Sesion 7   deseño de productos sustentables
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

Like this? Share it with your network

Share

Sesion 7 deseño de productos sustentables

  • 2,438 views
Uploaded on

Esta es la séptima sesion del Seminario de Manufactura Sustentable realizado en la UPIITA-IPN en México. El tema que se aborda son Ecodiseños.

Esta es la séptima sesion del Seminario de Manufactura Sustentable realizado en la UPIITA-IPN en México. El tema que se aborda son Ecodiseños.

More in: Education
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Be the first to comment
    Be the first to like this
No Downloads

Views

Total Views
2,438
On Slideshare
2,438
From Embeds
0
Number of Embeds
0

Actions

Shares
Downloads
34
Comments
0
Likes
0

Embeds 0

No embeds

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
    No notes for slide

Transcript

  • 1. Seminario de Manufactura Sustentable Sesión 7 Diseño de Productos Sustentables Héctor Domínguez Aguirre 16 de Noviembre 2011 UPIITA-IPNLayout by orngjce223, CC-BY
  • 2. Layout by orngjce223, CC-BY
  • 3. Introducción El ecodiseño no es solo crear productos más atractivos, sino crear soluciones a necesidades reales que sean amigables al medio ambiente y la sociedad. El Ecodiseño es una aproximación al diseño de un producto con una consideración especial en los impactos ambientalesLayout by orngjce223, CC-BY durante todo el ciclo de vida del producto.
  • 4. Antecedentes Los esfuerzos iniciales de producción limpia se enfocaron en reducir los impactos de la contaminación y desperdicio después de ser producidos. Métodos de “Fin de la tubería”.Layout by orngjce223, CC-BY
  • 5. Tendencias de un producto ecológico Nissen en 1995 generó una lista de tendencias con las cuales se caracteriza un producto ecológico: 1) El material usado se encuentra abundantemente en la naturaleza 2) Los procesos de manufactura requieren pequeño consumo de recursos naturalesLayout by orngjce223, CC-BY 3) Las emisiones de desechos peligrosos en la producción son mínimas
  • 6. Tendencias de un producto ecológico 4) Cuando se usan, el producto es amigable al medio ambiente 5) procesos de remanufactura o reciclaje deben de ser amigables al ambiente 6) Cuando finalmente se eliminan, el impacto ambiental de desechos o incineración es mínimo.Layout by orngjce223, CC-BY
  • 7. A partir del 2000 se empezó a analizar la sustentabilidad del diseño de los productos y su manufactura, mientras se presentó el concepto de lazos cerrados para la industria y el retorno de los desechos al medioLayout by orngjce223, CC-BY ambiente debe de ser minimizado o eliminado.
  • 8. Todo el ciclo de vida de un producto debe de ser comprendido integralmente para predecir el impacto ambiental del mismo: Desarrollo del producto avanzado Diseño Producción Mercadotecnia Compras Administración del proyectoLayout by orngjce223, CC-BY
  • 9. Parámetros que deben de ser analizados: Consumo de recursos (energía, materiales, agua o área de tierra. Emisiones al aire, agua y la tierra al ser relevante al medio ambiente y salud humana Análisis misceláneo (ruido, vibraciones, etc.)Layout by orngjce223, CC-BY
  • 10. Debe tomarse cuenta: Las necesidades y deseos de los clientes Requerimientos legales o del mercado (competidores) Datos referentes al producto y los procesos de manufacturaLayout by orngjce223, CC-BY
  • 11. El concepto de ecodiseño “Soluciones Sustentables son productos, servicios, híbridos o cambios del sistema para minimizar los impactos negativos y maximizan los positivos – economía, medio ambiente, social y ético – a través y mas allá del ciclo de vida de productos o soluciones existentes, mientras se cubren las necesidades y demandas de laLayout by orngjce223, CC-BY sociedad”
  • 12. Mejoras al implementar los ecodiseños ●Mejoras en los procesos tecnológicos y los productos. ●Reducción de costos a través de verificación y modificación de productos en etapas tempranas de desarrollo. Seguimiento de las necesidades de losLayout by orngjce223, CC-BY ● clientes.
  • 13. Mejoras al implementar los ecodiseños • Creación de nuevas necesidades y requerimientos del cliente. • Decrementos del consumo de energía y materiales en los productos en todo el ciclo de vida. • Reducción del peso del producto y sus empaques.Layout by orngjce223, CC-BY • Reducción de costos productivos y de explotación.
  • 14. Guías para realizar el Ecodiseño • No diseñar productos sino ciclos de vida: Diseñar ciclos de vida de productos ambientalmente amigable. Pensar en las entradas de materiales y la energía usada en un producto durante todo su ciclo de vida. • Usar materiales mínimos: Considerar la reducción de recursos y materiales usados. Optimizar las dimensiones,Layout by orngjce223, CC-BY fuerza requerida y técnicas de producción. Fomentar reducción de transporte y consumo de combustibles.
  • 15. Guías para realizar el Ecodiseño • El consumo de energía: Considerar los consumos de energía en cada etapa del ciclo de vida. • Incremento del tiempo de vida del producto: Promover la utilidad del producto por largo tiempo. • Usar materiales reciclados: No solamente hacer el producto reciclable, sinoLayout by orngjce223, CC-BY usar materiales reciclados lo más posible. Reducción de uso de materiales nuevos y de los desechos.
  • 16. Metodologías del Ecodiseño El proceso de diseño es diferente para diversas compañías y productos. Diferentes industria usan diferentes formas y herramientas para el ecodiseño y desarrollo de sus productos. En pequeñas organizaciones el producto puede ser desarrollado por una solaLayout by orngjce223, CC-BY persona, de manera más intuitiva que formal.
  • 17. Etapas del Ecodiseño • Planeación • Concepción • Diseño de detalle • Estimación del producto • Introducción al mercado • Investigación / PrototipoLayout by orngjce223, CC-BY
  • 18. Planeación • Concepción de la idea del producto • Prioridad económica, tecnológica y ecológica para el producto • Producto nuevo o modernización • Estrategia total de la compañía ambiental. • Referencia al sistema de administración ambientalLayout by orngjce223, CC-BY • Negocios para el medio ambiente, expectación del cliente o mercado, legislación, ecoetiquedo planeado, y competencia de productos.
  • 19. Concepción • Integración de los aspectos de ecodiseño • Verificar las posibilidades ejecutivas • Aplicar guías, listas de verificación de acción dedicadas al ajuste de especificaciones • Contacto con proveedoresLayout by orngjce223, CC-BY
  • 20. Diseño de detalle • Herramientas de ecodiseño y aplicación de bases de datos • Búsqueda de materiales alternativos • Revisión de los análisis de ciclo de vida para un mejor entendimiento del producto • Diseño considerandoLayout by orngjce223, CC-BY ensamble/desensamble
  • 21. Estimación del producto • Estimación del éxito del producto • Definición de nuevas versiones • Definición de innovaciones • Comparación con competidoresLayout by orngjce223, CC-BY
  • 22. Introducción al mercado • Información sobre las mejoras ecológicas en el producto • Presentación de las ventajas competitivas (calidad, costos de ciclo de vida) • Mejora en la concienciación de los clientesLayout by orngjce223, CC-BY
  • 23. Investigación / Prototipo • Estimaciones basadas en generaciones previas del producto • Verificación de los objetivos originalesLayout by orngjce223, CC-BY
  • 24. Análisis del Ciclo de vida del productoLayout by orngjce223, CC-BY
  • 25. a) Materiales La fase de materiales incluye tanto la extracción de los materiales, como el tipo de material utilizado en los productos. Se tiene en cuenta también la cantidad de material utilizado y algunos otros factores quizá de menor importancia.Layout by orngjce223, CC-BY
  • 26. Reducir el impacto ambiental de los materiales utilizadosLayout by orngjce223, CC-BY
  • 27. Reducir la cantidad de material usado y el consumo de recursosLayout by orngjce223, CC-BY
  • 28. b) Producción • La reducción del consumo energético en los procesos de producción (modificando el proceso o aplicando nuevas técnicas de producción, p.e., nuevas técnicas de soldadura). • La reducción de la generación de residuos durante la producción (uno de los mejores métodos es el reciclaje in situ).Layout by orngjce223, CC-BY • La reducción del impacto ambiental de los procesos productivos.
  • 29. c) Transporte • Transportar los productos en partes separadas, que pueden ser acopladas, es una forma eficiente de maximizar la carga. • La reducción de la cantidad de material utilizado y de consumo de combustible y energía de transporteLayout by orngjce223, CC-BY
  • 30. d) Uso • Reducir el consumo de energía • Incrementar la vida útil, reduciendo el consumo adicional de materiales • Fácil utilización • Fácil mantenimientoLayout by orngjce223, CC-BY
  • 31. e) Fin de vida • Los productos deberán ser diseñados para facilitar su reciclabilidad, separabilidad, desensamble y reutilización.Layout by orngjce223, CC-BY
  • 32. Reciclabilidad (no mezclar materiales incompatibles para el reciclaje)Layout by orngjce223, CC-BY
  • 33. Identificación y Separabilidad (marcando las piezas plásticas) Ejemplo de marcado: Identificación de plásticos en concordancia con la ISO 1043-2. Poliamida (PA) tipo 66 más unLayout by orngjce223, CC-BY 30% en peso de fibra de vidrio (GF).
  • 34. Reutilización (Reutilizar partes de aparatos o aparatos enteros)Layout by orngjce223, CC-BY
  • 35. Siete pasos hacia la mejora medioambientalLayout by orngjce223, CC-BY
  • 36. Paso 1. Usar el Contexto ¿Cómo es el producto utilizado? ¿Por quién? ¿Por cuanto tiempo? La idea central es descubrir los impactos medioambientales relacionados con la funcionalidad del producto para el usuario.Layout by orngjce223, CC-BY
  • 37. Paso 2. Generalidades Se expande el análisis al ciclo de vida completo. Incluye la forma en que el producto se manufactura, distribuye y desecha. ¿Cuáles son los impactos ambientales de estos procesos?Layout by orngjce223, CC-BY
  • 38. Paso 3. Eco-Descripción Los impactos medio- ambientales deben de ser separados en cuatro categorías para comparar: Materiales, Energía , Químicos y Otros ¿Cuáles son las causas-raízLayout by orngjce223, CC-BY de los impactos?
  • 39. Paso 4. Red de Actores Se dibuja la red de todos los involucrados que tienen influencia en el producto. Se identifican las conexiones entre ellos y sus impactos ambientalesLayout by orngjce223, CC-BY
  • 40. Paso 5. Cuantificación Se ponen las figuras de impactos ambientales. Se crean escenarios para procesos, materiales y ciclos de vida alternativos Se consideran los escenarios masLayout by orngjce223, CC-BY probables.
  • 41. Paso 6. Conceptualización Se intenta remover o reducir los impactos ambientales creando soluciones hacia los cambios del producto o el ciclo de vida. Se usan los principios de ecodiseño dados como eco-Layout by orngjce223, CC-BY conceptos.
  • 42. Paso 7. Eco-estrategia Se crea un plan de acción para los esfuerzos medioambientales de su compañía, especialmente para el desarrollo del producto.Layout by orngjce223, CC-BY
  • 43. Caso de estudio: Una maceta Una compañía introduce un nuevo producto en el mercado y desea vender una maceta para flores con semillas de girasol incluidas. La descripción del producto: Maceta hecha de barro Diámetro: 27 mm de base, 47 mm de bocaLayout by orngjce223, CC-BY Altura: 40 mm Peso: 32 g
  • 44. La tarea es diseñar un producto para encontrar el empaque mas eficiente, apropiado e innovativo en el mercado de la maceta de flores y al mismo tiempo considerar los aspectos ambientales.Layout by orngjce223, CC-BY
  • 45. Los requerimientos de la compañía son: El diseño debería ir con la maceta de flores y ser innovador La maceta y el empaque debería ser usados como un medio de difusión La maceta de barro tiene que estar bien protegida contra daños El empaque debería reflejar la imagen de laLayout by orngjce223, CC-BY compañía
  • 46. Layout by orngjce223, CC-BY Análisis de la competencia
  • 47. Elección de estrategia Se inicia con la reducción de materiales de entrada para mejorar el empaquetado. Lo siguiente es seleccionar las medidas que deberían tener mayor prioridad y potencial de mejora.Layout by orngjce223, CC-BY
  • 48. Layout by orngjce223, CC-BY Resultados
  • 49. Layout by orngjce223, CC-BY Herramientas de Diseño
  • 50. Herramientas Diseño de producto Tradicional ●Requerimientos funcionales ●Restricciones de costos, tiempos y materiales ●Herramientas CAE de diseño: ●Diseño funcional ●División en elementos ●Procesamiento optimizado ●Análisis de Elementos/Diferencias Finitas ●2D .. 2.5D .. 3D .. 4D ●Esfuerzos sólidos/Térmicos / FluidosLayout by orngjce223, CC-BY ●Propiedades de los materiales: Isotrópicos y Anisotrópicos
  • 51. Herramientas de Manufactura Tradicional • Maquinados • Corte en puntos simples o múltiples • Uniones, Conformados, fundiciones, etc. • Metrología • Nivel de Automatización: Manual, Automático, HíbridoLayout by orngjce223, CC-BY
  • 52. Herramientas computacionales • CAM • Integración CAD-CAM • CNCs • Simulaciones fuera de línea: • Desgaste/falla de herramienta de corte • Precisión dimensional • Efectos de temperaturaLayout by orngjce223, CC-BY • Deformación elástica
  • 53. Flujo de Diseño Borradores e ideas originales Análisis de Elemento/Diferencias Finitas Dinámica de Fluidos Computacional Análisis Cinemático y Dinámico Visualización del Diseño y AnimaciónLayout by orngjce223, CC-BY CAM
  • 54. Ejemplo de un proceso en ManufacturaLayout by orngjce223, CC-BY
  • 55. Solidificación Fundición ● ●Calentamiento de 800 a 3000 °C ●Creación de Aleación ●Fase de estabilidad ●Metalurgia Química: Inclusiones e Impurezas ●Mezclado y agitación ●Flotabilidad y tensión superficial del flujoLayout by orngjce223, CC-BY ●Burbujas en la Fundición
  • 56. Solidificación Fundición de Arena Nucleo de Arena Separadores Inyector de Fundición Línea de DivisónLayout by orngjce223, CC-BY
  • 57. Solidificación Para la solidificación se requiere: Tiempo – Temperatura – Composición Enfriado - Análisis simple de parámetros de salida T ( τ)−T γ ( ) −h As τ ρV C p =e T 0 −T γ T es en función del tiempo, T0 es la temperatura inicial y Tγ la temperatura ambiente, h, As, ρ, V y Cp, son el coeficiente de calor convectivo, el ÁreaLayout by orngjce223, CC-BY de la superficie, la densidad, el Volumen y la capacidad de calor específico, respectivamente.
  • 58. Layout by orngjce223, CC-BY
  • 59. Caso de Estudio: Ensamble maquinado Un sub-ensamble simple consiste de tres componentes: A, B y C. A y B son maquinados directamente por la compañía y el componente C es obtenido de un proveedor.Layout by orngjce223, CC-BY
  • 60. Métrica La energía es usada como indicador métrico. Puede ser calculada con los parámetros de maquinado como la fuerza de corte, la velocidad de avance, el ritmo de remoción de material, el tiempo de corte, etc. E=k ( F⋅vt )=k⋅F⋅v⋅ ( ) Vr RrLayout by orngjce223, CC-BY k es un factor de conversión, F es la fuerza de corte, v es la velocidad de avance y Vr y Rr son el Volumen y ritmo de remoción de material.
  • 61. Layout by orngjce223, CC-BY Procesos en cada pieza
  • 62. Layout by orngjce223, CC-BY Procesos en cada pieza
  • 63. Layout by orngjce223, CC-BY Ensamble general
  • 64. Layout by orngjce223, CC-BY Resultados
  • 65. Normas y especificaciones medioambientalesLayout by orngjce223, CC-BY
  • 66. Layout by orngjce223, CC-BY Normas de impacto
  • 67. REACH REACH significa Regulation on Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals (Regulación en el Registro, Evaluación, Autorización y Restricción de Químicos). Entró en vigor el 1o de Julio del 2007.Layout by orngjce223, CC-BY
  • 68. REACH Los principales objetivos de REACH son el asegurar un alto nivel de protección de la salud humana y el medio ambiente desde los riesgos que significan usar químicos, promoción de métodos alternativos de pruebas, la circulación libre de sustancias en el mercado internos y la competitividad eLayout by orngjce223, CC-BY innovación mejorada.
  • 69. Layout by orngjce223, CC-BY REACH
  • 70. WEEE Directiva sobre el Desperdicio en Equipo Eléctrico y Electrónico Es una ley en vigor desde el 2005 en la Unión Europea. Pretende promover el reciclaje, la reutilización y la recuperación de los residuos de estos equipos para reducir su contaminación.Layout by orngjce223, CC-BY
  • 71. RoHS Restricciones en el Uso de Ciertas Sustancias Peligrosas. Se aplica a Equipo Eléctrico y electrónico. Adoptada en febrero de 2003 por la Union Europea. Restringe el uso de seis materiales peligrosos en la fabricación de varios tipos de equipos eléctricos yLayout by orngjce223, CC-BY electrónicos.
  • 72. RoHS Restringe el uso de las siguientes seis sustancias: Plomo Mercurio Cadmio Cromo VI (conocido como cromo hexavalente) PBB - Polibromobifenilos o Bifenilos polibromados PBDE - polibromodifenil éteresLayout by orngjce223, CC-BY PBB y PBDE son sustancias retardantes de las llamas usadas en algunos plásticos.
  • 73. Conclusiones El diseño ecológico es una estrategia de la industria de la manufactura de brindar una oferta al mercado mas competitiva y una oportunidad para la Eco-innovación. Existen diferentes herramientas desarrolladas para asistir en este proceso, las cuales siguen metodologías que facilitanLayout by orngjce223, CC-BY el análisis de impacto al medio ambiente.
  • 74. Conclusiones Los gobiernos están generando normas de control medioambiental como REACH, WEEE y RoSH, a las cuales los fabricantes deben de ajustarse y redefinir sus procesos y productos.Layout by orngjce223, CC-BY
  • 75. Bibliografía EcoDesign Awareness Raising Campaign for Electrical & Electronics SMEs. A Guide for EcoDesign Tools.2nd Edition, August 2005 Feng, Shaw C y Joung, Che B. An Overview of a Proposed Measurement Infrastructure for Sustainable Manufacturing. The 7th Global Conference on Sustainable Manufacturing. Manufacturing Engineering. Laboratory National Institute of Standards and Technology Gaurav Ameta et al. Carbon Weight Analysis for Machining Operation and Allocation for Redesign. NISTIR 7560. National Institute of Standards and Technology. December 2009. Irad Ben-Gal, Roni Katz and Yossi Bukchin. Robust eco-design: A new application for air quality engineering. IIE Transactions (2008) 40, 907–918 Morán González, Iñigo; Mínguez Gabiña, Rikardo; Arias Coterillo, Agustín; Barrenetxea Apraiz, Lander; Sierra Uria, Egoitz. Guía práctica de ecodiseño para el sector eléctrico y electrónico. Departamento de Expresión Gráfica y Proyectos de Ingeniería EuskalLayout by orngjce223, CC-BY Herriko Unibertsitatea - Universidad del País Vasco - The University of the Basque Country McAloone, Tim y Bey, Niki. Environmental improvement through product development - a guide. Technical University of Denmark.
  • 76. Layout by orngjce223, CC-BY CIAS! ¡GRA