DISEÑO MECÁNICO I

 Julio Vergara Aimone
       ICM 2312
TEMARIO
IDENTIFICACIÓN DEL CURSO
OBJETIVOS (COMPETENCIAS)
CONTENIDOS PRINCIPALES
BIBLIOGRAFÍA Y DATOS
EVALUACIÓN Y VARIOS
IDENTIFICACIÓN DEL CURSO
            Curso        :   Diseño Mecánico I (ICM2312)
            Módulos      :   L2 y W2; V2...
OBJETIVOS (COMPETENCIAS)
             Definir diseño y diseño mecánico, conocer las
              exigencias y limitacion...
CONTENIDOS PRINCIPALES
               Cap. 1) Diseño.                                D C R E
               Cap. 2) Mate...
CONTENIDOS PRINCIPALES
                                                  D C R E
               Capítulo 1) Diseño: defin...
CONTENIDOS PRINCIPALES
                                           D C R E
               Capítulo 2) Materiales: los usad...
CONTENIDOS PRINCIPALES
                                                         D C R E
               Capítulo 3) Esfuer...
CONTENIDOS PRINCIPALES
                                  D C R E
               Capítulo 4) Elementos mecánicos: fundamen...
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                                D C R E
               Capítulo 5) Transmisión: fundamentos, diseñ...
CONTENIDOS PRINCIPALES
                                  D C R E
               Capítulo 6) Uniones: dimensionamiento de ...
CONTENIDOS PRINCIPALES
                                 D C R E
               Capítulo 7) Casos (paralelo): historias de...
CONTENIDOS PRINCIPALES
                                 D C R E
               Capítulo 8) Visitas (por confirmar): plant...
CONTENIDOS PRINCIPALES
                                                 D C R E
               Capítulo 9) Proyecto (para...
BIBLIOGRAFÍA Y DATOS
               NORTON, Robert. Diseño de Máquinas, Prentice
                Hall, 1999.




J.Vergar...
BIBLIOGRAFÍA Y DATOS
               SHIGLEY, Joseph E. y MISCHKE, Charles R.
                Diseño en Ingeniería Mecánic...
BIBLIOGRAFÍA Y DATOS
               NASH, William A., Mecánica de Materiales.
                Schaum`s Outlines Series, 1...
BIBLIOGRAFÍA Y DATOS
            OTROS:
             ASHBY, Michael. Engineering Materials I: An Introduction to
        ...
BIBLIOGRAFÍA Y DATOS
            OTROS:
             POPOV, Egor P. Mecánica de Materiales. México, Limusa, 1996.
       ...
BIBLIOGRAFÍA Y DATOS
            Mejor referencia de estudio:
             La que hará Ud. mismo.



                    ...
EVALUACIÓN
               Tres (3) evaluaciones individuales:
                  20%, cada una. Detalles en cada caso.
  ...
EVALUACIÓN
            Tres (3) Interrogaciones individuales:
                I1:   capítulos 1 y 2
                I2: ...
EVALUACIÓN
            Nota: En diseño, no siempre:

                              5 + 5 = 10
            ¿Por qué?:
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EL PROYECTO
            Proyecto de Diseño Mecánico:
                Diseño innovador, sustentable y creativo de
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EL PROYECTO
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              Elementos de Evaluación (subjetivos):
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              Elementos de Evaluación (objetivos):
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EL PROYECTO
            Proyecto de Diseño Mecánico:
              Entregas:                                              ...
EL PROYECTO
            Proyecto de Diseño Mecánico:
            Entregas: se harán mediante blog de cada gru-
           ...
CONTACTO
               Profesor: Julio Vergara Aimone (DIMM-5760)
                   Oficial de la Armada        1979-20...
CONTACTO
               Profesor: Julio Vergara Aimone (DIMM-5760)
                       PhD   Ingeniería Nuclear (MIT)...
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  1. 1. DISEÑO MECÁNICO I Julio Vergara Aimone ICM 2312
  2. 2. TEMARIO IDENTIFICACIÓN DEL CURSO OBJETIVOS (COMPETENCIAS) CONTENIDOS PRINCIPALES BIBLIOGRAFÍA Y DATOS EVALUACIÓN Y VARIOS
  3. 3. IDENTIFICACIÓN DEL CURSO Curso : Diseño Mecánico I (ICM2312) Módulos : L2 y W2; V2 Ayudantías Créditos : 10 ICM1113 Diseño Gráfico en Ingeniería, o Requisitos : ICM1122 Diseño Gráfico en Obras Civiles e ICE1302 Mecánica de Sólidos Semestre : I - 2010 Profesor : Julio Vergara Aimone Ayudante : Alan Pino Araya J.Vergara ICM2312
  4. 4. OBJETIVOS (COMPETENCIAS)  Definir diseño y diseño mecánico, conocer las exigencias y limitaciones.  Conocer los fundamentos del diseño mecánico aplicados a elementos de máquinas.  Comprender el comportamiento mecánico de los materiales estructurales en sus ambientes.  Conocer los criterios de falla que inciden en el diseño mecánico.  Trabajar en equipo en el desarrollo de un proyecto aplicado de diseño mecánico. J.Vergara ICM2312
  5. 5. CONTENIDOS PRINCIPALES  Cap. 1) Diseño. D C R E  Cap. 2) Materiales. D C R E  Cap. 3) Esfuerzos y deformaciones. D C R E  Cap. 4) Elementos mecánicos. D C R E  Cap. 5) Transmisión. D C R E  Cap. 6) Uniones. D C R E  Cap. 7) Casos (paralelo). D C R E  Cap. 8) Visitas (por confirmar). D C R E  Cap. 9) Proyecto (paralelo). D C R E D (descriptivo); C (conceptual); R (reflexivo); E (ejercicio) J.Vergara ICM2312
  6. 6. CONTENIDOS PRINCIPALES D C R E  Capítulo 1) Diseño: definiciones, introducción al diseño en ingeniería mecánica, el proceso, su contexto actual y los problemas típicos. 220 Determinación de Necesidades 200 MD Trayectoria A Trayectoria C 180 Trayectoria B Definición del Problema 160 140 Síntesis 120 100 Análisis y Optimización 80 60 Evaluación 40 A B C 20 Tiempo Presentación 0 2000 2004 2008 2012 2015 J.Vergara ICM2312
  7. 7. CONTENIDOS PRINCIPALES D C R E  Capítulo 2) Materiales: los usados en ingeniería mecánica, clásicos, actuales y avanzados. Pro- piedades y selección. Modos de falla. 1800 °C 1600 1400 1200 1130°C 1000 800 723°C 600 400 200 %C 0 0 1 2 3 4 5 6 7 J.Vergara ICM2312
  8. 8. CONTENIDOS PRINCIPALES D C R E  Capítulo 3) Esfuerzos y deformaciones: análisis teórico-práctico, herramientas de cálculo gráfico, modelos, aplicación de criterios de falla. tnt Z tMAX dZ Y X FZ ½(s1-s3) AY sX tYX tXY sY sZ g sP3 sP2 sP1 FY AX sn FX b tXZ a ½(s2-s3) ½(s1-s2) tYZ tZX tZY AZ ½(s2+s3) dA sZ ½(s1+s3) tZY ½(s1+s2) tZX A B jva C J.Vergara ICM2312
  9. 9. CONTENIDOS PRINCIPALES D C R E  Capítulo 4) Elementos mecánicos: fundamentos para el diseño de elementos mecánicos. Análisis de esfuerzo en cuerpos continuos y fracturados. 3 1.0 s3 s2 sy 1 2 s1 0.5 s2 s2 0.0 s1 0.5 s1 sy s3 -0.5 -1.0 J.Vergara ICM2312
  10. 10. CONTENIDOS PRINCIPALES D C R E  Capítulo 5) Transmisión: fundamentos, diseño y selección de elementos de transmisión, ejes, rodamientos, flechas, ajustes y tolerancias. J.Vergara ICM2312
  11. 11. CONTENIDOS PRINCIPALES D C R E  Capítulo 6) Uniones: dimensionamiento de las uniones apernadas, soldadas y otras. Teoría y casos prácticos de soldadura y sus materiales. 5 J.Vergara ICM2312
  12. 12. CONTENIDOS PRINCIPALES D C R E  Capítulo 7) Casos (paralelo): historias de diseño de ingeniería que muestran la responsabilidad profesional y personal del diseñador mecánico. J.Vergara ICM2312
  13. 13. CONTENIDOS PRINCIPALES D C R E  Capítulo 8) Visitas (por confirmar): plantas de fuerza que integren dispositivos y elementos mecánicos vistos en clases (fotos: visita 2009). J.Vergara ICM2312
  14. 14. CONTENIDOS PRINCIPALES D C R E  Capítulo 9) Proyecto (paralelo): trabajo aplicado innovador que integre la mayoría de las materias de clases en una modalidad grupal. 0 1 2 3 4 5 Planeación Concepto Sistemas Detalle Pruebas Producción A B C D E J.Vergara ICM2312
  15. 15. BIBLIOGRAFÍA Y DATOS  NORTON, Robert. Diseño de Máquinas, Prentice Hall, 1999. J.Vergara ICM2312
  16. 16. BIBLIOGRAFÍA Y DATOS  SHIGLEY, Joseph E. y MISCHKE, Charles R. Diseño en Ingeniería Mecánica. 5a Ed., México, McGraw Hill, 1990. J.Vergara ICM2312
  17. 17. BIBLIOGRAFÍA Y DATOS  NASH, William A., Mecánica de Materiales. Schaum`s Outlines Series, 1994. J.Vergara ICM2312
  18. 18. BIBLIOGRAFÍA Y DATOS OTROS:  ASHBY, Michael. Engineering Materials I: An Introduction to their Properties and Applications, Pergamon Press, 1980.  COLLINS, Jack. Failure of Materials in Mechanical Design: Analysis, Prediction, Prevention, John Wiley & Sons, 1981.  HERZBERG, Richard. Deformation and Fracture Mechanics of Engineering Materials, 2nd Ed., John Wiley & Sons, 1983. J.Vergara ICM2312
  19. 19. BIBLIOGRAFÍA Y DATOS OTROS:  POPOV, Egor P. Mecánica de Materiales. México, Limusa, 1996.  LARBURU Arizabálaga, Nicolás. Máquinas, prontuario, técnicas máquinas herramientas, España, Paraninfo, 1991.  Catálogo SKF de Rodamientos (físico o virtual). J.Vergara ICM2312
  20. 20. BIBLIOGRAFÍA Y DATOS Mejor referencia de estudio:  La que hará Ud. mismo. Felipe Benavides ICM 2312 - 2010 J.Vergara ICM2312
  21. 21. EVALUACIÓN  Tres (3) evaluaciones individuales:  20%, cada una. Detalles en cada caso.  Examen para quienes logren menos de 4.0.  Un (1) proyecto grupal de diseño mecánico:  25%, según guía (varias entregas).  Nota mínima: 4.0 (varios hitos).  Contribución a la clase:  10%, Controles de lectura y tareas.  05%, Participación, asistencia (no una marca de inicio), puntualidad, contribuciones, visitas. J.Vergara ICM2312
  22. 22. EVALUACIÓN Tres (3) Interrogaciones individuales:  I1: capítulos 1 y 2  I2: capítulos 3 y 4  I3: capítulos 5 y 6 Recomendaciones: Para el estudio, siga el orden de este curso, no la secuencia de cursos anteriores. Estudie “clase a clase”, no antes de la “I”, ya que es fácil perder el hilo. Visite al profesor; al menos una vez en el módulo. J.Vergara ICM2312
  23. 23. EVALUACIÓN Nota: En diseño, no siempre: 5 + 5 = 10 ¿Por qué?: El diseño implica compromisos (costo, espacios, apariencia, tiempo) y optimización (geometría, materiales, recubrimientos, etc.). Para nosotros significa comenzar a desarrollar el criterio del ingeniero mecánico, que no es trivial. J.Vergara ICM2312
  24. 24. EL PROYECTO Proyecto de Diseño Mecánico:  Diseño innovador, sustentable y creativo de un sistema de generación de energía eólica adosado a una barra con uniones apernadas.  Uso de materiales de descarte (conciencia ambiental). Habrá un leve aporte de dinero para algún dispositivo crítico.  Desempeño relativo acorde a mejor ajuste entre teoría y práctica. Máximo rendimiento generador con el menor peso. Cálculos. J.Vergara ICM2312
  25. 25. EL PROYECTO Sitio Proyecto de Diseño Mecánico: (soporte) En rojo: fijo, base de diseño En gris: variable, vuestro diseño C B Distancia mínima Fase 1) Proceso de Diseño. Fase 2) Construcción. Fase 3a) Desempeño en A. dinamómetro Recurso Ajuste al diseño. Luz (ventilador) Materiales, peso, $, etc. A Fase 3b) Predicción de falla en B. Deflexión (aspas y barra). Inestabilidad en C, etc. Ejemplo J.Vergara ICM2312
  26. 26. EL PROYECTO Proyecto de Diseño Mecánico: Elementos de Evaluación (subjetivos): a) Proceso de diseño: básico a detallado (70% tiempo). b) Selección consciente de materiales acorde a desempeño. c) Contribución de materiales de descarte en el total (balance). d) Desempeño vs Predicción de Diseño, i.e. criterios de falla, etc. e) Atributos de estilo, superficie, elegancia, belleza (Edsel). f) Diseño técnico, i.e. selección de conceptos eólicos. g) Selección de los mecanismos de rodadura en A. h) Ajuste a presupuesto (restricción gerencial) y “mercado”. J.Vergara ICM2312
  27. 27. EL PROYECTO Proyecto de Diseño Mecánico: Elementos de Evaluación (objetivos): 1) Potencia máxima (torque y velocidad) entregada en A. 2) Peso mínimo de las piezas de unión y materiales. 3) Relación potencia a peso (i.e. 1 mW con 1 g > 1 W con 5 kg) 4) Cuidado a Interferencias (deflexión) entre aspas y barras. 5) Diseño de flecha, descansos, vigas, soldaduras, pernos. 6) Ruptura de uniones al soporte según criterios de falla. 7) Flexión y ángulo de la barra o columna en operación. 8) Ajuste entre desempeño y predicción de diseño, etc. J.Vergara ICM2312
  28. 28. EL PROYECTO Proyecto de Diseño Mecánico: Entregas: Extensión: a) Misión del Producto (Planeación, ~3ª semana). a) 01 página. b) Especificaciones Meta (Concepto, ~ 5ª semana). b) 03 páginas. c) Selección de Concepto (Concepto, ~7ª semana) c) 10 páginas. d) Descripción del Concepto (Concepto, ~9ª semana). d) 02 páginas. e) Diseño de los Sistemas (Sistemas, ~11ª semana) e) 04 páginas. f) Diseño documentado (Detalle, ~12ª semana) f) 12 páginas. g) Construcción del prototipo (Detalle, ~13ª semana). g) ficha h) Test de Desempeño (Pruebas/Ajustes, ~14ª semana). h) ficha J.Vergara ICM2312
  29. 29. EL PROYECTO Proyecto de Diseño Mecánico: Entregas: se harán mediante blog de cada gru- po, en las fechas indicadas en el programa de curso, salvo que el profesor o las ayudante las modifiquen por una razón justificada. Este in- cluirá un video de 5 minutos de su concepción, desarrollo y funcionamiento. Informe Final: documento integral del diseño, el historial y resumen de información con cálculos de los elementos mecánicos, atributos de mer- cado y otros datos “reservados” del proyecto. J.Vergara ICM2312
  30. 30. CONTACTO  Profesor: Julio Vergara Aimone (DIMM-5760) Oficial de la Armada 1979-2005 Investigador de CCHEN 1986-1994 Director de CCHEN 1995-2009 Profesor UAI-UDD (MBA) 1996-2008 Profesor APN (Arq. Naval) 1996-1997 Proyecto de Fragatas 1999-2002 Creador y Coord. del MIE 2005-2010 Profesor Asistente DIMM 2008-2010 J.Vergara ICM2312
  31. 31. CONTACTO  Profesor: Julio Vergara Aimone (DIMM-5760)  PhD Ingeniería Nuclear (MIT)  MSc Ingeniería de Materiales (MIT)  MSc Arquitectura Naval (MIT)  MSc Ingeniería Nuclear (MIT)  MBA Dirección de Empresas (UAI)  ING Ingeniero Naval Mecánico (APN)  LIC Licenciado Ciencias Navales (APN)  Ayudante: Alan Pino Araya (aapino@puc.cl) J.Vergara ICM2312

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