Informe CNTO Nuevo

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES

FACULTAD DE INGENIERIA

ESCUELA DE INGENIERIA MECANICA

Diseño del sistema mecánico de un larga vista para uso turístico,

desarrollado por el centro investigaciones de astronomía “Francisco J

Duarte” (CIDA)

Centro Nacional de Tecnologías Ópticas

Informe de Pasantía Especial Presentado en Opción al Título de

Ingeniero Mecánico

Autor: Henrry O. Peña C.

Mérida, Noviembre de 2014.

http://www.aporrea.org/imagenes/2011/01/logo_ula.jpg

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES

FACULTAD DE INGENIERIA

ESCUELA DE INGENIERIA MECANICA



Duarte” (CIDA)

Centro Nacional de Tecnologías Ópticas

Informe de Pasantía Especial Presentado en Opción al Título de

Ingeniero Mecánico

Autor: Henrry O. Peña C.

Tutor Industrial: Ing. Miguel A. Contreras

Tutor Académico: Sebastian E. Provenzano R

Mérida, Noviembre de 2014

http://www.aporrea.org/imagenes/2011/01/logo_ula.jpg

APROBACIÓN DEL INFORME DE PASANTÍA ESPECIAL

PRESENTADO EN OPCIÓN AL TÍTULO DE INGENIERO MECÁNICO

El jurado nombrado por la Coordinación de Pasantías de la Escuela de

Ingeniería Mecánica, designada para conocer la finalización del proyecto de

Pasantías y nombramientos del Jurado para calificar el Informe de Pasantía

Especial Presentado en Opción al Título de Ingeniero Mecánico, Titulado:



Duarte” (CIDA) proyecto Centro Nacional de Tecnologías Ópticas

En cumplimiento de los requisitos señalados en el Reglamento de Pasantías

Especial de Grado para optar al Título de Ingeniero Mecánico, aprueba el

mismo con ____________

Mérida, a los ____________ del mes de ______________ del 2014.

Jurados:

________________

Prof.

C.I:

________________ ________________

Prof. Prof.

DEDICATORIA Y AGRADECIMIENTO

A mis Padres que me dieron las bases

necesarias para llegar a donde estoy hoy y cumplir

mis objetivos.

A mis familiares que con su apoyo

incondicional han coadyuvado a que pueda

culminar este proyecto.

Al Ing. Miguel Contreras y al Ing. Sebastián

Provenzano por su dedicación y valiosos consejos

para formar este proyecto de grado.

Al Dr. Keyffer Salas por permitirme

desarrollar el proyecto en la instalación del Centro

Nacional de Tecnologías Ópticas

INDICE GENERAL

RESUMEN

Realizar el diseño del sistema mecánico de un largavista para uso

turístico en el Centro Nacional de Tecnologías Ópticas, aplicando los

conocimientos adquiridos a lo largo de la formación académica,

principalmente en las materias de diseño mecánico, procesos de

manufactura y mantenimiento industrial. Para lograr este proyecto, se usara

el método sistemático para diseñadores. La metodología de este trabajo se

llevará a cabo por etapas analítica, creativa y de ejecución con duración de

18 semanas. Posteriormente, será introducido el mantenimiento preventivo

general de los equipos.

INTRODUCCIÓN

Un larga vista es básicamente un instrumento óptico que recoge cierta

cantidad de luz y la concentra en un punto. La cantidad de luz colectada por

el instrumento depende fundamentalmente de la apertura del mismo (el

diámetro del objetivo). Para visualizar las imágenes se utilizan los oculares,

los cuales se disponen en el punto donde la luz es concentrada por el

objetivo, el plano focal. Son los oculares los que proporcionan los aumentos

al larga vista. La idea principal en un larga vista es la captación de la mayor

cantidad de luz posible, necesaria para poder observar objetos, así como

para obtener imágenes nítidas y definidas.

En el mercado nacional son ofrecidos por grandes compañías

extranjeras y sus precios son de elevado costo y, además sus monturas

están fabricadas para campos de visión cortos; las cuales no son

aprovechables para la posición geográfica del país. El centro a través de su

experiencia en el diseño, construcción y pruebas de componentes ópticos

surge la necesidad de crear un larga vista con el fin de disponer de su uso

para la observación a distancia focal alta, y disponer de este instrumento,

una herramienta fundamental que invite a generar más posibilidades para

diseño mecánico y soporte para aprovechamiento de espacios turísticos.

El presente trabajo se centrará en el diseño del sistema mecánico

prototipo para un larga vista turístico.

CAPÍTULO I

EL PROBLEMA

1.1PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

El centro investigaciones de astronomía “Francisco J Duarte” (CIDA), a

través del proyecto Centro Nacional de Tecnologías Ópticas (CNTO),

plantea realizar el diseño de un larga vista para uso turístico, partiendo de

que dicho proyecto sea desarrollado en las instalaciones de la empresa y

tomando en cuenta que se cuenta con máquinas herramientas únicas en su

tipo. Esta necesidad surge también por la ausencia de empresas nacionales

que se dediquen a este objetivo.

Cabe destacar que el centro nacional de Tecnologías Ópticas (CNTO),

cuenta con las capacidades intelectuales, herramientas mecánicas y ópticas

para el diseño y elaboración del mismo así como de cualquier otro proyecto

que se plantee en el área óptico-mecánica.

1.2OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN

1.2.1 Objetivo General

Diseño del sistema mecánico del Larga Vista

1.2.2 Objetivo Específicos

Análisis de la geometría y materiales del larga vista.

Modelado de piezas mecánicas nuevas mediante el uso de

Autodesk Inventor (CAD).

Determinación de masa y centro de gravedad del mecanismo.

Análisis de procesos de manufactura para el desarrollo mecánico

del equipo haciendo las recomendaciones de los materiales,

herramientas y maquinaria a utilizar.

Recomendaciones de uso y mantenimiento del larga vista

turístico.

1.3JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN

En la actualidad el Centro Nacional de Tecnologías Ópticas (CNTO) se

encuentra en desarrollo de nuevos proyectos a nivel tanto mecánico como

óptico.

En base a estos desarrollos surge el planteamiento del diseño del larga

vista turístico, como requerimiento de la empresa Venezolana de Teleférico

VENTEL, los cuales plantean su uso en las distintas estaciones del sistema

teleférico de Mérida.

1.4 Situación actual del Centro Nacional de Tecnologías Ópticas.

El centro Nacional de Tecnologías Ópticas es parte de un proyecto

asociado al Centro de Investigaciones de Astronomía (CIDA), el cual se inició

hace cinco años. Actualmente se encuentra en el desarrollo de diversos

proyectos en las áreas de mecánica y óptica, uno de ellos es el diseño del

larga vista turístico solicitado por la empresa VENTEL, dicho diseño se

realiza basándose en las bondades de la maquinaria y del ciclo de

producción con las que cuenta la empresa.

Hoy día, el Centro Nacional de Tecnologías Ópticas avanza en el

desarrollo de los diseños principalmente en el área óptica siendo esta la que

consume un mayor tiempo de elaboración para conseguir la perfecta

elaboración de los lentes, espejos, primas, divisores de haz, objetivos, etc.

Cabe destacar que la elaboración de estos lentes tiene un proceso de

certificación de estándares, radios curvaturas, puntos focales entre otras

propiedades físicas las cuales son obtenidas con los equipos y maquinaria

del centro de investigación, esto con la finalidad de garantizar que las piezas

elaboradas en dicho centro sean de calidad.

1.5Alcance

El diseño del largavista turístico, para ser fabricado con tecnologías y

materia prima nacional los cuales beneficiaran los parques y miradores

turísticos del país, una de las finalidad del proyecto es la de ser

implementado en el sistema teleférico del estado Mérida como inicio del

proyecto, y buscar la expansión a nivel nacional.

1.7 Limitaciones

El objetivo del diseño limita su uso, puesto que el mismo es creado

con fines turísticos, mas no de uso común,

Otra limitante es el ambiente donde va a estar expuesto el largavista,

en base a la ubicación también se ve afectado los materiales a usar en el

proceso de producción para el largavista

CAPITULO II

LA EMPRESA

2.1Descripción de la empresa

El Centro Nacional de Tecnologías Ópticas, tiene como objetivo principal

el diseño, construcción y mantenimiento de instrumentos y partes ópticas

tales como: microscopios y telescopios de uso educativo y profesional,

objetivos, oculares, espejos, lentes, prismas y miras telescópicas, destinados

a cubrir necesidades en los diferentes sectores de desarrollo de la nación

específicamente en el campo de la salud, educación y defensa.

Figura 1. Centro nacional de Tecnologías Ópticas. Fuente CNTO.

2.2Reseña Histórica

El Proyecto Centro Nacional de Tecnologías Ópticas (CNTO), inicialmente

denominado Proyecto de instrumentos y Partes Ópticas (FIPO), surge en el

año 2009 como iniciativa del Centro de Investigaciones de Astronomía

“Francisco J. Duarte” (CIDA) ente adscrito al Ministerio de Ciencia,

Tecnología e Innovación MPPCTI, bajo la dirección de Dr. Eloy Sira Galíndez

quien se propuso la creación de una Fábrica pionera en el país e incluso en

Latinoamérica, dedicada a la producción de instrumentos ópticos como

microscopios, telescopios, lupas dermatológicas e instrumentos del área de

la salud, así como sus componentes mecánicos y ópticos, especialmente en

lo que respecta a la fabricación de lentes para instrumentos ópticos para

satisfacer la demanda de este tipo de instrumentos en las áreas de

educación, salud y defensa de la nación buscando con esto la independencia

tecnológica en esta materia.

La primera fase para la puesta en marcha de este Proyecto consistió en la

selección de un grupo conformado por diez jóvenes, en su mayoría

egresados de escuelas técnicas del Estado Mérida y dos ingenieros, los

cuales fueron enviados en febrero del 2009 al Instituto Nacional de

Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE) en la ciudad de Puebla, México

para ser formados en el área de Óptica y Diseño en Óptica durante un

período que abarco diez meses. Sucesivamente se procedió la contratación

de personal de apoyo en las áreas técnicas y administrativas.

La segunda fase del Proyecto contempló la adquisición de infraestructura,

maquinaria, equipos y la dotación con mobiliario de oficina para la cual se

solicitó el financiamiento al Ministerio del Poder Popular para Ciencia,

Tecnología e Innovación. En este orden de ideas, se procedió a la

adquisición de mobiliario para las dotaciones de oficinas y talleres del futuro

Centro en enero del 2010. Se inició también el procedimiento para la

adquisición de la sede que albergaría el Proyecto. Tras un periodo largo de

búsqueda de galpones que ofrecieran la mejor relación, precio y beneficio y

se ajustaran a los recursos disponibles se logró la adquisición, en

Septiembre del 2010, de un galpón industrial ubicado al final de la Av. Los

Próceres, Sector la Pedregosa, en el C.C. Arauco. Este galpón de dos

plantas y un área total de 517m2, atravesó un proceso de remodelación y

adecuación entre finales del 2010 y mediados del 2011 que permitió la

organización de los espacios para la ubicación de las áreas técnicas,

administrativas y de taller a través de la construcción de oficinas, sala de

conferencias, laboratorios, talleres y almacenes, instalación del sistema de

aire acondicionado central, instalación del sistema eléctrico y transformador

tipo padmauted adecuado a los futuros requerimientos de consumo de

maquinarias y equipos e instalación de sistemas de voz y data en las

instalaciones.

Al mismo tiempo se iniciaron los procedimientos para las adquisiciones de

maquinarias y equipos. En este sentido, se logró la compra de un Centro de

Mecanizado Vertical a finales de octubre de 2010. Asimismo, durante el año

2011 se recibió una máquina de Pulido de 10 ejes, proveniente del INAOE.

Por otro lado, a través de los convenios de cooperación entre la República

Bolivariana de Venezuela y la República de Belarús, proveniente de la

Empresa Smorgon Optical Machine Tools Plant, proceso largo que inicio a

comienzo del 2011 y finalizó con la llegada de la maquinaria marzo del 2013.

Con el fin de cumplir con los requerimientos de instalación y funcionamiento

de la maquinaria adquirida en lo que respecta al aire comprimido, se adquirió

también un compresor industrial de tornillo a finales del año 2012,

proveniente de la empresa Atlas Copco de Venezuela y se realizó el diseño y

montaje del sistema neumático a mediados del año 2012. Durante el año

2013 se procedió a la adquisición de un Torno Control Numérico CNC marca

LEADWELL en la empresa IMOCON DE VENEZUELA, así como un conjunto

de máquinas requeridas para trabajos de taller tales como: un Torno

Convencional SP/200, una Prensa Hidráulica STHEN0J, una Cizalla, y una

Sierra de Vaivén, que llegaron a comienzos del 2014.

En lo que respecta a los productos que pretende ofrecer el Centro, se inició

el diseño y la construcción de un primer prototipo de telescopio didáctico, así

como los diseños de una lupa dermatológica, kit de enseñanza óptica, los

cuales deben ser validados a fin de comenzar un proceso de escalamiento.

Por otro lado, se está trabajando en el diseño y fabricación de componentes

ópticos para el área de defensa. Es por ello que se está en proceso de

creación de un convenio de cooperación entre el CIDA y la Compañía

Anónima Venezolana de Industrias Militares (CAVIM). Adicionalmente, se

pretenden el establecimiento de un taller de servicio técnico especializado

que permita brindar asesoría técnica a instituciones públicas y privadas en

cuanto a instrumentos ópticos dañados o sustitución de piezas. Asimismo, se

tiene la meta del establecimiento de una línea de producción de vidrio óptico

en la empresa Venvidrio ubicada en Trujillo. Por su parte, se pretende la

creación de un laboratorio de Metrología que permite hacer certificaciones en

el área de óptica en cumplimiento a las Normas ISO y Estándares

Internacionales, el mismo sería el primer laboratorio de este tipo en

Venezuela. Para ello, se están realizando paulatinamente las dotaciones de

este laboratorio por lo que se adquirió un Interferómetro de Fizeau que

permitirá la medición de superficies ópticas.

Por otra parte, se está trabajando en la instalación del Laboratorio de

Películas Delgadas, cuyo objetivo principal es hacer recubrimientos a

superficies ópticas terminadas a fin de dar acabado final necesario para su

uso así como hacer recubrimientos duros y tribológicos a diferentes tipos de

superficies expuestas a condiciones extremas. Tal es el caso de brocas,

cuchillas y diferentes tipos de componentes de maquinaria industrial. Para

ello, se procedió a la adquisición de una Máquina de Vacío de última

tecnología en la República de Belarús, la cual se recibió a finales de julio del

año 2014, la misma se va a ubicar en un cuarto limpio especial, para de esta

manera seguir con el proceso de consolidación del Centro Nacional de

Tecnologías Ópticas.

2.3Misión y visión de la empresa

2.3.1 Misión

Establecer un Centro dedicado a la producción, investigación,

desarrollo e innovación de tecnologías ópticas aplicadas en el país,

estimulando la soberanía e independencia nacional, en busca de la

excelencia de nuestros productos y soluciones de alta calidad, utilizando

tecnología de vanguardia y emergente, para llegar a ser reconocido como

una de las principales organizaciones en innovación técnico-científica.

2.3.2 Visión

Ser un Centro líder en el desarrollo óptico aplicado, para responder a las

necesidades tecnológicas del país y contribuir en la formación del talento

humano, capaz de transmitir principios, valores, conocimientos y aptitudes a

través de la ciencia como imaginación creativa, emprendedora y participativa,

para fortalecer la soberanía e independencia nacional.

2.4Ubicación y estructura organizativa

2.4.1 Ubicación.

El Centro Nacional de Tecnologías Ópticas, se ubica en la parte sur de la

Ciudad de Mérida, Estado Mérida, Municipio Autónomo del Libertador.

Avenida los Próceres, sector la Pedregosa, Centro Comercial Arauco en el

galpón N°4 del, Parroquia Lasso de la Vega. Este Centro forma parte del

Centro de Investigaciones de Astronomía “Francisco J. Duarte” (CIDA).

Figura 2. Ubicación del CNTO. Fuente: google Maps.

2.4.2 Estructura Organizativa 8Existe un organigrama mas actulizado)

CIDA

Presidente

2.5Procesos Productivos

El Centro Nacional de Tecnologías Ópticas, posee unas líneas de

producción enfocadas al desarrollo e investigación de nuevas tecnologías

ópticas. Para ello se tiene una maquinaria especializada que les permite

CNTO

Coordinador

Administración y Presupuesto

Lab. de Películas delgadas, pruebas y

mediciones

Línea de Desarrollo

Óptico

Línea de Desarrollo Mecánico

Almacén

Analista de Presupuesto

Departamento de Ingeniería y Diseño

ejecutar diferentes proyectos como telescopio, lupa de lectura, lupa

dermatológica, kit oftalmológico, mira colimadora de fusil AK-103, entre otros.

Asimismo, puede ejecutar labores de mantenimiento o restauración de

cualquier instrumento óptico. Tal es el caso de los telescopios recuperados

de los miradores turísticos del Teleférico Warairarrepano. Además,

cumpliendo con el objetivo del CNTO, se están desarrollando diseños de

larga vista y todo su sistema óptico que serán estudiados por el sistema de

transporte turístico Teleférico de Mérida.

A continuación se describen las líneas de producción del CNTO:

2.5.1 Línea 1. Procesamiento Óptico

Esta primera línea del proceso de manufactura comprende la

transformación de la materia prima óptica (vidrio), en elementos o

componentes cuyas superficies han sido debidamente acabadas dando

cumplimiento a la especificación de diseño. Dependiendo del instrumento a

producir, se usan distintos tipos de vidrio óptico. El vidrio común se empleará

para la producción de elementos reflectantes en su mayoría.

A su vez esta línea de producción está constituida por las siguientes

fases:

Fase 1: Corte, redondeo y generado

Fase 2: Esmerilado y pulido

Fase 3: Pruebas Ópticas

Fase 4: Tratamiento de Superficies Ópticas

Fase 5: Sub-ensamblaje óptico.

2.5.2 Línea 2. Procesamiento Mecánico

Esta segunda línea de producción cumple con la función de

transformar materias primas tales como: metales, madera o cualquier otro

material que se requiera, teniendo como objetivo la creación de soportes

para las piezas ópticas desarrolladas en la fábrica cumpliendo con los

requerimientos específicos del diseño.

Al igual que la línea de producción óptica se encuentra dividida en

varias fases:

Fase 1: Pre-maquinado y Mecánica convencional

Fase 2: Maquinado de piezas en el centro de Mecanizado.

Fase 3: Pintura y Acabado de Superficies.

Fase 4: Sub- Ensamblaje Mecánico.

2.5.3 Línea 3. Ensamblaje

En esta fase del ciclo productivo es donde se ejecuta la unión de los

elementos ópticos, mecánicos y de ser el caso, también las partes

electrónicas; en base a los planos de fabricación.

Como segunda fase de esta línea tenemos que todos los productos

elaborados en la Fábrica deben someterse a una inspección de calidad en

todas sus líneas y fases verificando que las piezas y componentes lleguen al

ensamblaje final, cumpliendo con todos los requerimientos. Por último, se

tiene la etapa de marcaje, embalaje y almacenamiento en donde se realizan

las tareas concernientes a la terminación del producto para su posterior

distribución.

CAPITULO III

MARCO TEÓRICO

3.1Antecedentes

Hasta el presente, el Centro Nacional de Tecnologías Ópticas no cuenta

con antecedentes en diseños de largavistas, por lo que este es un proyecto

completamente nuevo en la empresa.

El Centro Nacional de Tecnologías Ópticas ha desarrollado otros

proyectos de índole mecánico-óptico los cuales se mencionan a

continuación:

3.1.1 Diseño y Construcción Lupa Dermatológica

Ing. Miguel Contreras 2014; La lupa es un instrumento óptico que

consta de una lente convergente de corta distancia focal, que desvía la luz

incidente de modo que se forma una imagen virtual ampliada del objeto por

detrás de una. Una lente convergente puede conseguir que la imagen de un

objeto se vea ampliada, y, por lo tanto, verla bajo un ángulo aparente mayor.

La lupa para la inspección visual de la piel consiste en un sistema

óptico que proporciona una magnificación de hasta 4 aumentos. A su vez

incorporan un sistema de iluminación de luz blanca de bajo consumo de

energía para favorecer la observación. Cuenta también con una montura que

brinda gran libertad de movimiento al incluir varias articulaciones que dan

flexibilidad al instrumento en cuanto a las posiciones en que puede usarse

para examinar determinadas zonas del cuerpo. Utilización en Consultorios

Médicos, Salas de Emergencia e Instalaciones de Consulta Externa,

Consultorios estéticos. Lámpara para diagnóstico de enfermedades y

lesiones de la piel.

Modelo Lupa dermatológica

Magnificación 4X

Apertura 110 mm

Distancia focal 250 mm

Voltaje 110 VAC / 60Hz

Potencia 22W

Dimensiones 35cm.x20cmx90cm.

Peso 6 kg

Tabla 1. Características Lupa Dermatológica

Figura 3. Lupa Dermatologica. Fuente CNTO.

3.1.2 Diseño Lupa de lectura escolar:

Ing. Rafael Díaz 2014; Un magnificador de imagen o comúnmente

llamado lupa, consiste en una lente convergente de corta distancia focal, que

desvía la luz incidente de modo que se forma una imagen virtual ampliada

del objeto. Una lente convergente puede conseguir que la imagen de un

objeto se vea ampliada, y, por lo tanto, verla bajo un ángulo aparente mayor.

Cuando una lupa es colocada entre el objeto y el observador, el

observador puede inspeccionar detalles finos del objeto al ver la imagen

ampliada. Lupas de diferentes poder de magnificación (PM) son

manufacturadas de acuerdo a su propósito. El mismo objeto puede ser visto

a mayor escala por una lupa de mayor PM Sin embargo, las lupas con alto

PM tienen la deficiencia en campos de imagen pequeños y en menores

distancias de trabajo (i.e la distancia entre el objeto bajo inspección y la

lupa); este último hace que su uso sea menos conveniente.

Las lupas con un PM de 2X a 3X son usualmente una sola lente bi-

convexa o plano-convexa de relativo bajo costo en comparación con aquellas

con un alto PM que están compuestas de 2 a 5 lentes convexas y cóncavas

de diferentes tipos de vidrios ópticos en concordancia con el diseño óptico

para la corrección de aberraciones, y por lo tanto son más costosos. Para

leer documentos de letras pequeñas, la lupa de 2X a 3X de PM con amplio

campo de imagen, son adecuados. Principalmente se plantea el desarrollo

de una lupa de lectura, ya que contamos con la maquinaria en el Centro

Nacional de Tecnologías Ópticas (CNTO), para poder fabricar las lentes con

distintos PM y diámetros, para luego con los equipos del taller de

mecanizado poder producir las partes que sostienen las lentes. Se proponen

3 dimensiones y poderes de magnificación para las lupas, donde todas son

biconvexas, la primera con un diámetro (Φ) de 35 milímetros (mm) y un PM

de 3X, la segunda con un Φ de 55mm y un PM de 3X y por ultimo una con un

Φ de 70mm y un PM de 2,5X.

Figura 4. Lupa Escolar. Fuente CNTO.

3.2Diseño

En castellano tiene un significado limitado a lo formal o adjetivado, hasta

el punto de que se habla de “objetos de diseño”, haciendo referencia a las

características externas (formas, texturas, colores, etc.) del artefacto, pero no

al artefacto en su conjunto.

En inglés hace referencia a toda la actividad de desarrollo de una idea de

producto, de tal manera que se acerca más al concepto castellano de

“proyecto”, entendido como el conjunto de planteamientos y acciones

necesarias para llevar a cabo y hacer realidad una idea (Chaur, 2005)

Las definiciones convergen en:

Una finalidad, un problema controlado, una actividad resuelta.

Simular lo que queremos construir antes de construirlo, tantas veces

como sea necesario para confiar en el resultado final.

La relación de un producto con su situación con objeto de

satisfacerla.

La solución óptima de un conjunto de verdaderas necesidades en un

particular conjunto de circunstancias.

Una actividad creativa, que supone la consecución de algo nuevo y

útil sin existencia previa.

(Christopher Jones, Métodos de diseño)

3.2.1 La Ciencia del Diseño

Las metodologías de diseño incluyen el estudio de la manera de

trabajar y pensar del diseñador, el establecimiento de las estructuras

adecuadas para representar el proceso de diseño así como el desarrollo y

aplicación de nuevos métodos y técnicas, aunada a la reflexión sobre la

naturaleza y alcance del conocimiento con objeto de aplicarla a problemas de

diseño (Nigel Cross, 1996).

“La Ciencia del Diseño es el estudio científico de los métodos que son,

o pueden ser aplicados al diseño; es por esto una actividad normativa”

(Roozenburg, 1995).

“La Ciencia del Diseño se refiere a la aproximación al diseño como un

proceso explícito, organizado, racional y sistemático; no solamente a la

utilización del conocimiento científico de “artefactos”, sino al diseño como

una actividad científica en si” (Hubka y Eder, 1996).

La Ciencia del Diseño debe explicar las relaciones causales en su

conjunto, planteando un sistema de conocimiento con terminología propia,

clases (taxonomía), relaciones (incluyendo inputs, throughputs y outputs),

leyes, teorías e hipótesis, con el fin de que esto sirva de guía para la

actividad de diseño (Hubka, 1993).

3.2.2 Disciplinas en la ciencia del diseño

3.2.2.1 La investigación en diseño

Recibe información desde los campos de la educación y la práctica del

diseño, desarrollando teorías y soporte teórico para uso futuro en la

educación y la práctica del diseño.

3.2.2.2 La educación en diseño

Utiliza los resultados de la investigación, recibe información de los

practicantes del diseño y proporciona a su vez realimentación para la

investigación en diseño.

3.2.2.3 La práctica del diseño

Utiliza los apoyos desarrollados por la investigación y transmitidos por la

educación en diseño, y a la vez proporciona información para la educación e

investigación en diseño.

3.3Equipos para el proceso de manufactura

3.3.1 Torno Convencional SP/200.

Es una máquina que permite mecanizar piezas por medio del arranque

de virutas, haciendo girar la pieza a moldear en un eje de revolución. Se usa

una herramienta de corte con un borde cortante simple, destinado a remover

material. El movimiento de velocidad del torneado lo proporciona la parte de

trabajo giratoria y el movimiento de avance lo realiza la herramienta de corte

moviéndose lentamente en una dirección paralela al eje de rotación. Las

piezas terminadas son de dimensiones específicas. Puede mecanizar piezas

desde 750mm a 1000mm de largo y diámetros hasta 450mm.

Figura 5. Torno Convencional SP/200.Fuente CNTO.

3.3.1.1 Partes visibles del Torno Convencional SP/200

Figura 6. Partes Visibles de Torno Convencional.Fuente: Manual de Instrucciones 2012.

Tabla 2. Nomenclatura de las partes visibles del Torno Convencional SP/200

1. Cabezal 2. Tapa cabezal 3. Mando cambio de Velocidades

4. Mando cambio de velocidades

5. Mando inverso 6. Mando cambio avances

7. Visor nivel aceite cabezal

8. Plato 9. Armario eléctrico

10. Protección posterior 11. Carro longitudinal 12. Grifo taladrina13. Soporte grifo

taladrina14. Carro transversal 15. Torreta

16. Charriot 17. Visor nivel aceite delantal

18. Volante delantal

19. Delantal 20. Mando movimientos automáticos

21. Mando tuerca delantal

22. Volante transversal 23. Mando puesta en marcha

24. Volante charriot

25. Freno contrapunto 26. Caña contrapunto 27. Freno caña contrapunto

28. Contrapunto 29. Volante contrapunto 30. Bancada31. Husillo patrón 32. Soporte barras 33. Barra de cilindrar34. Cuenta hilos 35. Pata trasera 36. Bandeja37. Armario bandeja 38. Pata delantera 39. Interruptor de

emergencia40. Protector barras 41. Mandos Caja Norton 42. Visor nivel de aceite

Caja Norton43. Selector 44. Caja Norton 45. Persiana46. Eje principal 47. Cremallera 48. Interruptor

motobomba49. Pedal freno 50. Puerta guitarra

Manual de instrucciones (2012)

3.3.2 Sierra de Vaivén.

Es una máquina eléctrica semi-automática, permite realizar

operaciones de corte por medio de la hoja de la sierra. Su sistema de vaivén

proporciona la movilidad adecuado para que se produzca el corte. Se pueden

trabajar con diámetros máximos de 250 mm y tiene un peso total de 600 kg.

Figura 7. Sierra de Vaivén. Fuente CNTO.

3.3.3 Torno Control Numérico (CNC)

El torno de control numérico o torno CNC, se refiere a una máquina

herramienta del tipo torno que se utiliza para mecanizar piezas de revolución

mediante un software de computadora que utiliza datos numéricos, siguiendo

los ejes cartesianos X, Y, Z.

El torno CNC se utiliza para producir piezas en cantidades y con

precisión ya que los programas que se le incorporan a la maquina controla la

ejecución de la pieza. Un torno CNC puede ejecutar todos los trabajos que

normalmente se realizan mediante diferentes tipos de tornos paralelos,

copiadores de revolver automáticos. Su rentabilidad depende del tipo de

pieza que se mecanice y la cantidad de piezas que se tenga que mecanizar

en serie. Esto último para la fábrica es de suma importancia cuando a la hora

de producir grandes cantidades de piezas en serie cosa que no lo puede

ejecutar un torno convencional.

Figura 8. Torno CNC. Fuente CNTO.

3.3.4 Prensa Hidráulica Sthenhoj.

Esta máquina se utiliza cuando se necesaria ejercer una presión

localizada en alguna pieza. Trabaja con fluido hidráulico para realizar los

trabajos de presión (carrera de compresión), por medio de una bomba de

mano conectada en el cilindro de doble efecto en la estructura de la máquina.

Para regresar el cilindro de doble efecto lo hace a través de su sistema de

aire comprimido. La fuerza máxima permita es de 25 toneladas.

Figura 9. Prensa Hidráulica. Fuente CNTO.

3.4 Binoculares

Al analizar el término binocular uno descubre que se trata de una palabra

compuesta que resulta de la unión de dos vocablos latinos: binus (traducido

al español como “doble”) y ocularis (interpretado como “ocular”). El concepto,

por lo tanto, hace referencia a aquello que demanda la atención de los dos

ojos al mismo tiempo.

El término, como sabrán muchos de ustedes, se destina a la identificación

del elemento óptico que permite mirar u observar de forma simultánea con

ambos ojos. Los binoculares también se conocen como prismáticos o

largavistas y su función es incrementar la imagen de objetos no tan próximos

que se pueden divisar por medio del dispositivo.

Los binoculares utilizan una combinación de lentes y prismas para

agrandar las imágenes. Las lentes encaminan la luz y permiten enfocar la

imagen ampliada en el nuestros ojos.

Los prismas permiten que las imágenes que llegan hasta nuestros

ojos provengan desde ejes más separados que nuestros dos ojos,

aumentando la sensación estereoscópica o de relieve de lo que vemos.

Hans Lippershey (1608); fue un científico, inventor, astrónomo y

fabricante de lentes. Es reconocido como el creador de los diseños para el

primer telescopio práctico. Posteriormente a su nacimiento, su familia se

estableció en Middelburg, capital de Zeeland, la provincia más sudoccidental

de convirtiéndose en ciudadano holandés en 1602. No se conoce en donde

aprendió a trabajar el vidrio.

Telescopios ordinarios y catalejos pueden haber sido creados mucho

antes, pero Lippershey, como se cree, es el primero en solicitar una patente

por su diseño, y hacerlo disponible para el empleo general en 1608.

3.5 Diseño asistido por computadora

Computer-aided design (CAD) es el uso de programas computacionales

para crear representaciones gráficas de objetos físicos ya sea en segunda o

tercera dimensión (2D o 3D). El software CAD puede ser especializado para

usos y aplicaciones específicas. CAD es ampliamente utilizado para la

animación computacional y efectos especiales en películas, publicidad y

productos de diferentes industrias, donde el software realiza cálculos para

determinar una forma y tamaño óptimo para una variedad de productos y

aplicaciones de diseño industrial.

En diseño de industrial y de productos, CAD es utilizado principalmente

para la creación de modelos de superficie o sólidos en 3D, o bien, dibujos de

componentes físicos basados en vectores en 2D. Sin embargo, CAD también

se utiliza en los procesos de ingeniería desde el diseño conceptual y hasta el

layout de productos, a través de fuerza y análisis dinámico de ensambles

hasta la definición de métodos de manufactura. Esto le permite al ingeniero

analizar interactiva y automáticamente las variantes de diseño, para

encontrar el diseño óptimo para manufactura mientras se minimiza el uso de

prototipos físicos.

3.5.1 Beneficios del CAD

Los beneficios del CAD incluyen menores costos de desarrollo de

productos, aumento de la productividad, mejora en la calidad del producto y

un menor tiempo de lanzamiento al Mercado.

Mejor visualización del producto final, los sub-ensambles parciales y

los componentes en un sistema CAD agilizan el proceso de diseño.

El software CAD ofrece gran exactitud de forma que se reducen los

errores.

El software CAD brinda una documentación más sencilla y robusta del

diseño, incluyendo geometría y dimensiones, lista de materiales, etc.

El software CAD permite una reutilización sencilla de diseños de datos

y mejores prácticas.

3.6 Ingeniería asistida por computadora

Ingeniería asistida por computadora (CAE) es el uso de software

computacional para simular desempeño y así poder hacer mejoras a los

diseños de productos o bien apoyar a la resolución de problemas de

ingeniería para una amplia gama de industrias. Esto incluye la simulación,

validación y optimización de productos, procesos y herramientas de

manufactura.

Un proceso típico de CAE incluyen pasos de pre-procesado, solución y

post-procesado. En la fase de pre-procesado, los ingenieros modelan la

geometría y las propiedades físicas del diseño, así como el ambiente en

forma de cargas y restricciones aplicadas. En la fase de post-procesado, los

resultados se presentan al ingeniero para su revisión.

Las aplicaciones CAE soportar una gran variedad de disciplinas y

fenómenos de la ingeniería incluyendo:

Análisis de estrés y dinámica de componentes y ensambles utilizando

el análisis de elementos finitos (FEA)

Análisis Termal y de fluidos utilizando dinámica de fluidos

computacional (CFD)

Análisis de Cinemática y de dinámica de mecanismos (Dinámica

multicuerpos)

Simulación mecánica de eventos (MES)

Análisis de control de sistemas

Simulación de procesos de manufactura como forja, moldes y

troquelados

Optimización del proceso del producto

Algunos problemas de la ingeniería requieren la simulación de fenómenos

múltiples para representar la física subyacente. Las aplicaciones CAE que

abordan dichos problemas usualmente se llaman soluciones de física

múltiple.

3.6.1 Beneficios CAE

Los beneficios de software de tipo CAE incluyen reducción del tiempo y

costo de desarrollo de productos, con mayor calidad y durabilidad del

producto.

Las decisiones sobre el diseño se toman con base en el impacto del

desempeño del producto.

Los diseños pueden evaluarse y refinarse utilizando simulaciones

computarizadas en lugar de hacer pruebas a prototipos físicos,

ahorrando tiempo y dinero.

Aplicaciones CAE brindan conocimientos sobre el desempeño más

temprano en el proceso de desarrollo, cuando los cambios al diseño

son menos costosos de hacer.

Aplicaciones CAE apoyan a los equipos de ingeniería a administrar

riesgos y comprender las implicaciones en el desempeño de sus

diseños.

Los datos integrados y la gestión del proceso del CAE amplían la

capacidad de balancear con eficacia los conocimientos del

funcionamiento mientras se mejoran los diseños para una comunidad

más amplia.

La exposición de garantía es reducida al identificar y eliminar

problemas potenciales. Cuando integrado al producto y desarrollo de

la manufactura, CAE puede facilitar desde etapas tempranas la

resolución de problemas, lo que puede reducir dramáticamente los

costos asociados al ciclo de vida del producto.

3.7 Manufactura Asistido por Computadora

Manufactura Asistida por Computadora (CAM) común mente se refiere al

uso de aplicaciones de software computacional de control numérico (NC)

para crear instrucciones detalladas (G-code) que conducen las máquinas de

herramientas para manufactura de partes controladas numéricamente por

computadora (CNC). Los fabricantes de diferentes industrias dependen de

las capacidades de CAM para producir partes de alta calidad.

Una definición más amplia de CAM puede incluir el uso de aplicaciones

computacionales para definir planes de manufactura para el diseño de

herramientas, diseño asistido por computadora (CAD) para la preparación de

modelos, programación NC, programación de la inspección de la máquina de

medición (CMM), simulación de máquinas de herramientas o post-

procesamiento. El plan es entonces ejecutado en un ambiente de

producción, como control numérico directo (DNC), administración de

herramientas, maquinado CNC, o ejecución de CCM.

3.7.1 Beneficios CAM

Los beneficios de CAM incluyen un plan de manufactura correctamente

definido que genera los resultados de producción esperados.

Los sistemas CAM pueden maximizar la utilización de la amplia gama

de equipamiento de producción, incluyendo alta velocidad, 5 ejes,

máquinas multifuncionales y de torneado, maquinado de descarga

eléctrica (EDM), e inspección de equipo CMM.

Los sistemas CAM pueden ayudar a la creación, verificación y

optimización de programas NC para una productividad óptima de

maquinado, así como automatizar la creación de documentación de

producción.

Los sistemas CAM avanzados, integrados con la administración del

ciclo de vida del producto (PLM) proveen planeación de manufactura y

personal de producción con datos y administración de procesos para

asegurar el uso correcto de datos y recursos estándar.

Los sistemas CAM y PLM pueden integrarse con sistemas DNC para

entrega y administración de archivos a máquinas de CNC en el piso

de producción.

3.8GLOSARIO

Proyecto.

Conjunto de actividades que desarrolla una persona o una entidad

para alcanzar un determinado objetivo.

Disciplina.

Conjunto de reglas de comportamiento para mantener el orden.

Ciencia.

Rama del saber humano constituida por el conjunto de conocimientos

objetivos y verificables sobre una materia determinada que son obtenidos

mediante la observación y la experimentación, la explicación de sus

principios y causas y la formulación y verificación de hipótesis y se

caracteriza, además, por la utilización de una metodología adecuada para el

objeto de estudio y la sistematización de los conocimientos.

Máquina.

Objeto fabricado y compuesto por un conjunto de piezas ajustadas

entre sí que se usa para facilitar o realizar un trabajo determinado,

generalmente transformando una forma de energía en movimiento o trabajo.

Retroalimentación.

Un informe del éxito o fracaso de una acción para alcanzar los

objetivos deseados, que puede ser utilizada para mejorar un proceso.

Software.

Es el conjunto de los programas de cómputo, procedimientos, reglas,

documentación y datos asociados, que forman parte de las operaciones de

un sistema de computación.

CAPITULO IV

MARCO METODOLÓGICO

4.1Metodología y Tipo de investigación.

La metodología de la investigación se basó en “El método sistemático

para diseñadores”, desarrollado por Bruce Archer, fue publicado durante

1963 y 1964 por la revista inglesa Design.

En este método Archer propone como definición de diseño:”…seleccionar

los materiales correctos y darles forma para satisfacer las necesidades de

función y estéticas dentro de las limitaciones de los medios de producción

disponibles”, lo que implica reconciliar un amplio rango de factores.

4.2 Etapas de Diseño

Para la realización del diseño del largavista, fue necesaria la aplicación

de técnicas de recolección de datos, que permitieron entender lo que se

quería llevar a cabo en el diseño. Estas técnicas fueron:

4.2.1 Etapa Analítica.

En esta fase se recoge toda la información necesaria sobre las

necesidades de la empresa, el problema a solucionar, los límites del proyecto

y las condiciones a seguir. Esta fase está compuesta de una serie de pasos

a seguir:

4.2.1.1 Recopilación de Datos:

Compilación de toda la información requerida y necesaria para el

conocimiento del proyecto y de la empresa en cuestión; y recoger

información referente a otros proyectos similares.

En base a este concepto se plantea el problema, que es el diseño de

un largavista binocular para uso turístico, requerimiento planteado por la

empresa Venezolana de Teleférico a fin de exaltar el turismo y la recreación

en el sistema teleférico de Mérida.

4.2.1.2 Estructuración y jerarquización

Establecimiento de la importancia y/o urgencia de las intervenciones a

realizar para determinar el orden que tendrá el desarrollo del proyecto.

4.2.1.3 Ordenamiento

Clasificación. Sistematización de la información obtenida y de los

recursos a intervenir.

4.2.1.4 Evaluación

Valoración, análisis de la información propia y de los proyectos

similares. Detección de anomalías.

4.2.1.5 Definición de condicionantes

Establecimiento de los parámetros y lineamientos a seguir en las

intervenciones por realizar. (color, costos, elementos, valores a evocar, etc.)

4.2.2 Etapa Creativa.

En esta fase se inicia la práctica tomando como base la información

recopilada en la fase anterior y se inicia el desarrollo de ideas y la selección

de las mismas para llegar a una solución. Para esta fase también existen

pasos a seguir:

4.2.2.1 Formalización de la idea:

Pulir las ideas en sus trazos, color, tipografía y distribución, etc. para

establecer las posibles propuestas.

4.2.2.2 Toma de partida o de idea básica

Del conjunto de ideas generadas se selecciona(n) las que se

consideren más adecuadas. Estas deberán cumplir con los lineamientos y

condicionantes detectados y definidos con anterioridad. (Se considera

conveniente tomar 3 como base)

4.2.2.3 Implicaciones

Establecimiento de los alcances y limitaciones del proyecto.

4.2.2.4 Formulación de ideas rectoras

Desarrollo de bocetos y generación de una lluvia de ideas posibles

para la solución del problema.

4.2.2.5 Verificación

Comprobar si los resultados obtenidos anteriormente cumplen con su

cometido y de no ser así hacer los cambios pertinentes.

4.2.3 Etapa de ejecución.

En esta fase es cuando se presenta la idea manejada al cliente y se pide su autorización u opinión para realizas cambios o mejoras a la idea o simplemente comenzar a distribuir el producto, idea o diseño, para finalizar el proyecto. Para esta fase se realizan los siguientes pasos.

4.2.3.1 Valoración crítica

Se presentan las tres propuestas al cliente para que éste junto con el

equipo de diseño haga una evaluación de las mismas y definan la idea final

4.2.3.2 Ajuste de la idea

Una vez establecida la idea final, ésta se analiza junto con el cliente

para detectar algún cambio o reajuste.

4.2.3.3 Proceso iterativo

Se presenta al cliente el diseño final para dar la aprobación

4.2.3.4 Materialización

Desarrollo de la implementación de la nueva imagen en los elementos

requeridos.

4.2.3.5 Desarrollo

Se llevan a cabo los ajustes detectados con anterioridad

4.3 CRONOGRAMAS DE ACTIVIDADES DESARROLLADO

Actividades 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Familiarización con las áreas de los talleres y departamentos del CNTO.

Conocer las ideas, y requerimientos del diseño.

Revisión bibliográfica referente a los aspectos a tratar en el proyecto.

Adecuación a los paquetes computacionales Autodesk Inventor

Esbozo diseños larga vista.

Diseño Piezas larga vista (Carcasa, asientos, bases, horquilla, etc)

Simulación de esfuerzos y análisis de estructura del diseño usando Autodesk Inventor

Redimensionamiento del diseño preliminar y simulación

Planteamiento proceso de manufactura piezas diseñadas

Planteamiento de materiales a usar en el diseño del larga vista.

Planteamiento del plan de mantenimiento del larga vista.

Entrega del proyecto final.

Henrry Peña (2014).

CAPITULO V

ANALISIS Y RESULTADOS

5.1 DISEÑOS PLANTEADOS.

Al inicio de las pasantía se realizan bosquejos de largavistas

monoculares según los requerimientos de la empresa Ventel, en los cuales

se orientan los primeros diseños, luego dicho requerimiento cambió por

decisión de la empresa Ventel, expresaron la decisión de que los largavistas

fuesen binoculares, en base al nuevo objetivo se ejecuta el planteamiento de

3 diseños preliminares, los mismos estuvieron sujetos a cambios, ajustes

redimensionamientos, evaluaciones para escoger el diseño que fuese más

factible y práctico para producir, tomando en cuenta las herramientas con las

que cuenta el CNTO, así como los materiales con los cuales se iban a

fabricar y los procesos de producción que se usarían en la elaboración del

diseño que se escogiese. Se usa una matriz de selección con escala de 1 al

5 siendo este último el más favorable, para determinar cuál de estos diseños

se escogería y en base al cual se iba a desarrollar el proyecto.

Figura 10. Diseño N°1 Largavista Ventel

Diseño N°1 Diseño N°2 Diseño N°3

N° de piezas 2 4 2

Carcasa 1 5 2

Asientos 2 4 4

Horquilla 4 4 4

Grados de

libertad

5 5 5

Manufactura 3 4 3

Ensamblaje 2 4 3

Mantenimiento 4 4 4

Costos 3 5 3

Total 26 39 30

Tabla 3 Selección Diseño

El diseño elegido de la matriz, es el diseño sobre el cual se trabaja, al

mismo se le realizan modificaciones en las dimensiones y forma, esto debido

a los ajustes ópticos presentados por el departamento de diseño óptico, con

el fin de buscar que los objetos a enfocar se observasen con la mayor

claridad y nitidez posible.

Se realiza la discusión sobre el material y el proceso de producción de

diseño y se concluye que el mismo se fabrique a través de un proceso de

fundición, siendo este proceso el más práctico para la complejidad del

diseño, de la misma manera se opta por usar materiales livianos, como

aleaciones de aluminio, y fundiciones de hierro gris para la carcasa y

horquilla respectivamente.

Todas las ideas del proyecto se hicieron considerando diseños sencillos

y funcionales, que cumplieran con los objetivos y requerimientos planteados.

5.2 Piezas Diseño Largavista

5.2.1 Carcasa

El diseño de la carcasa se basa en un diseño con líneas suaves, la idea

nace de obtener una pieza que fuese sencilla de fabricar, y al mismo tiempo

fuese funcional y llamativa a la vista del público, consta de dos piezas, el

proceso de manufactura luego de varias discusiones se llegó a la conclusión

de que fuese una pieza elaborada por fundición usando aleaciones de

aluminio para disminuir el peso, dicha pieza lleva un acabado tanto interno

como externo, internamente debe ser impermeable y sellada ya que la

misma contara con un sistema que permite el llenado de la cámara con gas

nitrógeno esto para evitar que el sucio y el vapor afecte los cristales y evitar

el empañamiento interno de los mismos, este sistema de gas alarga también

el tiempo de vida de los lentes evitando que el mantenimiento se haga

frecuentemente, en dicha carcaza va incluido el tubo óptico, al igual que el

mecanismo que hace el movimiento del ocular para el enfoque, el cual

actualmente se encuentra en discusión de si se deja el enfoque fijo o móvil,

ya que esto afecta la hermeticidad de la carcasa.

Figura 22 carcasa

Figura 23 carcasa inferior

Figura 24 carcasa superior

5.2.2 Horquilla

La horquilla al igual que la carcasa se realizan varios diseños, finalmente

se opta por una horquilla de agarre lateral, esto ayuda a ajustar mejor el

centro de gravedad del largavista al igual que distribuye mejor el peso del

mismo, la horquilla se fabrica como una pieza única en fundición gris, esto

para lograr que sea robusta y duradera.

La horquilla permite el movimiento axial (Vertical) en un rango

aproximado de 30° o – 30° y azimutal (rotación) de 360°.

Figura 25 horquilla

Figura 26 horquilla

5.2.3 Tubo Óptico

Este elemento de máquina se fabrica en aluminio, con las

herramientas control numérico con las que cuenta el CNTO, se escoge

aluminio por ser liviano y fácil para mecanizar.

El tubo óptico cuenta con 3 conjuntos de piezas la parte frontal se ubican

los objetivos primarios de aumento, luego un tubo para dirección de luz, y

una caja con asientos para los espejos estos son los encargados de que la

luz llegue con claridad a los oculares.

Figura 27 tubo óptico

Figura 28 tubo óptico

5.2.4 Pedestal

Para el pedestal se usa tubo mecánico de ventilación, de cuatro (4)

pulgadas de diámetro al igual que la base del tubo se usa lámina de acero al

carbono de 10mm de espesor, ambas unidas mediante soldadura.

Figura 29 pedestal

5.3Diseño de asientos lentes prototipo Largavistas

Durante el proceso de pasantías también se hace el diseño de los

asientos para los lentes primarios de magnificación del largavistas, esto con

el objetivo de crear un prototipo con el cual se permitiese corroborar que el

diseño de la parte óptica funcionara. Para ello se tomó como base un tubo

PVC 6” dentro del cual se coloca el arreglo de lentes, y en el cual se diseñan

los asientos sobre los que van a estar colocados los lentes, dicho prototipo

se hace sobre acrílico, se realiza el diseño CAD haciendo uso de Autodesk

Inventor, luego se emplea el paquete de software feature CAM, el cual

permite hacer el enlace entre el diseño y la máquina control numérico para el

proceso de manufactura, dicho software permite la elaboración del diseño

haciendo uso de las herramientas de corte con la que cuenta el centro de

mecanizado, también como parámetros de dimensiones de trabajo y

velocidades de trabajo.

Dicho diseño tiene como restricción de diseño, el que se deben usar 4

láminas de acrílico y respetar los radio de curvatura de los lentes, así como

una separación entre lentes de 4mm este último parámetro se garantiza al

cien por ciento, ya que esta distancia permite que el juego de lentes hagan

un enfoque del objeto y no haya distorsión en la imagen.

Figura 30 asiento

Figura 31 asiento

Figura 32 asiento macho

Figura 33 asiento hembra

Figura 34 asiento

5.4ANALISIS DE TENSION DISEÑO N°2

Se realizan tres análisis de tensión haciendo uso del componente

análisis de tensión que tiene incorporado el Autodesk Inventor, el cual realiza

una simulación de estado de esfuerzos, arrojando valores de tensión,

desplazamiento y factor de seguridad, para obtener valores críticos usando

parámetros como las propiedades de los materiales, restricciones fijas,

móviles y con fricción, al igual de cargas aplicadas estáticas, momentos,

fuerzas de presión; para la obtención de los resultados el programa hace uso

de la teoría de Von Mises para el cálculo de esfuerzos y de fallas del

material, esta teoría es también conocida como criterio de máxima distorsión

es usada en materiales que pueden deformarse considerablemente antes

de llegar a la rotura, y de esa forma poder observar el comportamiento del

diseño ante la situación simulada.

5.4.1 SIMULACION N°1

Se coloca la carga en medio de los oculares haciendo la simulación de

aplicación de fuerza en ese punto, para observar el comportamiento del

diseño ante un estado de cargas, la fuerza se aplica en la dirección Z

negativo según las referencia de ejes usado por Autodesk Inventor, junto con

restricciones fijas ubicadas en la base del pedestal y pernos, estando estos

empotrados en el suelo; la carga aplicada en la simulación es una carga

estática de 150 kg equivalente a 1500 newton, los resultados obtenidos

mediante la simulación se observan en las tablas y graficas mostradas a

continuación:

Nombre de la restricción

Fuerza de reacción Pares de reacción

MagnitudComponente

(X,Y,Z)Magnitud

Componente (X,Y,Z)

Restricción fija:1 1500 N

0 N

1143,96 N m

-1143,01 N m

0 N 32,1139 N m

-1500 N -33,9495 N m

Tabla 4 Fuerza y pares de reacción en restricciones

Nombre Mínimo Máximo

Volumen 14001500 mm^3

Masa 77,6179 kg

Tensión de Von Mises 0 MPa 128,333 MPa

Primera tensión principal -31,0511 MPa 116,871 MPa

Tercera tensión principal -135,485 MPa 25,8308 MPa

Desplazamiento 0 mm 1,08842 mm

Coeficiente de seguridad

1,55844 su 15 su

Deformación equivalente

0 su 0,000929464 su

Presión de contacto 0 MPa 413,521 MPa

Tabla 5 Resumen de resultados

Figura 13 Tensión Von Mises Simulación N° 1

Figura 14 Desplazamiento Simulación N° 1

Figura 15 Factor Seguridad Simulación N° 1

De la simulación realizada se percibe que el comportamiento de la

estructura mecánica del largavista resiste la fuerza aplicada

observándose que el valor de tensión generado no supera el esfuerzo de

fluencia del material analizado, esto también se puede corroborar con el

valor del coeficiente de seguridad siendo este quien determina si el

diseño falla, su valor más crítico es de 1.55 ubicándose en la base de la

horquilla del largavista y en el resto de estructura se observa un

comportamiento estable del mismo tomando su valor máximo de 15.


Se coloca la carga en el costado del diseño donde se agarra la

horquilla, haciendo la simulación de aplicación de fuerza en ese punto,

para observar el comportamiento del diseño ante un estado de cargas, la

fuerza se aplica en la dirección X negativa, Y positiva, Z negativa según

las referencia de ejes usado por Autodesk Inventor, junto con

restricciones fijas ubicadas en la base del pedestal y pernos, estando

estos empotrados en el suelo; la carga aplicada en la simulación es una

carga estática de 150 kg equivalente a 1500 newton, los resultados

obtenidos mediante la simulación se observan en las tablas y graficas

mostradas a continuación:



MagnitudComponente

(X,Y,Z)Magnitud

Componente (X,Y,Z)


-1441,76 N

1265,6 N m

-82,5071 N m

385,971 N 4,1208 N m

-149,467 N 1262,9 N m




Masa 77,2537 kg






1,10004 su 15 su


0 su 0,00144591 su



Figura 16 Tensión de Von Mises Simulación N° 2

Figura 17 Desplazamiento Simulación N°2

Figura 18 Coeficiente de Seguridad Simulación N°2

En esta simulación se nota un incremento en los valores de tensión,

pero este aumento aun no supera los límites de fluencia de los materiales

del largavista por ende el diseño no falla, también se observa que el valor

mínimo del factor de seguridad sigue estando en la base la horquilla

siendo esta la zona donde están la mayor concentración de esfuerzos del

diseño


Se coloca la carga en el costado del diseño donde se agarra la

horquilla, haciendo la simulación de aplicación de fuerza en ese punto,

para observar el comportamiento del diseño ante un estado de cargas, la

fuerza se aplica en la dirección X negativa según las referencia de ejes

usado por Autodesk Inventor, junto con restricciones fijas ubicadas en la

base del pedestal y pernos, estando estos empotrados en el suelo; la

carga aplicada en la simulación es una carga estática de 150 kg

equivalente a 1500 newton, los resultados obtenidos mediante la

simulación se observan en las tablas y graficas mostradas a

continuación:



MagnitudComponente

(X,Y,Z)Magnitud

Componente (X,Y,Z)


-1500 N

1289,09 N m

24,4307 N m

0 N 1,39879 N m

0 N 1288,86 N m




Masa 77,2537 kg






1,1169 su 15 su


0 su 0,00142202 su



Figura 19 Tensión de Von Mises Simulación N° 3

Figura 20 Desplazamiento Simulación N°3

Figura 21 Coeficiente de Seguridad Simulación N°3

En la última simulación que se realiza no se observan cambios

notorios o que afecten la funcionabilidad del largavista por ende se

concluye que el largavistas diseñado puede ser elaborado y será

funcional sin existir riesgo de falla mecánica.

CAPITULO VI

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CONCLUSIONES

Se diseñó un prototipo de largavista, involucrando el desarrollo de

técnicas matemáticas de diseño y simulaciones para su posterior evaluación,

Luego de haber realizado las pruebas se comprobó que los cálculos

experimentales satisfacen las condiciones del prototipo se pudo constatar la

resistencia y la rigidez de los diversos componentes del sistema mecánico

del largavista, así como de la geometría usada en el diseño, la cual se hizo

con el fin de que fuese lo más sencilla y que cumpliese con los objetivos

de un largavista. Por consiguiente todas las piezas diseñadas bajo ambiente

CAD presentan diseños simples y resistentes. Haciendo que sea factible

para su construcción en el país, debido a que las existentes son importadas y

tienen un costo muy elevado.

Por lo que llegamos a la conclusión de que se han cumplido con todos

los objetivos planteados inicialmente en este proyecto mejorando así la

calidad en zonas turísticas y ofreciendo más posibilidades para ser ejecutada

por el Centro Nacional de Tecnologías Ópticas

RECOMENDACIONES

Se recomienda la producción de un primer prototipo para

observar el correcto funcionamiento del largavista, poder ver que el

tamaño sea el correcto al igual que su altura, así como también que el

movimiento tanto azimutal como axial sea suave y preciso.}

Es recomendable elaborar un plan de mantenimiento para las

piezas que sufren desgaste mecánico por fricción, para aumentar su

vida útil, dicho mantenimiento debe ir de la mano con el

mantenimiento de las piezas ópticas del largavista.

En cuanto al proceso productivo de la carcasa y la horquilla se

sugiere que en el proceso de moldeado por fundición el vaciado de la

pieza en el molde sea lo más uniforme posible para evitar poros en

los elementos ya que esto afectaría la resistencia del material

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Sergina C, Metodología del Diseño 2002,

http://es.slideshare.net/Guillie/metodologia-del-diseno?related=5

SIEMENS, http://www.plm.automation.siemens.com/es_sa/plm/cae.shtml

Ing, Rafael Diaz, 2014, Proyecto Lupa Lectura Escolar, Centro Nacional Tecnologías Ópticas.

Ing, Miguel Contreras, 2014, Proyecto lámpara Dermatológica, Centro Nacional Tecnologías Ópticas.

http://www.plm.automation.siemens.com/es_sa/plm/cae.shtml

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JAXY.CA, http://www.jaxy.net.cn/productgrouplist-212995119/Coin_Opration_Binoculars.html

Anexos

http://www.jaxy.net.cn/productgrouplist-212995119/Coin_Opration_Binoculars.html

http://www.jaxy.net.cn/productgrouplist-212995119/Coin_Opration_Binoculars.html

Figura 22 Diseño largavista (Vista Frontal)

Figura 23 Diseño largavista (Vista Trasera)

Figura 24 Emsablaje Optico largavista

Figura 25 Corte carcasa largavista

Figura 26 Prototipo de prueba óptica larga vista

Figura 29 Prueba realizada en prototipo

Figura 30 Asientos Lentes Primarios

Figura 31 Asientos Lentes Primarios

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