
El meacutetodo de promediacioacuten puede eliminar el ruido en proporcioacuten a la raiacutez cuadrada del nuacutemero de muestras promediadas Este tipo de meacutetodo se utiliza para sentildeales de variacioacuten lenta como temperatura humedad presioacuten caudal esfuerzo etc
ADC y DAC
La mayoriacutea de los controladores son implementados en dispositivos digitales
MC computadoras etc
Al tratarse de un sistema digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes
SISTEMA DE CONTROL DIGITAL
DAC ADC
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Dispositivo que convierte movimiento en una secuencia de pulsos digitales
2-3-1-0 1-3-2-0
iquestQue es un aceleroacutemetro
Un aceleroacutemetro es un tipo de sensor que nos mide aceleraciones lineales Las aceleraciones con estos sensores se suelen medir utilizando la unidad G que no es maacutes que la unidad de referencia de la aceleracioacuten gravitatoria de la tierra
iquestQue es un eje
Un eje es una direccioacuten del espacio Con dos ejes puedes medir un plano con 3 todo el espacio tridimensional
iquestPero entonces que mide un giroscopio
Un giroscopio mide tambieacuten aceleraciones pero angulares vamos la aceleracioacuten de un giro
Yo lo que quiero es medir la orientacioacuten de un objeto iquestentonces que necesito
Con un aceleroacutemetro de tres ejes y suponiendo el objeto en reposo podemos encontrar su orientacioacuten en el espacio ya que sabiendo que esta sujeto a una aceleracioacuten de 1G y con la ayuda de la trigonometriacutea podemos definir su orientacioacuten solo con las tres medidas de los ejes
iquestY para que sirve un giroscopio
Si giramos alrededor de un eje del aceleroacutemetro no nos variaraacute la medida esto no lo mide el aceleroacutemetro los giros los mide el giroscopio
Si combinamos un aceleroacutemetro de 3 ejes con un giroscopio de tres ejes tendremos perfectamente definida la orientacioacuten de el objeto en el espacio y respecto del espacio (tendriacuteamos un IMU de 6 ejes) Si le antildeadimos ademaacutes una bruacutejula digital o magnetoacutemetro de 3 ejes tambieacuten tendremos la orientacioacuten respecto a los polos magneacuteticos Este sistema completo seria un IMU de 9 ejes
Esta placa tiene un aceleroacutemetro ADXL335 de +- 3G de alta calidad junto con unos condensadores de desacoplo para un oacuteptimo funcionamiento
Criterios de seleccioacuten
Acondicionador de sentildeal
Amplificacioacuten Los amplificadores aumentan el nivel de la sentildeal de entrada para igualar el rango del convertidor analoacutegico a digital (ADC) y de esta manera aumentar la resolucioacuten y sensibilidad de las medidas Ademaacutes el usar acondicionamiento de sentildeales externo ubicado cerca del la fuente de sentildeal o transductor mejora el ratio de sentildeal-a-ruido elevando el nivel de sentildeal antes de se vea afectada por el ruido ambiental
Atenuacioacuten Atenuacioacuten el opuesto de amplificacioacuten es necesario cuando los voltajes que seraacuten digitalizados estaacuten fuera del rango de entrada del digitalizador Esta forma de acondicionamiento de sentildeales disminuye la amplitud de la sentildeal de entrada de tal manera que la sentildeal condicionada estaacute dentro del rango ADC La atenuacioacuten es necesaria para medir altos voltajes
Aislamiento Los dispositivos de acondicionamiento de sentildeales aislados pasan la sentildeal de su fuente al dispositivo de medida sin una conexioacuten fiacutesica usando teacutecnicas de transformador oacutepticas o de acoplamiento capacitivo Ademaacutes de romper los lazos de tierra el aislamiento bloquea picos de alto voltaje y rechaza alto voltaje en modo comuacuten y asiacute protege a los operadores y el valioso equipo de medida
Multiplexado Con el multiplexado un sistema de medida puede enrutar en secuencia muacuteltiples sentildeales a un solo digitalizador ademaacutes de brindar una manera rentable de incrementar la cuenta de canales del sistema Normalmente se necesita multiplexado para todas las aplicaciones de muchos canales
Filtrado El filtrado rechaza ruido no deseado dentro de un cierto rango de frecuencia Casi todas las aplicaciones de adquisicioacuten de datos estaacuten sujetas a ciertos niveles de ruido de 50 oacute 60 Hz producidos por liacuteneas de potencia o maquinaria La mayoriacutea de los acondicionadores de sentildeales incluyen filtros de paso bajo especiacuteficamente disentildeados para brindar maacuteximo rechazo de ruido de 50 a 60 Hz
Excitacioacuten Algunos transductores requieren de excitacioacuten Por ejemplo galgas extensiomeacutetricas termistores y RTDs requieren sentildeales externas de excitacioacuten de voltaje o corriente Las medidas de RTDs y termistores generalmente se toman con una fuente de corriente que convierte la variacioacuten en resistencia a un voltaje que puede ser medido Las galgas extensiomeacutetricas que son dispositivos de muy baja resistencia generalmente son usadas en la configuracioacuten de puente Wheatstone con una fuente de excitacioacuten de voltaje
Compensacioacuten de unioacuten friacutea La compensacioacuten de unioacuten friacutea es una tecnologiacutea que se requiere para medidas exactas de termopares Cada vez que un termopar es conectado a un sistema de adquisicioacuten de datos usted debe saber la temperatura que hay en el punto de conexioacuten (ya que esta unioacuten representa otro termopar al medir y generamente inyecta un desfase a su medida) para calcular la temperatura real que su termopar estaacute midiendo
Strain Gauges son dispositivos semiconductores en los cuales la resistencia varia con la deformacioacuten
GF = (ΔRR)(ΔLL) = (ΔRR)ε El factor de medida GF para los Straing Gauges maacutes comunes es de GF=2
Cual seriacutea el mejor acondicionador de sentildeal para una celda de carga (strain gauge) con resistencia nominal de 3000 Ohms y requiere ser conectado al DAC de un microcontrolador el cual puede realizar conversiones de 0-5 Volts
Es claro que cuando la relacioacuten de R1R2=R3R4 el voltaje de salida es cero
Si estas condiciones se cumplen se dice que el puente esta balanceado
Cualquier cambio en alguna de las resistencias provocara un voltaje diferente de cero en las terminales del puente
iquest Y despueacutes del puente
Los sensores pueden ser clasificados en
Sensores autoexitados Pueden no necesitar fuente externa de tensioacuten o de corriente para poder ser leiacutedos por el sistema (Ejemplo Termopares)
Sensores excitados exteriormente Son
sensores que necesitan fuente de alimentacioacuten (Strain Gauges RTD etc)
ldquoResulta praacutecticamente imposible lograr implementar un ambiente o entorno libre de
ruido eleacutectrico oacute electromagneacuteticordquo pero en la praacutectica existen soluciones para
controlar y eliminar casi completamente el ruido usar cable blindado o de par trenzado promediar la medicioacuten filtrar la sentildeal o hacer una conexioacuten diferencial de bajas sentildeales de tensioacuten al sistema de adquisicioacuten de datos yo control
Para analizar como reducir el ruido y con queacute teacutecnicas primero es conveniente estudiar el origen del mismo y como afecta a la sentildeal del sensor
Ruido de origen capacitivo o acoplamiento
capacitivo baacutesicamente es ruido producido por las cargas electrostaacuteticas este ruido acopla capacitivamente con el sensor con el acondicionador de sentildeal o con el cable que une al sistema de adquisicioacuten de datos
Ruido de origen magneacutetico o acoplamiento magneacutetico Corrientes inducidas que generan interferencias oacute disturbios en los conductores de las sentildeales por eso es importante enviar por bandejas separadas cables de energiacutea y de sentildeal
Lazos de tierra Otras fuentes de transitorios de tensioacuten Ruido
puede aparecer directamente en el cableado de la sentildeal del sensor al sistema de adquisicioacuten de datos como puede ser EMI (Interferencia Electromagneacutetica) la cual proviene principalmente de los radiotransmisores
Blindaje Para disminuir oacute eliminar la interferencia producida por el acoplamiento capacitivo y para ayudar a disminuir la EMI El blindaje tiene que ser conectado a la tierra en el extremo de las liacuteneas de informacioacuten o acondicionador de sentildeal pero tener cuidado de no formar lazos de tierras por lo que solo hay que conectar la tierra en un solo punto
Cable de par trenzado En muchos casos es imposible poner blindaje en un solo punto a tierra por ejemplo cuando el cable tiene blindaje expuesto Juntando los pares y trenzaacutendolos al azar se anulan entre siacute las diferencias e potencial o voltajes inducidos en el cable cuando se el mismo se encuentra en presencia de un campo magneacutetico
Aislacioacuten La aislacioacuten entre las distintas etapas entre las distintas etapas de un sistema de adquisicioacuten de datos Conceptualmente la aislacioacuten se puede definir como la separacioacuten de una sentildeal eleacutectrica de otra para prevenir interacciones no deseadas entre ambas sentildeales
Otra finalidad de la aislacioacuten es la de proteccioacuten de los sistemas de adquisicioacuten de datos
Conexioacuten diferencial Los amplificados operacionales cuando
trabajan con una entrada diferencial suelen tener un muy elevado CMRR que idealmente tenderiacutea a infinito Esto significa que las sentildeales que se inducen por igual a ambos conductores de la entrada del Amplificador Operacional no sean amplificadas de lo Anterior se concluye que otra forma de evitar el ruido es usar acondicionadores de sentildeal con entradas diferenciales o tarjetas de adquisicioacuten de datos con entrada diferencial
Meacutetodos por hardware Filtros pasivos Filtros activos
Meacutetodos por software Meacutetodo de promediacioacuten como el ruido es
aleatorio promediar estos valores estadiacutesticamente como el ruido es aleatorio se eliminaraacute uno con otro
El meacutetodo de promediacioacuten puede eliminar el ruido en proporcioacuten a la raiacutez cuadrada del nuacutemero de muestras promediadas Este tipo de meacutetodo se utiliza para sentildeales de variacioacuten lenta como temperatura humedad presioacuten caudal esfuerzo etc
ADC y DAC
La mayoriacutea de los controladores son implementados en dispositivos digitales
MC computadoras etc
Al tratarse de un sistema digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes
SISTEMA DE CONTROL DIGITAL
DAC ADC
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
iquestQue es un aceleroacutemetro
Un aceleroacutemetro es un tipo de sensor que nos mide aceleraciones lineales Las aceleraciones con estos sensores se suelen medir utilizando la unidad G que no es maacutes que la unidad de referencia de la aceleracioacuten gravitatoria de la tierra
iquestQue es un eje
Un eje es una direccioacuten del espacio Con dos ejes puedes medir un plano con 3 todo el espacio tridimensional
iquestPero entonces que mide un giroscopio
Un giroscopio mide tambieacuten aceleraciones pero angulares vamos la aceleracioacuten de un giro
Yo lo que quiero es medir la orientacioacuten de un objeto iquestentonces que necesito
Con un aceleroacutemetro de tres ejes y suponiendo el objeto en reposo podemos encontrar su orientacioacuten en el espacio ya que sabiendo que esta sujeto a una aceleracioacuten de 1G y con la ayuda de la trigonometriacutea podemos definir su orientacioacuten solo con las tres medidas de los ejes
iquestY para que sirve un giroscopio
Si giramos alrededor de un eje del aceleroacutemetro no nos variaraacute la medida esto no lo mide el aceleroacutemetro los giros los mide el giroscopio
Si combinamos un aceleroacutemetro de 3 ejes con un giroscopio de tres ejes tendremos perfectamente definida la orientacioacuten de el objeto en el espacio y respecto del espacio (tendriacuteamos un IMU de 6 ejes) Si le antildeadimos ademaacutes una bruacutejula digital o magnetoacutemetro de 3 ejes tambieacuten tendremos la orientacioacuten respecto a los polos magneacuteticos Este sistema completo seria un IMU de 9 ejes
Esta placa tiene un aceleroacutemetro ADXL335 de +- 3G de alta calidad junto con unos condensadores de desacoplo para un oacuteptimo funcionamiento
Criterios de seleccioacuten
Acondicionador de sentildeal
Amplificacioacuten Los amplificadores aumentan el nivel de la sentildeal de entrada para igualar el rango del convertidor analoacutegico a digital (ADC) y de esta manera aumentar la resolucioacuten y sensibilidad de las medidas Ademaacutes el usar acondicionamiento de sentildeales externo ubicado cerca del la fuente de sentildeal o transductor mejora el ratio de sentildeal-a-ruido elevando el nivel de sentildeal antes de se vea afectada por el ruido ambiental
Atenuacioacuten Atenuacioacuten el opuesto de amplificacioacuten es necesario cuando los voltajes que seraacuten digitalizados estaacuten fuera del rango de entrada del digitalizador Esta forma de acondicionamiento de sentildeales disminuye la amplitud de la sentildeal de entrada de tal manera que la sentildeal condicionada estaacute dentro del rango ADC La atenuacioacuten es necesaria para medir altos voltajes
Aislamiento Los dispositivos de acondicionamiento de sentildeales aislados pasan la sentildeal de su fuente al dispositivo de medida sin una conexioacuten fiacutesica usando teacutecnicas de transformador oacutepticas o de acoplamiento capacitivo Ademaacutes de romper los lazos de tierra el aislamiento bloquea picos de alto voltaje y rechaza alto voltaje en modo comuacuten y asiacute protege a los operadores y el valioso equipo de medida
Multiplexado Con el multiplexado un sistema de medida puede enrutar en secuencia muacuteltiples sentildeales a un solo digitalizador ademaacutes de brindar una manera rentable de incrementar la cuenta de canales del sistema Normalmente se necesita multiplexado para todas las aplicaciones de muchos canales
Filtrado El filtrado rechaza ruido no deseado dentro de un cierto rango de frecuencia Casi todas las aplicaciones de adquisicioacuten de datos estaacuten sujetas a ciertos niveles de ruido de 50 oacute 60 Hz producidos por liacuteneas de potencia o maquinaria La mayoriacutea de los acondicionadores de sentildeales incluyen filtros de paso bajo especiacuteficamente disentildeados para brindar maacuteximo rechazo de ruido de 50 a 60 Hz
Excitacioacuten Algunos transductores requieren de excitacioacuten Por ejemplo galgas extensiomeacutetricas termistores y RTDs requieren sentildeales externas de excitacioacuten de voltaje o corriente Las medidas de RTDs y termistores generalmente se toman con una fuente de corriente que convierte la variacioacuten en resistencia a un voltaje que puede ser medido Las galgas extensiomeacutetricas que son dispositivos de muy baja resistencia generalmente son usadas en la configuracioacuten de puente Wheatstone con una fuente de excitacioacuten de voltaje
Compensacioacuten de unioacuten friacutea La compensacioacuten de unioacuten friacutea es una tecnologiacutea que se requiere para medidas exactas de termopares Cada vez que un termopar es conectado a un sistema de adquisicioacuten de datos usted debe saber la temperatura que hay en el punto de conexioacuten (ya que esta unioacuten representa otro termopar al medir y generamente inyecta un desfase a su medida) para calcular la temperatura real que su termopar estaacute midiendo
Strain Gauges son dispositivos semiconductores en los cuales la resistencia varia con la deformacioacuten
GF = (ΔRR)(ΔLL) = (ΔRR)ε El factor de medida GF para los Straing Gauges maacutes comunes es de GF=2
Cual seriacutea el mejor acondicionador de sentildeal para una celda de carga (strain gauge) con resistencia nominal de 3000 Ohms y requiere ser conectado al DAC de un microcontrolador el cual puede realizar conversiones de 0-5 Volts
Es claro que cuando la relacioacuten de R1R2=R3R4 el voltaje de salida es cero
Si estas condiciones se cumplen se dice que el puente esta balanceado
Cualquier cambio en alguna de las resistencias provocara un voltaje diferente de cero en las terminales del puente
iquest Y despueacutes del puente
Los sensores pueden ser clasificados en
Sensores autoexitados Pueden no necesitar fuente externa de tensioacuten o de corriente para poder ser leiacutedos por el sistema (Ejemplo Termopares)
Sensores excitados exteriormente Son
sensores que necesitan fuente de alimentacioacuten (Strain Gauges RTD etc)
ldquoResulta praacutecticamente imposible lograr implementar un ambiente o entorno libre de
ruido eleacutectrico oacute electromagneacuteticordquo pero en la praacutectica existen soluciones para
controlar y eliminar casi completamente el ruido usar cable blindado o de par trenzado promediar la medicioacuten filtrar la sentildeal o hacer una conexioacuten diferencial de bajas sentildeales de tensioacuten al sistema de adquisicioacuten de datos yo control
Para analizar como reducir el ruido y con queacute teacutecnicas primero es conveniente estudiar el origen del mismo y como afecta a la sentildeal del sensor
Ruido de origen capacitivo o acoplamiento
capacitivo baacutesicamente es ruido producido por las cargas electrostaacuteticas este ruido acopla capacitivamente con el sensor con el acondicionador de sentildeal o con el cable que une al sistema de adquisicioacuten de datos
Ruido de origen magneacutetico o acoplamiento magneacutetico Corrientes inducidas que generan interferencias oacute disturbios en los conductores de las sentildeales por eso es importante enviar por bandejas separadas cables de energiacutea y de sentildeal
Lazos de tierra Otras fuentes de transitorios de tensioacuten Ruido
puede aparecer directamente en el cableado de la sentildeal del sensor al sistema de adquisicioacuten de datos como puede ser EMI (Interferencia Electromagneacutetica) la cual proviene principalmente de los radiotransmisores
Blindaje Para disminuir oacute eliminar la interferencia producida por el acoplamiento capacitivo y para ayudar a disminuir la EMI El blindaje tiene que ser conectado a la tierra en el extremo de las liacuteneas de informacioacuten o acondicionador de sentildeal pero tener cuidado de no formar lazos de tierras por lo que solo hay que conectar la tierra en un solo punto
Cable de par trenzado En muchos casos es imposible poner blindaje en un solo punto a tierra por ejemplo cuando el cable tiene blindaje expuesto Juntando los pares y trenzaacutendolos al azar se anulan entre siacute las diferencias e potencial o voltajes inducidos en el cable cuando se el mismo se encuentra en presencia de un campo magneacutetico
Aislacioacuten La aislacioacuten entre las distintas etapas entre las distintas etapas de un sistema de adquisicioacuten de datos Conceptualmente la aislacioacuten se puede definir como la separacioacuten de una sentildeal eleacutectrica de otra para prevenir interacciones no deseadas entre ambas sentildeales
Otra finalidad de la aislacioacuten es la de proteccioacuten de los sistemas de adquisicioacuten de datos
Conexioacuten diferencial Los amplificados operacionales cuando
trabajan con una entrada diferencial suelen tener un muy elevado CMRR que idealmente tenderiacutea a infinito Esto significa que las sentildeales que se inducen por igual a ambos conductores de la entrada del Amplificador Operacional no sean amplificadas de lo Anterior se concluye que otra forma de evitar el ruido es usar acondicionadores de sentildeal con entradas diferenciales o tarjetas de adquisicioacuten de datos con entrada diferencial
Meacutetodos por hardware Filtros pasivos Filtros activos
Meacutetodos por software Meacutetodo de promediacioacuten como el ruido es
aleatorio promediar estos valores estadiacutesticamente como el ruido es aleatorio se eliminaraacute uno con otro
El meacutetodo de promediacioacuten puede eliminar el ruido en proporcioacuten a la raiacutez cuadrada del nuacutemero de muestras promediadas Este tipo de meacutetodo se utiliza para sentildeales de variacioacuten lenta como temperatura humedad presioacuten caudal esfuerzo etc
ADC y DAC
La mayoriacutea de los controladores son implementados en dispositivos digitales
MC computadoras etc
Al tratarse de un sistema digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes
SISTEMA DE CONTROL DIGITAL
DAC ADC
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Yo lo que quiero es medir la orientacioacuten de un objeto iquestentonces que necesito
Con un aceleroacutemetro de tres ejes y suponiendo el objeto en reposo podemos encontrar su orientacioacuten en el espacio ya que sabiendo que esta sujeto a una aceleracioacuten de 1G y con la ayuda de la trigonometriacutea podemos definir su orientacioacuten solo con las tres medidas de los ejes
iquestY para que sirve un giroscopio
Si giramos alrededor de un eje del aceleroacutemetro no nos variaraacute la medida esto no lo mide el aceleroacutemetro los giros los mide el giroscopio
Si combinamos un aceleroacutemetro de 3 ejes con un giroscopio de tres ejes tendremos perfectamente definida la orientacioacuten de el objeto en el espacio y respecto del espacio (tendriacuteamos un IMU de 6 ejes) Si le antildeadimos ademaacutes una bruacutejula digital o magnetoacutemetro de 3 ejes tambieacuten tendremos la orientacioacuten respecto a los polos magneacuteticos Este sistema completo seria un IMU de 9 ejes
Esta placa tiene un aceleroacutemetro ADXL335 de +- 3G de alta calidad junto con unos condensadores de desacoplo para un oacuteptimo funcionamiento
Criterios de seleccioacuten
Acondicionador de sentildeal
Amplificacioacuten Los amplificadores aumentan el nivel de la sentildeal de entrada para igualar el rango del convertidor analoacutegico a digital (ADC) y de esta manera aumentar la resolucioacuten y sensibilidad de las medidas Ademaacutes el usar acondicionamiento de sentildeales externo ubicado cerca del la fuente de sentildeal o transductor mejora el ratio de sentildeal-a-ruido elevando el nivel de sentildeal antes de se vea afectada por el ruido ambiental
Atenuacioacuten Atenuacioacuten el opuesto de amplificacioacuten es necesario cuando los voltajes que seraacuten digitalizados estaacuten fuera del rango de entrada del digitalizador Esta forma de acondicionamiento de sentildeales disminuye la amplitud de la sentildeal de entrada de tal manera que la sentildeal condicionada estaacute dentro del rango ADC La atenuacioacuten es necesaria para medir altos voltajes
Aislamiento Los dispositivos de acondicionamiento de sentildeales aislados pasan la sentildeal de su fuente al dispositivo de medida sin una conexioacuten fiacutesica usando teacutecnicas de transformador oacutepticas o de acoplamiento capacitivo Ademaacutes de romper los lazos de tierra el aislamiento bloquea picos de alto voltaje y rechaza alto voltaje en modo comuacuten y asiacute protege a los operadores y el valioso equipo de medida
Multiplexado Con el multiplexado un sistema de medida puede enrutar en secuencia muacuteltiples sentildeales a un solo digitalizador ademaacutes de brindar una manera rentable de incrementar la cuenta de canales del sistema Normalmente se necesita multiplexado para todas las aplicaciones de muchos canales
Filtrado El filtrado rechaza ruido no deseado dentro de un cierto rango de frecuencia Casi todas las aplicaciones de adquisicioacuten de datos estaacuten sujetas a ciertos niveles de ruido de 50 oacute 60 Hz producidos por liacuteneas de potencia o maquinaria La mayoriacutea de los acondicionadores de sentildeales incluyen filtros de paso bajo especiacuteficamente disentildeados para brindar maacuteximo rechazo de ruido de 50 a 60 Hz
Excitacioacuten Algunos transductores requieren de excitacioacuten Por ejemplo galgas extensiomeacutetricas termistores y RTDs requieren sentildeales externas de excitacioacuten de voltaje o corriente Las medidas de RTDs y termistores generalmente se toman con una fuente de corriente que convierte la variacioacuten en resistencia a un voltaje que puede ser medido Las galgas extensiomeacutetricas que son dispositivos de muy baja resistencia generalmente son usadas en la configuracioacuten de puente Wheatstone con una fuente de excitacioacuten de voltaje
Compensacioacuten de unioacuten friacutea La compensacioacuten de unioacuten friacutea es una tecnologiacutea que se requiere para medidas exactas de termopares Cada vez que un termopar es conectado a un sistema de adquisicioacuten de datos usted debe saber la temperatura que hay en el punto de conexioacuten (ya que esta unioacuten representa otro termopar al medir y generamente inyecta un desfase a su medida) para calcular la temperatura real que su termopar estaacute midiendo
Strain Gauges son dispositivos semiconductores en los cuales la resistencia varia con la deformacioacuten
GF = (ΔRR)(ΔLL) = (ΔRR)ε El factor de medida GF para los Straing Gauges maacutes comunes es de GF=2
Cual seriacutea el mejor acondicionador de sentildeal para una celda de carga (strain gauge) con resistencia nominal de 3000 Ohms y requiere ser conectado al DAC de un microcontrolador el cual puede realizar conversiones de 0-5 Volts
Es claro que cuando la relacioacuten de R1R2=R3R4 el voltaje de salida es cero
Si estas condiciones se cumplen se dice que el puente esta balanceado
Cualquier cambio en alguna de las resistencias provocara un voltaje diferente de cero en las terminales del puente
iquest Y despueacutes del puente
Los sensores pueden ser clasificados en
Sensores autoexitados Pueden no necesitar fuente externa de tensioacuten o de corriente para poder ser leiacutedos por el sistema (Ejemplo Termopares)
Sensores excitados exteriormente Son
sensores que necesitan fuente de alimentacioacuten (Strain Gauges RTD etc)
ldquoResulta praacutecticamente imposible lograr implementar un ambiente o entorno libre de
ruido eleacutectrico oacute electromagneacuteticordquo pero en la praacutectica existen soluciones para
controlar y eliminar casi completamente el ruido usar cable blindado o de par trenzado promediar la medicioacuten filtrar la sentildeal o hacer una conexioacuten diferencial de bajas sentildeales de tensioacuten al sistema de adquisicioacuten de datos yo control
Para analizar como reducir el ruido y con queacute teacutecnicas primero es conveniente estudiar el origen del mismo y como afecta a la sentildeal del sensor
Ruido de origen capacitivo o acoplamiento
capacitivo baacutesicamente es ruido producido por las cargas electrostaacuteticas este ruido acopla capacitivamente con el sensor con el acondicionador de sentildeal o con el cable que une al sistema de adquisicioacuten de datos
Ruido de origen magneacutetico o acoplamiento magneacutetico Corrientes inducidas que generan interferencias oacute disturbios en los conductores de las sentildeales por eso es importante enviar por bandejas separadas cables de energiacutea y de sentildeal
Lazos de tierra Otras fuentes de transitorios de tensioacuten Ruido
puede aparecer directamente en el cableado de la sentildeal del sensor al sistema de adquisicioacuten de datos como puede ser EMI (Interferencia Electromagneacutetica) la cual proviene principalmente de los radiotransmisores
Blindaje Para disminuir oacute eliminar la interferencia producida por el acoplamiento capacitivo y para ayudar a disminuir la EMI El blindaje tiene que ser conectado a la tierra en el extremo de las liacuteneas de informacioacuten o acondicionador de sentildeal pero tener cuidado de no formar lazos de tierras por lo que solo hay que conectar la tierra en un solo punto
Cable de par trenzado En muchos casos es imposible poner blindaje en un solo punto a tierra por ejemplo cuando el cable tiene blindaje expuesto Juntando los pares y trenzaacutendolos al azar se anulan entre siacute las diferencias e potencial o voltajes inducidos en el cable cuando se el mismo se encuentra en presencia de un campo magneacutetico
Aislacioacuten La aislacioacuten entre las distintas etapas entre las distintas etapas de un sistema de adquisicioacuten de datos Conceptualmente la aislacioacuten se puede definir como la separacioacuten de una sentildeal eleacutectrica de otra para prevenir interacciones no deseadas entre ambas sentildeales
Otra finalidad de la aislacioacuten es la de proteccioacuten de los sistemas de adquisicioacuten de datos
Conexioacuten diferencial Los amplificados operacionales cuando
trabajan con una entrada diferencial suelen tener un muy elevado CMRR que idealmente tenderiacutea a infinito Esto significa que las sentildeales que se inducen por igual a ambos conductores de la entrada del Amplificador Operacional no sean amplificadas de lo Anterior se concluye que otra forma de evitar el ruido es usar acondicionadores de sentildeal con entradas diferenciales o tarjetas de adquisicioacuten de datos con entrada diferencial
Meacutetodos por hardware Filtros pasivos Filtros activos
Meacutetodos por software Meacutetodo de promediacioacuten como el ruido es
aleatorio promediar estos valores estadiacutesticamente como el ruido es aleatorio se eliminaraacute uno con otro
El meacutetodo de promediacioacuten puede eliminar el ruido en proporcioacuten a la raiacutez cuadrada del nuacutemero de muestras promediadas Este tipo de meacutetodo se utiliza para sentildeales de variacioacuten lenta como temperatura humedad presioacuten caudal esfuerzo etc
ADC y DAC
La mayoriacutea de los controladores son implementados en dispositivos digitales
MC computadoras etc
Al tratarse de un sistema digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes
SISTEMA DE CONTROL DIGITAL
DAC ADC
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Si combinamos un aceleroacutemetro de 3 ejes con un giroscopio de tres ejes tendremos perfectamente definida la orientacioacuten de el objeto en el espacio y respecto del espacio (tendriacuteamos un IMU de 6 ejes) Si le antildeadimos ademaacutes una bruacutejula digital o magnetoacutemetro de 3 ejes tambieacuten tendremos la orientacioacuten respecto a los polos magneacuteticos Este sistema completo seria un IMU de 9 ejes
Esta placa tiene un aceleroacutemetro ADXL335 de +- 3G de alta calidad junto con unos condensadores de desacoplo para un oacuteptimo funcionamiento
Criterios de seleccioacuten
Acondicionador de sentildeal
Amplificacioacuten Los amplificadores aumentan el nivel de la sentildeal de entrada para igualar el rango del convertidor analoacutegico a digital (ADC) y de esta manera aumentar la resolucioacuten y sensibilidad de las medidas Ademaacutes el usar acondicionamiento de sentildeales externo ubicado cerca del la fuente de sentildeal o transductor mejora el ratio de sentildeal-a-ruido elevando el nivel de sentildeal antes de se vea afectada por el ruido ambiental
Atenuacioacuten Atenuacioacuten el opuesto de amplificacioacuten es necesario cuando los voltajes que seraacuten digitalizados estaacuten fuera del rango de entrada del digitalizador Esta forma de acondicionamiento de sentildeales disminuye la amplitud de la sentildeal de entrada de tal manera que la sentildeal condicionada estaacute dentro del rango ADC La atenuacioacuten es necesaria para medir altos voltajes
Aislamiento Los dispositivos de acondicionamiento de sentildeales aislados pasan la sentildeal de su fuente al dispositivo de medida sin una conexioacuten fiacutesica usando teacutecnicas de transformador oacutepticas o de acoplamiento capacitivo Ademaacutes de romper los lazos de tierra el aislamiento bloquea picos de alto voltaje y rechaza alto voltaje en modo comuacuten y asiacute protege a los operadores y el valioso equipo de medida
Multiplexado Con el multiplexado un sistema de medida puede enrutar en secuencia muacuteltiples sentildeales a un solo digitalizador ademaacutes de brindar una manera rentable de incrementar la cuenta de canales del sistema Normalmente se necesita multiplexado para todas las aplicaciones de muchos canales
Filtrado El filtrado rechaza ruido no deseado dentro de un cierto rango de frecuencia Casi todas las aplicaciones de adquisicioacuten de datos estaacuten sujetas a ciertos niveles de ruido de 50 oacute 60 Hz producidos por liacuteneas de potencia o maquinaria La mayoriacutea de los acondicionadores de sentildeales incluyen filtros de paso bajo especiacuteficamente disentildeados para brindar maacuteximo rechazo de ruido de 50 a 60 Hz
Excitacioacuten Algunos transductores requieren de excitacioacuten Por ejemplo galgas extensiomeacutetricas termistores y RTDs requieren sentildeales externas de excitacioacuten de voltaje o corriente Las medidas de RTDs y termistores generalmente se toman con una fuente de corriente que convierte la variacioacuten en resistencia a un voltaje que puede ser medido Las galgas extensiomeacutetricas que son dispositivos de muy baja resistencia generalmente son usadas en la configuracioacuten de puente Wheatstone con una fuente de excitacioacuten de voltaje
Compensacioacuten de unioacuten friacutea La compensacioacuten de unioacuten friacutea es una tecnologiacutea que se requiere para medidas exactas de termopares Cada vez que un termopar es conectado a un sistema de adquisicioacuten de datos usted debe saber la temperatura que hay en el punto de conexioacuten (ya que esta unioacuten representa otro termopar al medir y generamente inyecta un desfase a su medida) para calcular la temperatura real que su termopar estaacute midiendo
Strain Gauges son dispositivos semiconductores en los cuales la resistencia varia con la deformacioacuten
GF = (ΔRR)(ΔLL) = (ΔRR)ε El factor de medida GF para los Straing Gauges maacutes comunes es de GF=2
Cual seriacutea el mejor acondicionador de sentildeal para una celda de carga (strain gauge) con resistencia nominal de 3000 Ohms y requiere ser conectado al DAC de un microcontrolador el cual puede realizar conversiones de 0-5 Volts
Es claro que cuando la relacioacuten de R1R2=R3R4 el voltaje de salida es cero
Si estas condiciones se cumplen se dice que el puente esta balanceado
Cualquier cambio en alguna de las resistencias provocara un voltaje diferente de cero en las terminales del puente
iquest Y despueacutes del puente
Los sensores pueden ser clasificados en
Sensores autoexitados Pueden no necesitar fuente externa de tensioacuten o de corriente para poder ser leiacutedos por el sistema (Ejemplo Termopares)
Sensores excitados exteriormente Son
sensores que necesitan fuente de alimentacioacuten (Strain Gauges RTD etc)
ldquoResulta praacutecticamente imposible lograr implementar un ambiente o entorno libre de
ruido eleacutectrico oacute electromagneacuteticordquo pero en la praacutectica existen soluciones para
controlar y eliminar casi completamente el ruido usar cable blindado o de par trenzado promediar la medicioacuten filtrar la sentildeal o hacer una conexioacuten diferencial de bajas sentildeales de tensioacuten al sistema de adquisicioacuten de datos yo control
Para analizar como reducir el ruido y con queacute teacutecnicas primero es conveniente estudiar el origen del mismo y como afecta a la sentildeal del sensor
Ruido de origen capacitivo o acoplamiento
capacitivo baacutesicamente es ruido producido por las cargas electrostaacuteticas este ruido acopla capacitivamente con el sensor con el acondicionador de sentildeal o con el cable que une al sistema de adquisicioacuten de datos
Ruido de origen magneacutetico o acoplamiento magneacutetico Corrientes inducidas que generan interferencias oacute disturbios en los conductores de las sentildeales por eso es importante enviar por bandejas separadas cables de energiacutea y de sentildeal
Lazos de tierra Otras fuentes de transitorios de tensioacuten Ruido
puede aparecer directamente en el cableado de la sentildeal del sensor al sistema de adquisicioacuten de datos como puede ser EMI (Interferencia Electromagneacutetica) la cual proviene principalmente de los radiotransmisores
Blindaje Para disminuir oacute eliminar la interferencia producida por el acoplamiento capacitivo y para ayudar a disminuir la EMI El blindaje tiene que ser conectado a la tierra en el extremo de las liacuteneas de informacioacuten o acondicionador de sentildeal pero tener cuidado de no formar lazos de tierras por lo que solo hay que conectar la tierra en un solo punto
Cable de par trenzado En muchos casos es imposible poner blindaje en un solo punto a tierra por ejemplo cuando el cable tiene blindaje expuesto Juntando los pares y trenzaacutendolos al azar se anulan entre siacute las diferencias e potencial o voltajes inducidos en el cable cuando se el mismo se encuentra en presencia de un campo magneacutetico
Aislacioacuten La aislacioacuten entre las distintas etapas entre las distintas etapas de un sistema de adquisicioacuten de datos Conceptualmente la aislacioacuten se puede definir como la separacioacuten de una sentildeal eleacutectrica de otra para prevenir interacciones no deseadas entre ambas sentildeales
Otra finalidad de la aislacioacuten es la de proteccioacuten de los sistemas de adquisicioacuten de datos
Conexioacuten diferencial Los amplificados operacionales cuando
trabajan con una entrada diferencial suelen tener un muy elevado CMRR que idealmente tenderiacutea a infinito Esto significa que las sentildeales que se inducen por igual a ambos conductores de la entrada del Amplificador Operacional no sean amplificadas de lo Anterior se concluye que otra forma de evitar el ruido es usar acondicionadores de sentildeal con entradas diferenciales o tarjetas de adquisicioacuten de datos con entrada diferencial
Meacutetodos por hardware Filtros pasivos Filtros activos
Meacutetodos por software Meacutetodo de promediacioacuten como el ruido es
aleatorio promediar estos valores estadiacutesticamente como el ruido es aleatorio se eliminaraacute uno con otro
El meacutetodo de promediacioacuten puede eliminar el ruido en proporcioacuten a la raiacutez cuadrada del nuacutemero de muestras promediadas Este tipo de meacutetodo se utiliza para sentildeales de variacioacuten lenta como temperatura humedad presioacuten caudal esfuerzo etc
ADC y DAC
La mayoriacutea de los controladores son implementados en dispositivos digitales
MC computadoras etc
Al tratarse de un sistema digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes
SISTEMA DE CONTROL DIGITAL
DAC ADC
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Esta placa tiene un aceleroacutemetro ADXL335 de +- 3G de alta calidad junto con unos condensadores de desacoplo para un oacuteptimo funcionamiento
Criterios de seleccioacuten
Acondicionador de sentildeal
Amplificacioacuten Los amplificadores aumentan el nivel de la sentildeal de entrada para igualar el rango del convertidor analoacutegico a digital (ADC) y de esta manera aumentar la resolucioacuten y sensibilidad de las medidas Ademaacutes el usar acondicionamiento de sentildeales externo ubicado cerca del la fuente de sentildeal o transductor mejora el ratio de sentildeal-a-ruido elevando el nivel de sentildeal antes de se vea afectada por el ruido ambiental
Atenuacioacuten Atenuacioacuten el opuesto de amplificacioacuten es necesario cuando los voltajes que seraacuten digitalizados estaacuten fuera del rango de entrada del digitalizador Esta forma de acondicionamiento de sentildeales disminuye la amplitud de la sentildeal de entrada de tal manera que la sentildeal condicionada estaacute dentro del rango ADC La atenuacioacuten es necesaria para medir altos voltajes
Aislamiento Los dispositivos de acondicionamiento de sentildeales aislados pasan la sentildeal de su fuente al dispositivo de medida sin una conexioacuten fiacutesica usando teacutecnicas de transformador oacutepticas o de acoplamiento capacitivo Ademaacutes de romper los lazos de tierra el aislamiento bloquea picos de alto voltaje y rechaza alto voltaje en modo comuacuten y asiacute protege a los operadores y el valioso equipo de medida
Multiplexado Con el multiplexado un sistema de medida puede enrutar en secuencia muacuteltiples sentildeales a un solo digitalizador ademaacutes de brindar una manera rentable de incrementar la cuenta de canales del sistema Normalmente se necesita multiplexado para todas las aplicaciones de muchos canales
Filtrado El filtrado rechaza ruido no deseado dentro de un cierto rango de frecuencia Casi todas las aplicaciones de adquisicioacuten de datos estaacuten sujetas a ciertos niveles de ruido de 50 oacute 60 Hz producidos por liacuteneas de potencia o maquinaria La mayoriacutea de los acondicionadores de sentildeales incluyen filtros de paso bajo especiacuteficamente disentildeados para brindar maacuteximo rechazo de ruido de 50 a 60 Hz
Excitacioacuten Algunos transductores requieren de excitacioacuten Por ejemplo galgas extensiomeacutetricas termistores y RTDs requieren sentildeales externas de excitacioacuten de voltaje o corriente Las medidas de RTDs y termistores generalmente se toman con una fuente de corriente que convierte la variacioacuten en resistencia a un voltaje que puede ser medido Las galgas extensiomeacutetricas que son dispositivos de muy baja resistencia generalmente son usadas en la configuracioacuten de puente Wheatstone con una fuente de excitacioacuten de voltaje
Compensacioacuten de unioacuten friacutea La compensacioacuten de unioacuten friacutea es una tecnologiacutea que se requiere para medidas exactas de termopares Cada vez que un termopar es conectado a un sistema de adquisicioacuten de datos usted debe saber la temperatura que hay en el punto de conexioacuten (ya que esta unioacuten representa otro termopar al medir y generamente inyecta un desfase a su medida) para calcular la temperatura real que su termopar estaacute midiendo
Strain Gauges son dispositivos semiconductores en los cuales la resistencia varia con la deformacioacuten
GF = (ΔRR)(ΔLL) = (ΔRR)ε El factor de medida GF para los Straing Gauges maacutes comunes es de GF=2
Cual seriacutea el mejor acondicionador de sentildeal para una celda de carga (strain gauge) con resistencia nominal de 3000 Ohms y requiere ser conectado al DAC de un microcontrolador el cual puede realizar conversiones de 0-5 Volts
Es claro que cuando la relacioacuten de R1R2=R3R4 el voltaje de salida es cero
Si estas condiciones se cumplen se dice que el puente esta balanceado
Cualquier cambio en alguna de las resistencias provocara un voltaje diferente de cero en las terminales del puente
iquest Y despueacutes del puente
Los sensores pueden ser clasificados en
Sensores autoexitados Pueden no necesitar fuente externa de tensioacuten o de corriente para poder ser leiacutedos por el sistema (Ejemplo Termopares)
Sensores excitados exteriormente Son
sensores que necesitan fuente de alimentacioacuten (Strain Gauges RTD etc)
ldquoResulta praacutecticamente imposible lograr implementar un ambiente o entorno libre de
ruido eleacutectrico oacute electromagneacuteticordquo pero en la praacutectica existen soluciones para
controlar y eliminar casi completamente el ruido usar cable blindado o de par trenzado promediar la medicioacuten filtrar la sentildeal o hacer una conexioacuten diferencial de bajas sentildeales de tensioacuten al sistema de adquisicioacuten de datos yo control
Para analizar como reducir el ruido y con queacute teacutecnicas primero es conveniente estudiar el origen del mismo y como afecta a la sentildeal del sensor
Ruido de origen capacitivo o acoplamiento
capacitivo baacutesicamente es ruido producido por las cargas electrostaacuteticas este ruido acopla capacitivamente con el sensor con el acondicionador de sentildeal o con el cable que une al sistema de adquisicioacuten de datos
Ruido de origen magneacutetico o acoplamiento magneacutetico Corrientes inducidas que generan interferencias oacute disturbios en los conductores de las sentildeales por eso es importante enviar por bandejas separadas cables de energiacutea y de sentildeal
Lazos de tierra Otras fuentes de transitorios de tensioacuten Ruido
puede aparecer directamente en el cableado de la sentildeal del sensor al sistema de adquisicioacuten de datos como puede ser EMI (Interferencia Electromagneacutetica) la cual proviene principalmente de los radiotransmisores
Blindaje Para disminuir oacute eliminar la interferencia producida por el acoplamiento capacitivo y para ayudar a disminuir la EMI El blindaje tiene que ser conectado a la tierra en el extremo de las liacuteneas de informacioacuten o acondicionador de sentildeal pero tener cuidado de no formar lazos de tierras por lo que solo hay que conectar la tierra en un solo punto
Cable de par trenzado En muchos casos es imposible poner blindaje en un solo punto a tierra por ejemplo cuando el cable tiene blindaje expuesto Juntando los pares y trenzaacutendolos al azar se anulan entre siacute las diferencias e potencial o voltajes inducidos en el cable cuando se el mismo se encuentra en presencia de un campo magneacutetico
Aislacioacuten La aislacioacuten entre las distintas etapas entre las distintas etapas de un sistema de adquisicioacuten de datos Conceptualmente la aislacioacuten se puede definir como la separacioacuten de una sentildeal eleacutectrica de otra para prevenir interacciones no deseadas entre ambas sentildeales
Otra finalidad de la aislacioacuten es la de proteccioacuten de los sistemas de adquisicioacuten de datos
Conexioacuten diferencial Los amplificados operacionales cuando
trabajan con una entrada diferencial suelen tener un muy elevado CMRR que idealmente tenderiacutea a infinito Esto significa que las sentildeales que se inducen por igual a ambos conductores de la entrada del Amplificador Operacional no sean amplificadas de lo Anterior se concluye que otra forma de evitar el ruido es usar acondicionadores de sentildeal con entradas diferenciales o tarjetas de adquisicioacuten de datos con entrada diferencial
Meacutetodos por hardware Filtros pasivos Filtros activos
Meacutetodos por software Meacutetodo de promediacioacuten como el ruido es
aleatorio promediar estos valores estadiacutesticamente como el ruido es aleatorio se eliminaraacute uno con otro
El meacutetodo de promediacioacuten puede eliminar el ruido en proporcioacuten a la raiacutez cuadrada del nuacutemero de muestras promediadas Este tipo de meacutetodo se utiliza para sentildeales de variacioacuten lenta como temperatura humedad presioacuten caudal esfuerzo etc
ADC y DAC
La mayoriacutea de los controladores son implementados en dispositivos digitales
MC computadoras etc
Al tratarse de un sistema digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes
SISTEMA DE CONTROL DIGITAL
DAC ADC
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Criterios de seleccioacuten
Acondicionador de sentildeal
Amplificacioacuten Los amplificadores aumentan el nivel de la sentildeal de entrada para igualar el rango del convertidor analoacutegico a digital (ADC) y de esta manera aumentar la resolucioacuten y sensibilidad de las medidas Ademaacutes el usar acondicionamiento de sentildeales externo ubicado cerca del la fuente de sentildeal o transductor mejora el ratio de sentildeal-a-ruido elevando el nivel de sentildeal antes de se vea afectada por el ruido ambiental
Atenuacioacuten Atenuacioacuten el opuesto de amplificacioacuten es necesario cuando los voltajes que seraacuten digitalizados estaacuten fuera del rango de entrada del digitalizador Esta forma de acondicionamiento de sentildeales disminuye la amplitud de la sentildeal de entrada de tal manera que la sentildeal condicionada estaacute dentro del rango ADC La atenuacioacuten es necesaria para medir altos voltajes
Aislamiento Los dispositivos de acondicionamiento de sentildeales aislados pasan la sentildeal de su fuente al dispositivo de medida sin una conexioacuten fiacutesica usando teacutecnicas de transformador oacutepticas o de acoplamiento capacitivo Ademaacutes de romper los lazos de tierra el aislamiento bloquea picos de alto voltaje y rechaza alto voltaje en modo comuacuten y asiacute protege a los operadores y el valioso equipo de medida
Multiplexado Con el multiplexado un sistema de medida puede enrutar en secuencia muacuteltiples sentildeales a un solo digitalizador ademaacutes de brindar una manera rentable de incrementar la cuenta de canales del sistema Normalmente se necesita multiplexado para todas las aplicaciones de muchos canales
Filtrado El filtrado rechaza ruido no deseado dentro de un cierto rango de frecuencia Casi todas las aplicaciones de adquisicioacuten de datos estaacuten sujetas a ciertos niveles de ruido de 50 oacute 60 Hz producidos por liacuteneas de potencia o maquinaria La mayoriacutea de los acondicionadores de sentildeales incluyen filtros de paso bajo especiacuteficamente disentildeados para brindar maacuteximo rechazo de ruido de 50 a 60 Hz
Excitacioacuten Algunos transductores requieren de excitacioacuten Por ejemplo galgas extensiomeacutetricas termistores y RTDs requieren sentildeales externas de excitacioacuten de voltaje o corriente Las medidas de RTDs y termistores generalmente se toman con una fuente de corriente que convierte la variacioacuten en resistencia a un voltaje que puede ser medido Las galgas extensiomeacutetricas que son dispositivos de muy baja resistencia generalmente son usadas en la configuracioacuten de puente Wheatstone con una fuente de excitacioacuten de voltaje
Compensacioacuten de unioacuten friacutea La compensacioacuten de unioacuten friacutea es una tecnologiacutea que se requiere para medidas exactas de termopares Cada vez que un termopar es conectado a un sistema de adquisicioacuten de datos usted debe saber la temperatura que hay en el punto de conexioacuten (ya que esta unioacuten representa otro termopar al medir y generamente inyecta un desfase a su medida) para calcular la temperatura real que su termopar estaacute midiendo
Strain Gauges son dispositivos semiconductores en los cuales la resistencia varia con la deformacioacuten
GF = (ΔRR)(ΔLL) = (ΔRR)ε El factor de medida GF para los Straing Gauges maacutes comunes es de GF=2
Cual seriacutea el mejor acondicionador de sentildeal para una celda de carga (strain gauge) con resistencia nominal de 3000 Ohms y requiere ser conectado al DAC de un microcontrolador el cual puede realizar conversiones de 0-5 Volts
Es claro que cuando la relacioacuten de R1R2=R3R4 el voltaje de salida es cero
Si estas condiciones se cumplen se dice que el puente esta balanceado
Cualquier cambio en alguna de las resistencias provocara un voltaje diferente de cero en las terminales del puente
iquest Y despueacutes del puente
Los sensores pueden ser clasificados en
Sensores autoexitados Pueden no necesitar fuente externa de tensioacuten o de corriente para poder ser leiacutedos por el sistema (Ejemplo Termopares)
Sensores excitados exteriormente Son
sensores que necesitan fuente de alimentacioacuten (Strain Gauges RTD etc)
ldquoResulta praacutecticamente imposible lograr implementar un ambiente o entorno libre de
ruido eleacutectrico oacute electromagneacuteticordquo pero en la praacutectica existen soluciones para
controlar y eliminar casi completamente el ruido usar cable blindado o de par trenzado promediar la medicioacuten filtrar la sentildeal o hacer una conexioacuten diferencial de bajas sentildeales de tensioacuten al sistema de adquisicioacuten de datos yo control
Para analizar como reducir el ruido y con queacute teacutecnicas primero es conveniente estudiar el origen del mismo y como afecta a la sentildeal del sensor
Ruido de origen capacitivo o acoplamiento
capacitivo baacutesicamente es ruido producido por las cargas electrostaacuteticas este ruido acopla capacitivamente con el sensor con el acondicionador de sentildeal o con el cable que une al sistema de adquisicioacuten de datos
Ruido de origen magneacutetico o acoplamiento magneacutetico Corrientes inducidas que generan interferencias oacute disturbios en los conductores de las sentildeales por eso es importante enviar por bandejas separadas cables de energiacutea y de sentildeal
Lazos de tierra Otras fuentes de transitorios de tensioacuten Ruido
puede aparecer directamente en el cableado de la sentildeal del sensor al sistema de adquisicioacuten de datos como puede ser EMI (Interferencia Electromagneacutetica) la cual proviene principalmente de los radiotransmisores
Blindaje Para disminuir oacute eliminar la interferencia producida por el acoplamiento capacitivo y para ayudar a disminuir la EMI El blindaje tiene que ser conectado a la tierra en el extremo de las liacuteneas de informacioacuten o acondicionador de sentildeal pero tener cuidado de no formar lazos de tierras por lo que solo hay que conectar la tierra en un solo punto
Cable de par trenzado En muchos casos es imposible poner blindaje en un solo punto a tierra por ejemplo cuando el cable tiene blindaje expuesto Juntando los pares y trenzaacutendolos al azar se anulan entre siacute las diferencias e potencial o voltajes inducidos en el cable cuando se el mismo se encuentra en presencia de un campo magneacutetico
Aislacioacuten La aislacioacuten entre las distintas etapas entre las distintas etapas de un sistema de adquisicioacuten de datos Conceptualmente la aislacioacuten se puede definir como la separacioacuten de una sentildeal eleacutectrica de otra para prevenir interacciones no deseadas entre ambas sentildeales
Otra finalidad de la aislacioacuten es la de proteccioacuten de los sistemas de adquisicioacuten de datos
Conexioacuten diferencial Los amplificados operacionales cuando
trabajan con una entrada diferencial suelen tener un muy elevado CMRR que idealmente tenderiacutea a infinito Esto significa que las sentildeales que se inducen por igual a ambos conductores de la entrada del Amplificador Operacional no sean amplificadas de lo Anterior se concluye que otra forma de evitar el ruido es usar acondicionadores de sentildeal con entradas diferenciales o tarjetas de adquisicioacuten de datos con entrada diferencial
Meacutetodos por hardware Filtros pasivos Filtros activos
Meacutetodos por software Meacutetodo de promediacioacuten como el ruido es
aleatorio promediar estos valores estadiacutesticamente como el ruido es aleatorio se eliminaraacute uno con otro
El meacutetodo de promediacioacuten puede eliminar el ruido en proporcioacuten a la raiacutez cuadrada del nuacutemero de muestras promediadas Este tipo de meacutetodo se utiliza para sentildeales de variacioacuten lenta como temperatura humedad presioacuten caudal esfuerzo etc
ADC y DAC
La mayoriacutea de los controladores son implementados en dispositivos digitales
MC computadoras etc
Al tratarse de un sistema digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes
SISTEMA DE CONTROL DIGITAL
DAC ADC
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Amplificacioacuten Los amplificadores aumentan el nivel de la sentildeal de entrada para igualar el rango del convertidor analoacutegico a digital (ADC) y de esta manera aumentar la resolucioacuten y sensibilidad de las medidas Ademaacutes el usar acondicionamiento de sentildeales externo ubicado cerca del la fuente de sentildeal o transductor mejora el ratio de sentildeal-a-ruido elevando el nivel de sentildeal antes de se vea afectada por el ruido ambiental
Atenuacioacuten Atenuacioacuten el opuesto de amplificacioacuten es necesario cuando los voltajes que seraacuten digitalizados estaacuten fuera del rango de entrada del digitalizador Esta forma de acondicionamiento de sentildeales disminuye la amplitud de la sentildeal de entrada de tal manera que la sentildeal condicionada estaacute dentro del rango ADC La atenuacioacuten es necesaria para medir altos voltajes
Aislamiento Los dispositivos de acondicionamiento de sentildeales aislados pasan la sentildeal de su fuente al dispositivo de medida sin una conexioacuten fiacutesica usando teacutecnicas de transformador oacutepticas o de acoplamiento capacitivo Ademaacutes de romper los lazos de tierra el aislamiento bloquea picos de alto voltaje y rechaza alto voltaje en modo comuacuten y asiacute protege a los operadores y el valioso equipo de medida
Multiplexado Con el multiplexado un sistema de medida puede enrutar en secuencia muacuteltiples sentildeales a un solo digitalizador ademaacutes de brindar una manera rentable de incrementar la cuenta de canales del sistema Normalmente se necesita multiplexado para todas las aplicaciones de muchos canales
Filtrado El filtrado rechaza ruido no deseado dentro de un cierto rango de frecuencia Casi todas las aplicaciones de adquisicioacuten de datos estaacuten sujetas a ciertos niveles de ruido de 50 oacute 60 Hz producidos por liacuteneas de potencia o maquinaria La mayoriacutea de los acondicionadores de sentildeales incluyen filtros de paso bajo especiacuteficamente disentildeados para brindar maacuteximo rechazo de ruido de 50 a 60 Hz
Excitacioacuten Algunos transductores requieren de excitacioacuten Por ejemplo galgas extensiomeacutetricas termistores y RTDs requieren sentildeales externas de excitacioacuten de voltaje o corriente Las medidas de RTDs y termistores generalmente se toman con una fuente de corriente que convierte la variacioacuten en resistencia a un voltaje que puede ser medido Las galgas extensiomeacutetricas que son dispositivos de muy baja resistencia generalmente son usadas en la configuracioacuten de puente Wheatstone con una fuente de excitacioacuten de voltaje
Compensacioacuten de unioacuten friacutea La compensacioacuten de unioacuten friacutea es una tecnologiacutea que se requiere para medidas exactas de termopares Cada vez que un termopar es conectado a un sistema de adquisicioacuten de datos usted debe saber la temperatura que hay en el punto de conexioacuten (ya que esta unioacuten representa otro termopar al medir y generamente inyecta un desfase a su medida) para calcular la temperatura real que su termopar estaacute midiendo
Strain Gauges son dispositivos semiconductores en los cuales la resistencia varia con la deformacioacuten
GF = (ΔRR)(ΔLL) = (ΔRR)ε El factor de medida GF para los Straing Gauges maacutes comunes es de GF=2
Cual seriacutea el mejor acondicionador de sentildeal para una celda de carga (strain gauge) con resistencia nominal de 3000 Ohms y requiere ser conectado al DAC de un microcontrolador el cual puede realizar conversiones de 0-5 Volts
Es claro que cuando la relacioacuten de R1R2=R3R4 el voltaje de salida es cero
Si estas condiciones se cumplen se dice que el puente esta balanceado
Cualquier cambio en alguna de las resistencias provocara un voltaje diferente de cero en las terminales del puente
iquest Y despueacutes del puente
Los sensores pueden ser clasificados en
Sensores autoexitados Pueden no necesitar fuente externa de tensioacuten o de corriente para poder ser leiacutedos por el sistema (Ejemplo Termopares)
Sensores excitados exteriormente Son
sensores que necesitan fuente de alimentacioacuten (Strain Gauges RTD etc)
ldquoResulta praacutecticamente imposible lograr implementar un ambiente o entorno libre de
ruido eleacutectrico oacute electromagneacuteticordquo pero en la praacutectica existen soluciones para
controlar y eliminar casi completamente el ruido usar cable blindado o de par trenzado promediar la medicioacuten filtrar la sentildeal o hacer una conexioacuten diferencial de bajas sentildeales de tensioacuten al sistema de adquisicioacuten de datos yo control
Para analizar como reducir el ruido y con queacute teacutecnicas primero es conveniente estudiar el origen del mismo y como afecta a la sentildeal del sensor
Ruido de origen capacitivo o acoplamiento
capacitivo baacutesicamente es ruido producido por las cargas electrostaacuteticas este ruido acopla capacitivamente con el sensor con el acondicionador de sentildeal o con el cable que une al sistema de adquisicioacuten de datos
Ruido de origen magneacutetico o acoplamiento magneacutetico Corrientes inducidas que generan interferencias oacute disturbios en los conductores de las sentildeales por eso es importante enviar por bandejas separadas cables de energiacutea y de sentildeal
Lazos de tierra Otras fuentes de transitorios de tensioacuten Ruido
puede aparecer directamente en el cableado de la sentildeal del sensor al sistema de adquisicioacuten de datos como puede ser EMI (Interferencia Electromagneacutetica) la cual proviene principalmente de los radiotransmisores
Blindaje Para disminuir oacute eliminar la interferencia producida por el acoplamiento capacitivo y para ayudar a disminuir la EMI El blindaje tiene que ser conectado a la tierra en el extremo de las liacuteneas de informacioacuten o acondicionador de sentildeal pero tener cuidado de no formar lazos de tierras por lo que solo hay que conectar la tierra en un solo punto
Cable de par trenzado En muchos casos es imposible poner blindaje en un solo punto a tierra por ejemplo cuando el cable tiene blindaje expuesto Juntando los pares y trenzaacutendolos al azar se anulan entre siacute las diferencias e potencial o voltajes inducidos en el cable cuando se el mismo se encuentra en presencia de un campo magneacutetico
Aislacioacuten La aislacioacuten entre las distintas etapas entre las distintas etapas de un sistema de adquisicioacuten de datos Conceptualmente la aislacioacuten se puede definir como la separacioacuten de una sentildeal eleacutectrica de otra para prevenir interacciones no deseadas entre ambas sentildeales
Otra finalidad de la aislacioacuten es la de proteccioacuten de los sistemas de adquisicioacuten de datos
Conexioacuten diferencial Los amplificados operacionales cuando
trabajan con una entrada diferencial suelen tener un muy elevado CMRR que idealmente tenderiacutea a infinito Esto significa que las sentildeales que se inducen por igual a ambos conductores de la entrada del Amplificador Operacional no sean amplificadas de lo Anterior se concluye que otra forma de evitar el ruido es usar acondicionadores de sentildeal con entradas diferenciales o tarjetas de adquisicioacuten de datos con entrada diferencial
Meacutetodos por hardware Filtros pasivos Filtros activos
Meacutetodos por software Meacutetodo de promediacioacuten como el ruido es
aleatorio promediar estos valores estadiacutesticamente como el ruido es aleatorio se eliminaraacute uno con otro
El meacutetodo de promediacioacuten puede eliminar el ruido en proporcioacuten a la raiacutez cuadrada del nuacutemero de muestras promediadas Este tipo de meacutetodo se utiliza para sentildeales de variacioacuten lenta como temperatura humedad presioacuten caudal esfuerzo etc
ADC y DAC
La mayoriacutea de los controladores son implementados en dispositivos digitales
MC computadoras etc
Al tratarse de un sistema digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes
SISTEMA DE CONTROL DIGITAL
DAC ADC
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Strain Gauges son dispositivos semiconductores en los cuales la resistencia varia con la deformacioacuten
GF = (ΔRR)(ΔLL) = (ΔRR)ε El factor de medida GF para los Straing Gauges maacutes comunes es de GF=2
Cual seriacutea el mejor acondicionador de sentildeal para una celda de carga (strain gauge) con resistencia nominal de 3000 Ohms y requiere ser conectado al DAC de un microcontrolador el cual puede realizar conversiones de 0-5 Volts
Es claro que cuando la relacioacuten de R1R2=R3R4 el voltaje de salida es cero
Si estas condiciones se cumplen se dice que el puente esta balanceado
Cualquier cambio en alguna de las resistencias provocara un voltaje diferente de cero en las terminales del puente
iquest Y despueacutes del puente
Los sensores pueden ser clasificados en
Sensores autoexitados Pueden no necesitar fuente externa de tensioacuten o de corriente para poder ser leiacutedos por el sistema (Ejemplo Termopares)
Sensores excitados exteriormente Son
sensores que necesitan fuente de alimentacioacuten (Strain Gauges RTD etc)
ldquoResulta praacutecticamente imposible lograr implementar un ambiente o entorno libre de
ruido eleacutectrico oacute electromagneacuteticordquo pero en la praacutectica existen soluciones para
controlar y eliminar casi completamente el ruido usar cable blindado o de par trenzado promediar la medicioacuten filtrar la sentildeal o hacer una conexioacuten diferencial de bajas sentildeales de tensioacuten al sistema de adquisicioacuten de datos yo control
Para analizar como reducir el ruido y con queacute teacutecnicas primero es conveniente estudiar el origen del mismo y como afecta a la sentildeal del sensor
Ruido de origen capacitivo o acoplamiento
capacitivo baacutesicamente es ruido producido por las cargas electrostaacuteticas este ruido acopla capacitivamente con el sensor con el acondicionador de sentildeal o con el cable que une al sistema de adquisicioacuten de datos
Ruido de origen magneacutetico o acoplamiento magneacutetico Corrientes inducidas que generan interferencias oacute disturbios en los conductores de las sentildeales por eso es importante enviar por bandejas separadas cables de energiacutea y de sentildeal
Lazos de tierra Otras fuentes de transitorios de tensioacuten Ruido
puede aparecer directamente en el cableado de la sentildeal del sensor al sistema de adquisicioacuten de datos como puede ser EMI (Interferencia Electromagneacutetica) la cual proviene principalmente de los radiotransmisores
Blindaje Para disminuir oacute eliminar la interferencia producida por el acoplamiento capacitivo y para ayudar a disminuir la EMI El blindaje tiene que ser conectado a la tierra en el extremo de las liacuteneas de informacioacuten o acondicionador de sentildeal pero tener cuidado de no formar lazos de tierras por lo que solo hay que conectar la tierra en un solo punto
Cable de par trenzado En muchos casos es imposible poner blindaje en un solo punto a tierra por ejemplo cuando el cable tiene blindaje expuesto Juntando los pares y trenzaacutendolos al azar se anulan entre siacute las diferencias e potencial o voltajes inducidos en el cable cuando se el mismo se encuentra en presencia de un campo magneacutetico
Aislacioacuten La aislacioacuten entre las distintas etapas entre las distintas etapas de un sistema de adquisicioacuten de datos Conceptualmente la aislacioacuten se puede definir como la separacioacuten de una sentildeal eleacutectrica de otra para prevenir interacciones no deseadas entre ambas sentildeales
Otra finalidad de la aislacioacuten es la de proteccioacuten de los sistemas de adquisicioacuten de datos
Conexioacuten diferencial Los amplificados operacionales cuando
trabajan con una entrada diferencial suelen tener un muy elevado CMRR que idealmente tenderiacutea a infinito Esto significa que las sentildeales que se inducen por igual a ambos conductores de la entrada del Amplificador Operacional no sean amplificadas de lo Anterior se concluye que otra forma de evitar el ruido es usar acondicionadores de sentildeal con entradas diferenciales o tarjetas de adquisicioacuten de datos con entrada diferencial
Meacutetodos por hardware Filtros pasivos Filtros activos
Meacutetodos por software Meacutetodo de promediacioacuten como el ruido es
aleatorio promediar estos valores estadiacutesticamente como el ruido es aleatorio se eliminaraacute uno con otro
El meacutetodo de promediacioacuten puede eliminar el ruido en proporcioacuten a la raiacutez cuadrada del nuacutemero de muestras promediadas Este tipo de meacutetodo se utiliza para sentildeales de variacioacuten lenta como temperatura humedad presioacuten caudal esfuerzo etc
ADC y DAC
La mayoriacutea de los controladores son implementados en dispositivos digitales
MC computadoras etc
Al tratarse de un sistema digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes
SISTEMA DE CONTROL DIGITAL
DAC ADC
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Cual seriacutea el mejor acondicionador de sentildeal para una celda de carga (strain gauge) con resistencia nominal de 3000 Ohms y requiere ser conectado al DAC de un microcontrolador el cual puede realizar conversiones de 0-5 Volts
Es claro que cuando la relacioacuten de R1R2=R3R4 el voltaje de salida es cero
Si estas condiciones se cumplen se dice que el puente esta balanceado
Cualquier cambio en alguna de las resistencias provocara un voltaje diferente de cero en las terminales del puente
iquest Y despueacutes del puente
Los sensores pueden ser clasificados en
Sensores autoexitados Pueden no necesitar fuente externa de tensioacuten o de corriente para poder ser leiacutedos por el sistema (Ejemplo Termopares)
Sensores excitados exteriormente Son
sensores que necesitan fuente de alimentacioacuten (Strain Gauges RTD etc)
ldquoResulta praacutecticamente imposible lograr implementar un ambiente o entorno libre de
ruido eleacutectrico oacute electromagneacuteticordquo pero en la praacutectica existen soluciones para
controlar y eliminar casi completamente el ruido usar cable blindado o de par trenzado promediar la medicioacuten filtrar la sentildeal o hacer una conexioacuten diferencial de bajas sentildeales de tensioacuten al sistema de adquisicioacuten de datos yo control
Para analizar como reducir el ruido y con queacute teacutecnicas primero es conveniente estudiar el origen del mismo y como afecta a la sentildeal del sensor
Ruido de origen capacitivo o acoplamiento
capacitivo baacutesicamente es ruido producido por las cargas electrostaacuteticas este ruido acopla capacitivamente con el sensor con el acondicionador de sentildeal o con el cable que une al sistema de adquisicioacuten de datos
Ruido de origen magneacutetico o acoplamiento magneacutetico Corrientes inducidas que generan interferencias oacute disturbios en los conductores de las sentildeales por eso es importante enviar por bandejas separadas cables de energiacutea y de sentildeal
Lazos de tierra Otras fuentes de transitorios de tensioacuten Ruido
puede aparecer directamente en el cableado de la sentildeal del sensor al sistema de adquisicioacuten de datos como puede ser EMI (Interferencia Electromagneacutetica) la cual proviene principalmente de los radiotransmisores
Blindaje Para disminuir oacute eliminar la interferencia producida por el acoplamiento capacitivo y para ayudar a disminuir la EMI El blindaje tiene que ser conectado a la tierra en el extremo de las liacuteneas de informacioacuten o acondicionador de sentildeal pero tener cuidado de no formar lazos de tierras por lo que solo hay que conectar la tierra en un solo punto
Cable de par trenzado En muchos casos es imposible poner blindaje en un solo punto a tierra por ejemplo cuando el cable tiene blindaje expuesto Juntando los pares y trenzaacutendolos al azar se anulan entre siacute las diferencias e potencial o voltajes inducidos en el cable cuando se el mismo se encuentra en presencia de un campo magneacutetico
Aislacioacuten La aislacioacuten entre las distintas etapas entre las distintas etapas de un sistema de adquisicioacuten de datos Conceptualmente la aislacioacuten se puede definir como la separacioacuten de una sentildeal eleacutectrica de otra para prevenir interacciones no deseadas entre ambas sentildeales
Otra finalidad de la aislacioacuten es la de proteccioacuten de los sistemas de adquisicioacuten de datos
Conexioacuten diferencial Los amplificados operacionales cuando
trabajan con una entrada diferencial suelen tener un muy elevado CMRR que idealmente tenderiacutea a infinito Esto significa que las sentildeales que se inducen por igual a ambos conductores de la entrada del Amplificador Operacional no sean amplificadas de lo Anterior se concluye que otra forma de evitar el ruido es usar acondicionadores de sentildeal con entradas diferenciales o tarjetas de adquisicioacuten de datos con entrada diferencial
Meacutetodos por hardware Filtros pasivos Filtros activos
Meacutetodos por software Meacutetodo de promediacioacuten como el ruido es
aleatorio promediar estos valores estadiacutesticamente como el ruido es aleatorio se eliminaraacute uno con otro
El meacutetodo de promediacioacuten puede eliminar el ruido en proporcioacuten a la raiacutez cuadrada del nuacutemero de muestras promediadas Este tipo de meacutetodo se utiliza para sentildeales de variacioacuten lenta como temperatura humedad presioacuten caudal esfuerzo etc
ADC y DAC
La mayoriacutea de los controladores son implementados en dispositivos digitales
MC computadoras etc
Al tratarse de un sistema digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes
SISTEMA DE CONTROL DIGITAL
DAC ADC
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Es claro que cuando la relacioacuten de R1R2=R3R4 el voltaje de salida es cero
Si estas condiciones se cumplen se dice que el puente esta balanceado
Cualquier cambio en alguna de las resistencias provocara un voltaje diferente de cero en las terminales del puente
iquest Y despueacutes del puente
Los sensores pueden ser clasificados en
Sensores autoexitados Pueden no necesitar fuente externa de tensioacuten o de corriente para poder ser leiacutedos por el sistema (Ejemplo Termopares)
Sensores excitados exteriormente Son
sensores que necesitan fuente de alimentacioacuten (Strain Gauges RTD etc)
ldquoResulta praacutecticamente imposible lograr implementar un ambiente o entorno libre de
ruido eleacutectrico oacute electromagneacuteticordquo pero en la praacutectica existen soluciones para
controlar y eliminar casi completamente el ruido usar cable blindado o de par trenzado promediar la medicioacuten filtrar la sentildeal o hacer una conexioacuten diferencial de bajas sentildeales de tensioacuten al sistema de adquisicioacuten de datos yo control
Para analizar como reducir el ruido y con queacute teacutecnicas primero es conveniente estudiar el origen del mismo y como afecta a la sentildeal del sensor
Ruido de origen capacitivo o acoplamiento
capacitivo baacutesicamente es ruido producido por las cargas electrostaacuteticas este ruido acopla capacitivamente con el sensor con el acondicionador de sentildeal o con el cable que une al sistema de adquisicioacuten de datos
Ruido de origen magneacutetico o acoplamiento magneacutetico Corrientes inducidas que generan interferencias oacute disturbios en los conductores de las sentildeales por eso es importante enviar por bandejas separadas cables de energiacutea y de sentildeal
Lazos de tierra Otras fuentes de transitorios de tensioacuten Ruido
puede aparecer directamente en el cableado de la sentildeal del sensor al sistema de adquisicioacuten de datos como puede ser EMI (Interferencia Electromagneacutetica) la cual proviene principalmente de los radiotransmisores
Blindaje Para disminuir oacute eliminar la interferencia producida por el acoplamiento capacitivo y para ayudar a disminuir la EMI El blindaje tiene que ser conectado a la tierra en el extremo de las liacuteneas de informacioacuten o acondicionador de sentildeal pero tener cuidado de no formar lazos de tierras por lo que solo hay que conectar la tierra en un solo punto
Cable de par trenzado En muchos casos es imposible poner blindaje en un solo punto a tierra por ejemplo cuando el cable tiene blindaje expuesto Juntando los pares y trenzaacutendolos al azar se anulan entre siacute las diferencias e potencial o voltajes inducidos en el cable cuando se el mismo se encuentra en presencia de un campo magneacutetico
Aislacioacuten La aislacioacuten entre las distintas etapas entre las distintas etapas de un sistema de adquisicioacuten de datos Conceptualmente la aislacioacuten se puede definir como la separacioacuten de una sentildeal eleacutectrica de otra para prevenir interacciones no deseadas entre ambas sentildeales
Otra finalidad de la aislacioacuten es la de proteccioacuten de los sistemas de adquisicioacuten de datos
Conexioacuten diferencial Los amplificados operacionales cuando
trabajan con una entrada diferencial suelen tener un muy elevado CMRR que idealmente tenderiacutea a infinito Esto significa que las sentildeales que se inducen por igual a ambos conductores de la entrada del Amplificador Operacional no sean amplificadas de lo Anterior se concluye que otra forma de evitar el ruido es usar acondicionadores de sentildeal con entradas diferenciales o tarjetas de adquisicioacuten de datos con entrada diferencial
Meacutetodos por hardware Filtros pasivos Filtros activos
Meacutetodos por software Meacutetodo de promediacioacuten como el ruido es
aleatorio promediar estos valores estadiacutesticamente como el ruido es aleatorio se eliminaraacute uno con otro
El meacutetodo de promediacioacuten puede eliminar el ruido en proporcioacuten a la raiacutez cuadrada del nuacutemero de muestras promediadas Este tipo de meacutetodo se utiliza para sentildeales de variacioacuten lenta como temperatura humedad presioacuten caudal esfuerzo etc
ADC y DAC
La mayoriacutea de los controladores son implementados en dispositivos digitales
MC computadoras etc
Al tratarse de un sistema digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes
SISTEMA DE CONTROL DIGITAL
DAC ADC
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Los sensores pueden ser clasificados en
Sensores autoexitados Pueden no necesitar fuente externa de tensioacuten o de corriente para poder ser leiacutedos por el sistema (Ejemplo Termopares)
Sensores excitados exteriormente Son
sensores que necesitan fuente de alimentacioacuten (Strain Gauges RTD etc)
ldquoResulta praacutecticamente imposible lograr implementar un ambiente o entorno libre de
ruido eleacutectrico oacute electromagneacuteticordquo pero en la praacutectica existen soluciones para
controlar y eliminar casi completamente el ruido usar cable blindado o de par trenzado promediar la medicioacuten filtrar la sentildeal o hacer una conexioacuten diferencial de bajas sentildeales de tensioacuten al sistema de adquisicioacuten de datos yo control
Para analizar como reducir el ruido y con queacute teacutecnicas primero es conveniente estudiar el origen del mismo y como afecta a la sentildeal del sensor
Ruido de origen capacitivo o acoplamiento
capacitivo baacutesicamente es ruido producido por las cargas electrostaacuteticas este ruido acopla capacitivamente con el sensor con el acondicionador de sentildeal o con el cable que une al sistema de adquisicioacuten de datos
Ruido de origen magneacutetico o acoplamiento magneacutetico Corrientes inducidas que generan interferencias oacute disturbios en los conductores de las sentildeales por eso es importante enviar por bandejas separadas cables de energiacutea y de sentildeal
Lazos de tierra Otras fuentes de transitorios de tensioacuten Ruido
puede aparecer directamente en el cableado de la sentildeal del sensor al sistema de adquisicioacuten de datos como puede ser EMI (Interferencia Electromagneacutetica) la cual proviene principalmente de los radiotransmisores
Blindaje Para disminuir oacute eliminar la interferencia producida por el acoplamiento capacitivo y para ayudar a disminuir la EMI El blindaje tiene que ser conectado a la tierra en el extremo de las liacuteneas de informacioacuten o acondicionador de sentildeal pero tener cuidado de no formar lazos de tierras por lo que solo hay que conectar la tierra en un solo punto
Cable de par trenzado En muchos casos es imposible poner blindaje en un solo punto a tierra por ejemplo cuando el cable tiene blindaje expuesto Juntando los pares y trenzaacutendolos al azar se anulan entre siacute las diferencias e potencial o voltajes inducidos en el cable cuando se el mismo se encuentra en presencia de un campo magneacutetico
Aislacioacuten La aislacioacuten entre las distintas etapas entre las distintas etapas de un sistema de adquisicioacuten de datos Conceptualmente la aislacioacuten se puede definir como la separacioacuten de una sentildeal eleacutectrica de otra para prevenir interacciones no deseadas entre ambas sentildeales
Otra finalidad de la aislacioacuten es la de proteccioacuten de los sistemas de adquisicioacuten de datos
Conexioacuten diferencial Los amplificados operacionales cuando
trabajan con una entrada diferencial suelen tener un muy elevado CMRR que idealmente tenderiacutea a infinito Esto significa que las sentildeales que se inducen por igual a ambos conductores de la entrada del Amplificador Operacional no sean amplificadas de lo Anterior se concluye que otra forma de evitar el ruido es usar acondicionadores de sentildeal con entradas diferenciales o tarjetas de adquisicioacuten de datos con entrada diferencial
Meacutetodos por hardware Filtros pasivos Filtros activos
Meacutetodos por software Meacutetodo de promediacioacuten como el ruido es
aleatorio promediar estos valores estadiacutesticamente como el ruido es aleatorio se eliminaraacute uno con otro
El meacutetodo de promediacioacuten puede eliminar el ruido en proporcioacuten a la raiacutez cuadrada del nuacutemero de muestras promediadas Este tipo de meacutetodo se utiliza para sentildeales de variacioacuten lenta como temperatura humedad presioacuten caudal esfuerzo etc
ADC y DAC
La mayoriacutea de los controladores son implementados en dispositivos digitales
MC computadoras etc
Al tratarse de un sistema digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes
SISTEMA DE CONTROL DIGITAL
DAC ADC
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
ldquoResulta praacutecticamente imposible lograr implementar un ambiente o entorno libre de
ruido eleacutectrico oacute electromagneacuteticordquo pero en la praacutectica existen soluciones para
controlar y eliminar casi completamente el ruido usar cable blindado o de par trenzado promediar la medicioacuten filtrar la sentildeal o hacer una conexioacuten diferencial de bajas sentildeales de tensioacuten al sistema de adquisicioacuten de datos yo control
Para analizar como reducir el ruido y con queacute teacutecnicas primero es conveniente estudiar el origen del mismo y como afecta a la sentildeal del sensor
Ruido de origen capacitivo o acoplamiento
capacitivo baacutesicamente es ruido producido por las cargas electrostaacuteticas este ruido acopla capacitivamente con el sensor con el acondicionador de sentildeal o con el cable que une al sistema de adquisicioacuten de datos
Ruido de origen magneacutetico o acoplamiento magneacutetico Corrientes inducidas que generan interferencias oacute disturbios en los conductores de las sentildeales por eso es importante enviar por bandejas separadas cables de energiacutea y de sentildeal
Lazos de tierra Otras fuentes de transitorios de tensioacuten Ruido
puede aparecer directamente en el cableado de la sentildeal del sensor al sistema de adquisicioacuten de datos como puede ser EMI (Interferencia Electromagneacutetica) la cual proviene principalmente de los radiotransmisores
Blindaje Para disminuir oacute eliminar la interferencia producida por el acoplamiento capacitivo y para ayudar a disminuir la EMI El blindaje tiene que ser conectado a la tierra en el extremo de las liacuteneas de informacioacuten o acondicionador de sentildeal pero tener cuidado de no formar lazos de tierras por lo que solo hay que conectar la tierra en un solo punto
Cable de par trenzado En muchos casos es imposible poner blindaje en un solo punto a tierra por ejemplo cuando el cable tiene blindaje expuesto Juntando los pares y trenzaacutendolos al azar se anulan entre siacute las diferencias e potencial o voltajes inducidos en el cable cuando se el mismo se encuentra en presencia de un campo magneacutetico
Aislacioacuten La aislacioacuten entre las distintas etapas entre las distintas etapas de un sistema de adquisicioacuten de datos Conceptualmente la aislacioacuten se puede definir como la separacioacuten de una sentildeal eleacutectrica de otra para prevenir interacciones no deseadas entre ambas sentildeales
Otra finalidad de la aislacioacuten es la de proteccioacuten de los sistemas de adquisicioacuten de datos
Conexioacuten diferencial Los amplificados operacionales cuando
trabajan con una entrada diferencial suelen tener un muy elevado CMRR que idealmente tenderiacutea a infinito Esto significa que las sentildeales que se inducen por igual a ambos conductores de la entrada del Amplificador Operacional no sean amplificadas de lo Anterior se concluye que otra forma de evitar el ruido es usar acondicionadores de sentildeal con entradas diferenciales o tarjetas de adquisicioacuten de datos con entrada diferencial
Meacutetodos por hardware Filtros pasivos Filtros activos
Meacutetodos por software Meacutetodo de promediacioacuten como el ruido es
aleatorio promediar estos valores estadiacutesticamente como el ruido es aleatorio se eliminaraacute uno con otro
El meacutetodo de promediacioacuten puede eliminar el ruido en proporcioacuten a la raiacutez cuadrada del nuacutemero de muestras promediadas Este tipo de meacutetodo se utiliza para sentildeales de variacioacuten lenta como temperatura humedad presioacuten caudal esfuerzo etc
ADC y DAC
La mayoriacutea de los controladores son implementados en dispositivos digitales
MC computadoras etc
Al tratarse de un sistema digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes
SISTEMA DE CONTROL DIGITAL
DAC ADC
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Para analizar como reducir el ruido y con queacute teacutecnicas primero es conveniente estudiar el origen del mismo y como afecta a la sentildeal del sensor
Ruido de origen capacitivo o acoplamiento
capacitivo baacutesicamente es ruido producido por las cargas electrostaacuteticas este ruido acopla capacitivamente con el sensor con el acondicionador de sentildeal o con el cable que une al sistema de adquisicioacuten de datos
Ruido de origen magneacutetico o acoplamiento magneacutetico Corrientes inducidas que generan interferencias oacute disturbios en los conductores de las sentildeales por eso es importante enviar por bandejas separadas cables de energiacutea y de sentildeal
Lazos de tierra Otras fuentes de transitorios de tensioacuten Ruido
puede aparecer directamente en el cableado de la sentildeal del sensor al sistema de adquisicioacuten de datos como puede ser EMI (Interferencia Electromagneacutetica) la cual proviene principalmente de los radiotransmisores
Blindaje Para disminuir oacute eliminar la interferencia producida por el acoplamiento capacitivo y para ayudar a disminuir la EMI El blindaje tiene que ser conectado a la tierra en el extremo de las liacuteneas de informacioacuten o acondicionador de sentildeal pero tener cuidado de no formar lazos de tierras por lo que solo hay que conectar la tierra en un solo punto
Cable de par trenzado En muchos casos es imposible poner blindaje en un solo punto a tierra por ejemplo cuando el cable tiene blindaje expuesto Juntando los pares y trenzaacutendolos al azar se anulan entre siacute las diferencias e potencial o voltajes inducidos en el cable cuando se el mismo se encuentra en presencia de un campo magneacutetico
Aislacioacuten La aislacioacuten entre las distintas etapas entre las distintas etapas de un sistema de adquisicioacuten de datos Conceptualmente la aislacioacuten se puede definir como la separacioacuten de una sentildeal eleacutectrica de otra para prevenir interacciones no deseadas entre ambas sentildeales
Otra finalidad de la aislacioacuten es la de proteccioacuten de los sistemas de adquisicioacuten de datos
Conexioacuten diferencial Los amplificados operacionales cuando
trabajan con una entrada diferencial suelen tener un muy elevado CMRR que idealmente tenderiacutea a infinito Esto significa que las sentildeales que se inducen por igual a ambos conductores de la entrada del Amplificador Operacional no sean amplificadas de lo Anterior se concluye que otra forma de evitar el ruido es usar acondicionadores de sentildeal con entradas diferenciales o tarjetas de adquisicioacuten de datos con entrada diferencial
Meacutetodos por hardware Filtros pasivos Filtros activos
Meacutetodos por software Meacutetodo de promediacioacuten como el ruido es
aleatorio promediar estos valores estadiacutesticamente como el ruido es aleatorio se eliminaraacute uno con otro
El meacutetodo de promediacioacuten puede eliminar el ruido en proporcioacuten a la raiacutez cuadrada del nuacutemero de muestras promediadas Este tipo de meacutetodo se utiliza para sentildeales de variacioacuten lenta como temperatura humedad presioacuten caudal esfuerzo etc
ADC y DAC
La mayoriacutea de los controladores son implementados en dispositivos digitales
MC computadoras etc
Al tratarse de un sistema digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes
SISTEMA DE CONTROL DIGITAL
DAC ADC
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Blindaje Para disminuir oacute eliminar la interferencia producida por el acoplamiento capacitivo y para ayudar a disminuir la EMI El blindaje tiene que ser conectado a la tierra en el extremo de las liacuteneas de informacioacuten o acondicionador de sentildeal pero tener cuidado de no formar lazos de tierras por lo que solo hay que conectar la tierra en un solo punto
Cable de par trenzado En muchos casos es imposible poner blindaje en un solo punto a tierra por ejemplo cuando el cable tiene blindaje expuesto Juntando los pares y trenzaacutendolos al azar se anulan entre siacute las diferencias e potencial o voltajes inducidos en el cable cuando se el mismo se encuentra en presencia de un campo magneacutetico
Aislacioacuten La aislacioacuten entre las distintas etapas entre las distintas etapas de un sistema de adquisicioacuten de datos Conceptualmente la aislacioacuten se puede definir como la separacioacuten de una sentildeal eleacutectrica de otra para prevenir interacciones no deseadas entre ambas sentildeales
Otra finalidad de la aislacioacuten es la de proteccioacuten de los sistemas de adquisicioacuten de datos
Conexioacuten diferencial Los amplificados operacionales cuando
trabajan con una entrada diferencial suelen tener un muy elevado CMRR que idealmente tenderiacutea a infinito Esto significa que las sentildeales que se inducen por igual a ambos conductores de la entrada del Amplificador Operacional no sean amplificadas de lo Anterior se concluye que otra forma de evitar el ruido es usar acondicionadores de sentildeal con entradas diferenciales o tarjetas de adquisicioacuten de datos con entrada diferencial
Meacutetodos por hardware Filtros pasivos Filtros activos
Meacutetodos por software Meacutetodo de promediacioacuten como el ruido es
aleatorio promediar estos valores estadiacutesticamente como el ruido es aleatorio se eliminaraacute uno con otro
El meacutetodo de promediacioacuten puede eliminar el ruido en proporcioacuten a la raiacutez cuadrada del nuacutemero de muestras promediadas Este tipo de meacutetodo se utiliza para sentildeales de variacioacuten lenta como temperatura humedad presioacuten caudal esfuerzo etc
ADC y DAC
La mayoriacutea de los controladores son implementados en dispositivos digitales
MC computadoras etc
Al tratarse de un sistema digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes
SISTEMA DE CONTROL DIGITAL
DAC ADC
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Cable de par trenzado En muchos casos es imposible poner blindaje en un solo punto a tierra por ejemplo cuando el cable tiene blindaje expuesto Juntando los pares y trenzaacutendolos al azar se anulan entre siacute las diferencias e potencial o voltajes inducidos en el cable cuando se el mismo se encuentra en presencia de un campo magneacutetico
Aislacioacuten La aislacioacuten entre las distintas etapas entre las distintas etapas de un sistema de adquisicioacuten de datos Conceptualmente la aislacioacuten se puede definir como la separacioacuten de una sentildeal eleacutectrica de otra para prevenir interacciones no deseadas entre ambas sentildeales
Otra finalidad de la aislacioacuten es la de proteccioacuten de los sistemas de adquisicioacuten de datos
Conexioacuten diferencial Los amplificados operacionales cuando
trabajan con una entrada diferencial suelen tener un muy elevado CMRR que idealmente tenderiacutea a infinito Esto significa que las sentildeales que se inducen por igual a ambos conductores de la entrada del Amplificador Operacional no sean amplificadas de lo Anterior se concluye que otra forma de evitar el ruido es usar acondicionadores de sentildeal con entradas diferenciales o tarjetas de adquisicioacuten de datos con entrada diferencial
Meacutetodos por hardware Filtros pasivos Filtros activos
Meacutetodos por software Meacutetodo de promediacioacuten como el ruido es
aleatorio promediar estos valores estadiacutesticamente como el ruido es aleatorio se eliminaraacute uno con otro
El meacutetodo de promediacioacuten puede eliminar el ruido en proporcioacuten a la raiacutez cuadrada del nuacutemero de muestras promediadas Este tipo de meacutetodo se utiliza para sentildeales de variacioacuten lenta como temperatura humedad presioacuten caudal esfuerzo etc
ADC y DAC
La mayoriacutea de los controladores son implementados en dispositivos digitales
MC computadoras etc
Al tratarse de un sistema digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes
SISTEMA DE CONTROL DIGITAL
DAC ADC
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Aislacioacuten La aislacioacuten entre las distintas etapas entre las distintas etapas de un sistema de adquisicioacuten de datos Conceptualmente la aislacioacuten se puede definir como la separacioacuten de una sentildeal eleacutectrica de otra para prevenir interacciones no deseadas entre ambas sentildeales
Otra finalidad de la aislacioacuten es la de proteccioacuten de los sistemas de adquisicioacuten de datos
Conexioacuten diferencial Los amplificados operacionales cuando
trabajan con una entrada diferencial suelen tener un muy elevado CMRR que idealmente tenderiacutea a infinito Esto significa que las sentildeales que se inducen por igual a ambos conductores de la entrada del Amplificador Operacional no sean amplificadas de lo Anterior se concluye que otra forma de evitar el ruido es usar acondicionadores de sentildeal con entradas diferenciales o tarjetas de adquisicioacuten de datos con entrada diferencial
Meacutetodos por hardware Filtros pasivos Filtros activos
Meacutetodos por software Meacutetodo de promediacioacuten como el ruido es
aleatorio promediar estos valores estadiacutesticamente como el ruido es aleatorio se eliminaraacute uno con otro
El meacutetodo de promediacioacuten puede eliminar el ruido en proporcioacuten a la raiacutez cuadrada del nuacutemero de muestras promediadas Este tipo de meacutetodo se utiliza para sentildeales de variacioacuten lenta como temperatura humedad presioacuten caudal esfuerzo etc
ADC y DAC
La mayoriacutea de los controladores son implementados en dispositivos digitales
MC computadoras etc
Al tratarse de un sistema digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes
SISTEMA DE CONTROL DIGITAL
DAC ADC
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Conexioacuten diferencial Los amplificados operacionales cuando
trabajan con una entrada diferencial suelen tener un muy elevado CMRR que idealmente tenderiacutea a infinito Esto significa que las sentildeales que se inducen por igual a ambos conductores de la entrada del Amplificador Operacional no sean amplificadas de lo Anterior se concluye que otra forma de evitar el ruido es usar acondicionadores de sentildeal con entradas diferenciales o tarjetas de adquisicioacuten de datos con entrada diferencial
Meacutetodos por hardware Filtros pasivos Filtros activos
Meacutetodos por software Meacutetodo de promediacioacuten como el ruido es
aleatorio promediar estos valores estadiacutesticamente como el ruido es aleatorio se eliminaraacute uno con otro
El meacutetodo de promediacioacuten puede eliminar el ruido en proporcioacuten a la raiacutez cuadrada del nuacutemero de muestras promediadas Este tipo de meacutetodo se utiliza para sentildeales de variacioacuten lenta como temperatura humedad presioacuten caudal esfuerzo etc
ADC y DAC
La mayoriacutea de los controladores son implementados en dispositivos digitales
MC computadoras etc
Al tratarse de un sistema digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes
SISTEMA DE CONTROL DIGITAL
DAC ADC
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Meacutetodos por hardware Filtros pasivos Filtros activos
Meacutetodos por software Meacutetodo de promediacioacuten como el ruido es
aleatorio promediar estos valores estadiacutesticamente como el ruido es aleatorio se eliminaraacute uno con otro
El meacutetodo de promediacioacuten puede eliminar el ruido en proporcioacuten a la raiacutez cuadrada del nuacutemero de muestras promediadas Este tipo de meacutetodo se utiliza para sentildeales de variacioacuten lenta como temperatura humedad presioacuten caudal esfuerzo etc
ADC y DAC
La mayoriacutea de los controladores son implementados en dispositivos digitales
MC computadoras etc
Al tratarse de un sistema digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes
SISTEMA DE CONTROL DIGITAL
DAC ADC
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
ADC y DAC
La mayoriacutea de los controladores son implementados en dispositivos digitales
MC computadoras etc
Al tratarse de un sistema digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes
SISTEMA DE CONTROL DIGITAL
DAC ADC
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
La mayoriacutea de los controladores son implementados en dispositivos digitales
MC computadoras etc
Al tratarse de un sistema digital necesitamos de dos dispositivos muy importantes
SISTEMA DE CONTROL DIGITAL
DAC ADC
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Para ingresar datos analoacutegicos a un circuito digital estos se deben transformar en valores digitales codificados
1Evaluar numeacutericamente la sentildeal en instantes discretos muestreo y obtener una sentildeal digitalizada
Tiempo
Voltaje
Sentildeal analoacutegica
Sentildeal digitalizada
Punto muestreado
iquestQueacute tan raacutepido se debe muestrear
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Este teorema dice que es necesario muestrear una sentildeal a una tasa de maacutes de dos veces la componente de frecuencia maacutexima de la sentildeal fsgt2fmax
Donde fs se conoce como tasa de muestreo y el liacutemite en la tasa miacutenima requerida (2fmax) se llama frecuencia Nyquits
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
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EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
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Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Si una sentildeal se muestrea menos de dos veces su componente de frecuencia maacutexima puede resultar un ldquoaliasingrdquo de la sentildeal
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Los siguientes componentes deben seleccionarse apropiadamente y aplicarse en esta secuencia para convertir una sentildeal analoacutegica
Amplificador
Filtro
Circuito de muestreo y retencioacuten
Convertidor analoacutegico a digital
Procesador
sensor amplificador filtro ADC Muestreo PROCESADOR
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
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j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
La conversioacuten analoacutegico digital involucra la concepcioacuten de dos pasos cuantizacioacuten y decodificacioacuten
La cuantizacioacuten es la transformacioacuten de una entrada analoacutegica continua en un conjunto de estados de salida discretos
La decodificacioacuten es la asignacioacuten de una palabra oacute nuacutemero digital a cada estado de salida
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
7 111
6 110
5 101
4 100
3 011
2 010
1 001
0 000
estado de salida
coacutedigo de salida
0-125 125-25 25-375 375-5 5-625 625-75 75-875 875-10
RANGOS DE VOLTAJE ANALOacuteGICO
RESOLUCIOacuteN
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Unidad de control
Registro de aproximaciones
sucesivas
Latch
DA
SampH
com
para
dor
end start
Salida digital
Entrada analoacutegica
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Resolucioacuten Cantidad de bits o diacutegitos binarios que acepta su entrada
Exactitud es la maacutexima desviacioacuten con respecto a la liacutenea recta que une el miacutenimo y el maacuteximo valor ideales
Error de escala Es el error que se obtiene a fondo de escala con respecto al valor ideal
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Error de offset Es el valor de salida obtenido cuando la entrada es nula Se mide en porcentaje del maacuteximo nominal o en LSB
No linealidad Indica la maacutexima separacioacuten de la liacutenea recta que resulta luego de eliminar los errores de escala y de offset
No linealidad diferencial Es la maacutexima diferencia entre un salto a la salida debido a un cambio de 1 LSB y el salto ideal
Tiempo de establecimiento Sobrepico Derivas con la temperatura Deriva por envejecimiento
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
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EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
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Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Diagrama funcional del actuador
Sistema Mecatroacutenico
Actuadores
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Se usan en gran cantidad de disentildeos mecatroacutenicos debido a las caracteriacutesticas torque-velocidad que se pueden lograr con diferentes configuraciones eleacutectricas
Imaacuten permanente
Devanado Shunt
Devanado en serie
Devanado compuesto
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Tm=KtIm
Tm torque del motor Im corriente en el motor Kt constante de torque
Vm=Kam
Vm voltaje en el motor m velocidad angular del motor Ka constante eleacutectrica del motor
Catalogo Motores Pittman
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
iquestEl motor se arrancaraacute y aceleraraacute los suficientemente raacutepido
=(Tmotor-Tcarga)J
iquestCuaacutel es la maacutexima velocidad que puede producir el motor
iquestCuaacutel es el ciclo de trabajo operativo
TonToff
iquestCuaacutenta potencia requiere la carga
iquestQueacute fuentes de energiacutea esta disponible CACD
iquestCuaacutel es la inercia de carga
iquestLa carga se impulsaraacute a velocidad constante
iquestSe requiere control preciso de posicioacuten oacute velocidad
iquestSe requiere una transmisioacuten o engranaje Motorreductor
iquestEs necesario invertir el motor
iquestExisten restricciones de tamantildeo y peso
iquestCosto
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Para cada una de las siguientes aplicaciones iquestCuaacutel seriacutea una buena eleccioacuten de un motor eleacutectrico Justifique su eleccioacuten contestando de ser posible las preguntas anteriores (Servomotor motor de pasos motor de CD motor de AC) Articulacioacuten de brazo roboacutetico para la colocacioacuten de chasis en una
liacutenea de produccioacuten de vehiacuteculos Ventilador domeacutestico de techo Carretilla eleacutectrica (construccioacuten) Sierra circular (carpinteriacutea) Fresador universal CNC Gruacutea eleacutectrica (2 Toneladas) Actuador de cabeza disco duro Limpiaparabrisas de vehiacuteculo Motor banda transportadora industrial para botellas de refresco Lavadora de ropa (con aspas de agitacioacuten)
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
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EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
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r
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Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Vm oacute
Im oacute T
2do
1er
3 er
4to
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
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u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Acondicionadores de salida
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
TBJ FET
IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor
El IGBT es adecuado para velocidades de conmutacioacuten de hasta 20 KHz y ha sustituido al TBJ en muchas aplicaciones Es usado en aplicaciones de altas y medias energiacutea como fuente conmutada control de la traccioacuten en motores
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
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EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
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r
y
m
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j
o
r
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r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
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u
a
l
i
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a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Amplificadores operacionales
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con fuente dual
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Amplificadores operacionales para amplificar corriente con una sola fuente
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
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EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
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Adapta
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Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Teacutecnica tradicional Rampa-Comparador
Generador de PWM
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Traer de 5 a 10 preguntas referentes al proyecto 1 (Peacutendulo Moacutevil) (Por equipo de Laboratorio)
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
DISENtildeO
No requiere de habilidades especiales
No es indispensable Disentildeo = Fabricacioacuten
Lo que caracteriza el disentildeo que realizan los ingenieros en el aacutembito de su especialidad es que se emplean meacutetodos y teacutecnicas apropiadas para hacer este proceso maacutes eficiente y para lograr un producto de mejor calidad todo ello al menor costo posible
Disentildeo=experiencia +creatividad
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
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EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Fabricacioacuten Disentildeo
Industria electroacutenica
Antildeos Minutoshoras
La informacioacuten del proyecto se comienza al final cuando el disentildeo se ha concluido por eso es mejor realizar una descripcioacuten del artefacto que se va ha trabajar (formas dimensiones materiales colores etc) mientras va avanzando el disentildeo
Tiempo
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
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Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
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Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Hay que entender los requerimientos del clientehellip
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Planteamientos de problemas que un cliente quiere que resuelva
ldquoantes de que termine la deacutecada aterrizar un hombre en la Luna y traerlo de regreso sano y salvordquo La uacutenica restriccioacuten era el tiempo problema nuevo una sola restriccioacuten y enormes recursos
Disentildeo de una nueva herramienta Modificacioacuten en el disentildeo metas vagas y recursos limitados
METAS-RESTRICICONES- CRITERIOS----DISENtildeO
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Los problemas bien definidos tiene una meta clara una respuesta correcta y regla de proceder que generaraacuten una respuesta
Las caracteriacutesticas de los problemas mal definidos pueden resumirse como No existe formulacioacuten definitiva del problema
Cualquier formulacioacuten del problema puede contener inconsistencias
La formulacioacuten del problema depende de la solucioacuten
No existe definicioacuten definitiva del problema
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
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EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
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r
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Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Herramienta que sirve para documentar todas las fases de disentildeo y para que todo el equipo de trabajo pueda verificar los alcances y avances del proyecto
No se trata de almacenar toda la informacioacuten encontrada o generada del proyecto sino aquella relevante para llevar a cabo el proceso de disentildeo
La bitaacutecora puede servir para generar reportes de avances del proyecto
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
La persona que busca la certidumbre de problemas estructurados y bien definidos iexclno
tiene alma de disentildeador
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Lo simple es maacutes hermoso
La ley de Murphy se cumple inexorablemente ldquoSi algo puede salir mal saldraacute malrdquo
No existe el disentildeo oacuteptimo sino buenos disentildeos (lo perfecto es enemigo de lo bueno)
Se debe usar siempre que se pueda componentes estaacutendares disponibles en el comercio
Toda proyeccioacuten de tiempo para obtener el producto se va a quedar corta
El proceso de disentildeo define tanto como el 70 del costo del producto pero solo contribuye con una fraccioacuten muy menor de este
El usuario del producto siempre haraacute todo lo necesario para malograrlo
Que funcione el prototipo es lo maacutes faacutecil que el producto sea robusto y confiable es lo que cuesta
La operacioacuten del producto debe ser faacutecil ojalaacute a prueba de tontos
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
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5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
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l
i
z
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y
m
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j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
ldquoUna gran cantidad del disentildeo de ingenieriacutea es intuitivo basado en el pensamiento subjetivo Sin embargo un ingeniero no se conforma con esto Un ingeniero desea probar probar y medir Asiacute como ha sido formado y no estaacute contento si no puede probar algo
ldquoLa mejor forma de saber si algo funciona es
probarlordquo
Richard Stevens Disentildeador Industrial
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Suentildea construye y disfruta
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
10
8
5
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
El producto Es el bien generado a satisfaccioacuten del cliente que resuelve su necesidad Existe una relacioacuten entre la satisfaccioacuten del cliente y el cumplimiento de sus requisitos
Requisitos baacutesicos Son caracteriacutesticas del producto que el cliente considera obligatorias No aumentan la satisfaccioacuten del cliente pero causan una insatisfaccioacuten muy grande si no se aportan Requisitos de desempentildeo Estas caracteriacutesticas del producto aumentan proporcionalmente la satisfaccioacuten del cliente Cuantas maacutes se antildeaden o maacutes funcionalidades ofrecen maacutes satisfecho estaacute el cliente Requisitos de deleite Son caracteriacutesticas no esperadas por el cliente y que causan una gran satisfaccioacuten Como no son esperadas no provocan insatisfaccioacuten si no se aportan
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GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
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Adapta
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especif
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Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
EXPLORACION
GENERACION
COMUNICACION
EVALUACION
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Anaacutelisis Elaborar un lista de todos los requisitos disentildeo y la reduccioacuten de eacutestos a un conjunto completo de especificaciones
Siacutentesis Encontrar soluciones posibles para cada especificacioacuten y desarrollar disentildeos completos a partir de estos
Evaluacioacuten Evaluar con exactitud con la cual los disentildeos alternativos satisfacen los requisitos de rendimiento para la operacioacuten manufactura y ventas antes de seleccionar el disentildeo final
Anaacutelisis Siacutentesis Evaluacioacuten
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
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u
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l
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r
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r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Solucioacuten
Clarificar la tarea Elaborar la especificacioacuten
Especificacioacuten
Identificar los problemas esenciales Establecer las estructuras de las funciones
Buscar principios de solucioacuten Combinar y confirmar en variantes de conceptos Evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Concepto
Desarrollar arreglos preliminares y disentildeos de forma Seleccionar los mejores arreglos preliminares
Refinar y evaluar contra los criterios teacutecnicos y econoacutemicos
Arreglo preliminar
Finalizar los detalles Completar los dibujos de detalles y los documentos de produccioacuten
Verificar todos los documentos
Arreglo definitivo
Optimizar y completar los disentildeos de forma Verificar si hay errores y la eficacia en costos
Preparar la lista de partes preliminares y documentos de produccioacuten
Info
rmacioacute
n
Adapta
r la
especif
icacioacute
n
A
c
t
u
a
l
i
z
a
r
y
m
e
j
o
r
a
r
Tarea
Documentacioacuten
Clarificacioacuten de la tarea
Disentildeo Conceptual
Disentildeo para dar forma
Disentildeo de detalles
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Clarificar y definir la tarea 1
Determinar las funciones y sus estructuras 2
Buscar principios de solucioacuten y sus combinaciones 3
Dividir en moacutedulos realizables 4
Desarrollar arreglos de los moacutedulos claves 5
Completar el arreglo general 6
Preparar las instrucciones de operacioacuten y de produccioacuten 7
Tarea
Especificacioacuten
Estructura de funciones
Solucioacuten principal
Arreglos preliminares
Estructura del modelos
Arreglo definitivo
Documento del producto
ETAPAS RESULTADOS
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Definicioacuten del problema y sus vecindades
Estado del arte
Prototipos y Experimentacioacuten
Disentildeo de Detalle
Fabricacioacuten
Disentildeo conceptual
Anaacutelisis de funciones
Configuracioacuten
Composicioacuten
Se parte del conocimiento de las caracteriacutesticas del producto y su proceso es decir definiendo el problema y sus vecindades Esta informacioacuten es de vital importancia porque gracias al entendimiento del entorno en el que las acciones se desarrollan se puede determinar las facilidades y limitantes para la propuesta de soluciones Haciendo la analogiacutea con el meacutetodo cientiacutefico esta fase de la metodologiacutea es la observacioacuten preguntaacutendose coacutemo suceden las cosas por queacute suceden y si es que pueden cambiarse
La larga tradicioacuten del disentildeo indica que en alguacuten momento un grupo de ingenieros se ha enfrentado a problemas similares a los que nos ocupan por ello es importante realizar una investigacioacuten del estado del arte para averiguar coacutemo es que otros ingenieros han tratado de resolver sus problemas tratando de extrapolar esas soluciones a nuestro caso de estudio
Las hipoacutetesis se plantean en el disentildeo conceptual donde el disentildeador propone diferentes formas para resolver las soluciones que deben ejecutarse para lograr el fin uacuteltimo del sistema Comenzando por la descomposicioacuten en funciones generando configuraciones y teniendo como producto de salida de esta fase de disentildeo una composicioacuten En esta etapa del disentildeo no se conoce cuantitativamente las caracteriacutesticas teacutecnicas de los componentes sin embargo se tiene plenamente identificado el principio de funcionamiento por el cual se hace viable su uso
La experimentacioacuten coincide con la experimentacioacuten y la generacioacuten de prototipos que se prueban bajo condiciones controladas para probar que las composiciones seleccionadas son las maacutes convenientes para las exigencias de operacioacuten del sistema En esta etapa se aceptan o rechazan las hipoacutetesis o composiciones reduciendo el abanico de posibles soluciones a implementar
Con la informacioacuten obtenida se hace un escalamiento a las dimensiones correspondientes al sistema general Para ello es necesario realizar los caacutelculos pertinentes sobre resistencia de materiales velocidades angulares viscosidades temperaturas transferencia de calor rapidez de deformacioacuten etc Como producto de salida en esta fase de disentildeo se obtienen planos de fabricacioacuten planos de ensamble lista de componentes y materiales diagramas de instalacioacuten etc
Finalmente el enunciado de la tesis o ley cientiacutefica concuerda cuando se ha fabricado probado y calibrado el sistema encontrando sus puntos de operacioacuten Por lo que el disentildeador puede tener la certeza completa de que el proceso de disentildeo es satisfactorio obviamente sin descuidar el cumplimiento eficiente del fin uacuteltimo del sistema
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
1 Recopilar datos de los clientes (Nombre razoacuten social
teleacutefono)
2 Recopila los requerimientos del cliente
3 Interpretar los datos en teacuterminos de las necesidades del cliente (identificar si son necesarias oacute deseables)
4 Organizar las necesidades en una jerarquiacutea de necesidades primarias secundarias y si es necesario terciarias
5 Establecer la importancia relativa de las necesidades
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
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Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Entrevista con el cliente
Uno o maacutes miembros del equipo analizan las necesidades oacute requerimientos con el cliente las entrevistas duran entre una y dos horas
Que preguntar
Queacute Coacutemo Porqueacute Para queacute
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
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suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Grabacioacuten de audio
Notas
Grabacioacuten de video
Fotografiacutea fija
Documentar las interacciones con el cliente
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Ir con la corriente
Utilizar estiacutemulos y propuestas visuales
Suprimir hipoacutetesis previamente concebidas sobre la tecnologiacutea del producto
Hacer que el cliente demuestre el producto yo las funciones tiacutepicas relacionadas con eacuteste
Hay que estar alerta de que surjan sorpresas y de la expresioacuten de necesidades latentes
Observar la informacioacuten no verbal
Sugerencias para la interaccioacuten con el cliente
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Entrevista con el cliente
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
El alumno escribe una primera especificacioacuten informal del proyecto
Se discute el proyecto y se crea una descripcioacuten con una especificacioacuten formal
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
bullExpresar la necesidad en teacuterminos de lo que el producto tiene que hacer no en teacuterminos de coacutemo podriacutea hacerlo bullUtilizar fraseo positivo no negativo bullExpresar la necesidad como un atributo del producto bullEvitar las palabras debe y deberiacutea
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
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acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
ldquoQuerdquo no ldquocomordquo
Especificidad
Positivo no negativo
Un atributo del producto
Evitar ldquodeberdquo y ldquodeberiacuteardquo
iquestComo interpretar el enunciado del cliente
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Sistema desatornillador
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Imprimir cada enunciado
Eliminar los enunciados redundantes
Agrupar de acuerdo con la similitud de la necesidad
Para cada grupo elegir una etiqueta generalizada de la necesidad
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Ponderar cada una de las necesidades de
acuerdo a un consenso entre los integrantes del equipo de trabajo Se pueden ponderar de tal manera que la suma de las importancias de todas las necesidades sea 100 u obtener un facto de peso en porcentaje
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
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suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
ldquoHay que saber a donde llegarrdquo
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Objetivos todo lo que el objeto disentildeado debe satisfacer Comuacutenmente estos objetivos variacutean a medida que avanza el
proceso de disentildeo el problema se entienda mejor y se desarrollen ideas de solucioacuten
Ejemplo
Se requiere disentildear una maacutequina-herramienta que sea ldquosegurardquo
A medida que se ampliacutea la lista de objetivos deberaacute quedar en claro que algunos se encuentran a mayores niveles de importancia que otros
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de nivel superior a un nivel inferior
La maacutequina debe ser segura
Bajo riesgo de lesioacuten para el
operador
Bajo riesgo de errores del operador
Bajo riesgo de dantildeo a la pieza de
trabajo o a la herramienta
Corte automaacutetico de la operacioacuten
ante una sobrecarga
iquestCoacutem
o
iquestPor q
ue
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Pastillero electroacutenico
Portaacutetil Confiable Bajo costo
Ligero
Usa bateriacuteas
Pocos componentes
Compacto
Robusto
Componentes adecuados
Materiales
Programacioacuten yo interfaz
sencilla
Alarmas
Faacutecil de usar
Dosificacioacuten automaacutetica
Pocos pasos para
ensamble
Componentes comerciales
Tiempo exacto
Seguridad
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Preparar una lista de objetivos de disentildeo
Estos se toman del planteamiento de disentildeo a partir de preguntas al cliente y de una reunioacuten con el equipo de disentildeo
Ordenar la lista en conjuntos de objetivos de mayor y menor nivel
Los objetivos principales y los objetivos secundarios de la lista ampliada se agrupan aproximadamente en niveles jeraacuterquicos
Dibujar un diagrama del aacuterbol de objetivos que muestre la relaciones jeraacuterquicas e interconexiones
Las rama (o raiacuteces) del aacuterbol representan las relaciones que sugieren medios para alcanzar objetivos
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
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Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
El meacutetodo de aacuterbol de objetivos tambieacuten puede ser utilizado en el disentildeo de un producto
Funcioacuten es un objetivo que puede alcanzarse mediante un conjunto de medios
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
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Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
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acomodar
Convertir energiacutea
calentar
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calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Elaboracioacuten automaacutetica de teacute
Proceso del teacute con extracto del teacute Proceso normal del teacute Proceso del teacute por perfusioacuten
Calentar Agua Combinar el agua y las hojas de teacute
Controlar el tiempo de preparacioacuten
Separar el teacute de las hojas
Pasar por la superficie de calentamiento
Agua a Teacute Teacute a Agua
Agua y Teacute
Medir el tiempo
Medir la concentracioacuten
del teacute
Medir en el proceso el estado que depende del
tiempo
Sacar el Teacute
Sacar las hojas
Remover ambos
Llevar la energiacutea al
elemento de calentamiento
Llevar el agua al elemento de calentamiento
Funciones Medios
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Disentildee el aacuterbol de objetivos sobre el transporte puacuteblico (Microbus) en la ciudad de Meacutexico
Considere como objetivos primarios Raacutepido seguro coacutemodo
El sistema de
transporte
El sistema de transporte debe ser raacutepido
El sistema de transporte debe ser
seguro para los pasajero
El sistema de transporte debe ser
coacutemodo para los usuarios
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
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Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
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Desplazar moacutevil
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Energiacutea
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Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
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Almacenar producto
Transportar Entregar
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Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Divide y venceraacutes
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
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Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
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Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
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Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
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acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Este meacutetodo ofrece un medio para considerar las funciones esenciales y el nivel en el que el problema debe abordarse Las funciones esenciales son aquellas que debe satisfacer el dispositivo independientemente de los componentes fiacutesicos que pudieran utilizarse
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
1 Expresar la funcioacuten global del disentildeo en teacuterminos de la conversioacuten de entradas y salidas
ldquoCAJA NEGRArdquo
ENTRADAS SALIDAS
FUNCION
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
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SENSOR
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REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
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Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
2 Descomponer la funcioacuten global en un conjunto de funciones secundarias necesarias Cuando se especifican las funciones secundarias conviene plantearse con un verbo y un sustantivo
Por ejemplo ldquoamplificar sentildealrdquo ldquocontar artiacuteculosrdquo ldquoseparar desperdiciordquo etc
Cada funcioacuten necesaria tiene sus propias
entradas y salidas
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
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calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
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Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
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Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
3 Dibujar un diagrama de bloques que muestre las interacciones entre las funciones secundarias
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Funcioacuten Secundaria
Entradas Salidas
Funcioacuten
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
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Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
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Controlar Temp
acomodar
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acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
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SENSOR
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REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
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Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Dibujar los limites del sistema
Aquiacute se definen los liacutemites funcionales para el producto o dispositivo a disentildear
En el diagrama no puede haber entradas o salidas ldquosueltasrdquo excepto aqueacutellas que provienen de los liacutemites del sistema o van hacia afuera
Muchos de estos liacutemites dependen de los requerimientos del cliente o de la poliacutetica gerencial
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
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Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
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Energiacutea
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Almacenar producto
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Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
5 Buscar componentes apropiados para realizar las funciones secundarias y sus interacciones
Aquiacute se determina el tipo de sistema a ser desarrollado posteriormente (sistema mecaacutenico electroacutenico PC humano etc)
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
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SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
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ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
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Hardrware
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Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Teacute
PREPARANDOSE
Agua Friacutea (Cantidad Medida)
Hojas de Teacute (Cantidad Medida)
Teacute Caliente
Hojas de Teacute (Desperdicio)
Energiacutea
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
escurrir
suministrar
Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
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Monedas
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Papas
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Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
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Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
El agua se calienta
Teacute en infusioacuten
El agua y el teacute se mezclan
El agua y el teacute se separan
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen
Agua
Energiacutea
Hojas de teacute
Teacute
Hojas
El agua se calienta
Las hojas de teacute se sumergen Las hojas de teacute
se sumergen
Teacute
Teacute Agua
Energiacutea
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
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Energiacutea
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Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
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Almacenar informacioacuten
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Convertir energiacutea
calentar
dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
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Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
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Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
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EXTERNO
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HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
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Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
REGULAR el calentamiento
CALENTAR el agua
MEZCLAR El teacute y el agua
PERMITIR La infusioacuten
SEPARAR el teacute y las hojas
TRANSFORMAR La energiacutea en calor
ACTIVAR La separacioacuten
REGULAR La infusioacuten
teacute
hojas
Energiacutea (eleacutectrica)
Agua
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
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(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
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Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
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Desplazar moacutevil
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Posicioacuten deseada
Energiacutea
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dosificar
freiacuter Convertir energiacutea
Acumular
validar
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Controlar Tiempo
Controlar Temp
Controlar Temp
acomodar
servir entregar
suministrar
acomodar
Convertir energiacutea
calentar
enfriar
calentar
dosificar
Platos
Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
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ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Lavadora
Ropa Sucia Ropa Limpia
Mugre
ENTRADAS FUNCION SALIDAS
Aflojar Mugre
(agregar agua y
detergente
Desprender mugre (agitar)
Quitar mugre
(enjuagar)
Sacar Agua (centrifugar)
Secar ropa
Planchar ropa
Ropa Sucia
Agua Detergente Agua Aire Caliente
Aire huacutemedo
Agua Agua Sucia
Ropa limpia
Funciones secundarias esenciales Medios para lograr las funciones secundarias Aflojar la mugre Agregar agua y detergente Desprender la mugre Agitar Quitar la mugre Agitar Sacar el agua Exprimir (centrifugar) Secar la ropa Soplar agua caliente Quitar arrugas Planchar
Peacutendulo Invertido
Leer posicioacuten de la interfaz
Generar error Evaluar controlador
Amplificar sentildeal de correccioacuten
Mover motor
Acondicionar sentildeal
Desplazar moacutevil
Corregir posicioacuten del peacutendulo
Leer posicioacuten real
Posicioacuten deseada
Energiacutea
Posicioacuten del peacutendulo
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
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Pastillas y capsulas
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Convertir energiacutea
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servir entregar
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Convertir energiacutea
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enfriar
calentar
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Energiacutea
Monedas
Papas a la francesa
Papas
Aceite Catsup
Queso
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
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Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Aflojar Mugre
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Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
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Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
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Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
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Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
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Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
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Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
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Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
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Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
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Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
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Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
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Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
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Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Es necesario entender exactamente queacute desean los clientes en teacuterminos de los atributos del producto y asegurar que eacutestos se traduzcan cuidadosamente en especificaciones apropiadas a las caracteriacutesticas de ingenieriacutea
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
ESTRUCTURA DE TAREAS (CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR CD)
ESTRUCTURA DE TAREAS (CALENTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS (TOSTADOR)
ESTRUCTURA DE TAREAS
CONTROL CON RETROALIMENTACION
INTERFAZ
ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Un meacutetodo completo para lograr la correspondencia entre los requerimientos del cliente con las caracteriacutesticas de ingenieriacutea es el meacutetodo de despliegue de la funcioacuten de calidad (QFD)
La filosofiacutea del Despliegue en funcioacuten de la calidad (QFD) fue iniciada por Yoji Akao y Shigeru Mizuno Apunta a disentildear productos que aseguren la satisfaccioacuten del cliente y valor ndash la primera vez cada vez
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
RC Requerimientos
CT Caracteriacutesticas teacutecnicas
Matriz QFD
QFD volante BIMO
El conjunto de requerimientos comprende la especificacioacuten del rendimiento del producto o la maacutequina
Hay que establecer o por lo menos identificar las especificaciones maacutes importantes en los primeros momentos del proceso de disentildeo
D Demandas d Deseadas
Es importante considerar cual es la arquitectura del sistema que queremos disentildear y poder definir la tarea que debe realizar cada parte del sistema
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ESTRUCTURA DE TAREAS
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USUARIO POSICION DESEADA
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La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
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Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Para dar la prioridad a demandas y necesidades del cliente Explicito y no expresado
Traducir estas necesidades en acciones y disentildeos tales como caracteriacutesticas y especificaciones teacutecnicas
Construir y entregar un producto o un servicio de calidad enfocando varias funciones del negocio para lograr una meta comuacuten de satisfaccioacuten del cliente
El QFD se ha aplicado en toda las industrias aeroespacial fabricacioacuten software comunicacioacuten quiacutemico y farmaceacuteutico transporte defensa gobierno IampD alimentos e industrias de servicios
El QFD busca ldquolos requisitos habladosrdquo y ldquono dichosrdquo del cliente y maximiza la calidad ldquopositivardquo (tal como facilidad de empleo diversioacuten lujo) que crea valor Los sistemas de calidad tradicionales tienen como objetivo el disminuir la calidad negativa (tales como defectos servicio pobre)
En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
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En vez de los procesos convencionales de disentildeo que se centran maacutes en las capacidades de ingenieriacutea y menos en las necesidades del cliente el QFD centra todas las actividades del desarrollo de producto en las necesidades de cliente
Esto permite que una compantildeiacutea deacute la prioridad y atencioacuten a ellos
Reduccioacuten de cambios en el disentildeo Calidad mejorada La literatura describe coacutemo Toyota redujo sus peacuterdidas del
ingreso a la industria en un 61 Mazda redujo los cambios de uacuteltima hora en el disentildeo por la mitad etc
Requerimientos del cliente (coacutemosacutes) Requerimientos teacutecnicos(Queacuteacutes) Grupo de caracteriacutesticas relevantes y medibles del producto Matriz de correlacioacuten Ilustra las opiniones del equipo respecto a la relacioacuten entre los requerimientos del cliente y los requerimientos teacutecnicos Llenar esta proporcioacuten implica discusiones y puede llevar mucho tiempo pero hay que concentrarse en las relaciones dominantes Matriz teacutecnica de correlacioacuten (techo) Usada para identificar donde los requisitos teacutecnicos apoyan oacute impiden con el disentildeo del producto
El resultado final de la matriz es un grupo de valores objetivo para que cada requisito teacutecnico sea satisfecho por el disentildeo
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ACONDICIONADOR DE SENtildeAL
ALMACENAMIENTO DE DATOS
SENtildeAL COMANDADA
USUARIO POSICION DESEADA
AMPLIFICADOR DE SENtildeAL
ACTUADOR
SENSOR
INTERPRETAR SENtildeAL
REPORTES
EXTERNO
INTERNO
HARDWARE
SOFTWARE
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Energiacutea
Contar (RTC)
Programar
Dosificar Comparar
Almacenar producto
Transportar Entregar
Contener
Pastillas y capsulas
Almacenar informacioacuten
Interfaz
Vibrar Sonar Desplegar
Sistema Mecaacutenico
Sistema electroacutenico
Indicadores
Comunicacioacuten-Protocolo
Firmware
Hardrware
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
La actividad esencial del disentildeo es la produccioacuten de una descripcioacuten final del artefacto
Un solo dibujo una perilla de puerta
Cientos de dibujos un edificio
Miles de dibujos un avioacuten
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
Abarcaraacuten desde descripciones generales- planos arreglo general- que dan una ldquovisioacuten generalrdquo
Especiacuteficas ndash secciones detalles materiales tolerancias -
Todos los dibujo deberaacuten sujetos a reglas coacutedigos y convenciones para evitar probabilidad de equivocacioacuten al tratar de comunicar algo
Algunas veces se utilizar modelos a escala para dar idea del producto final
