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UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DE GUAYANA VICE-RECTORADO ACADEMICO COORDINACIN DE PRE-GRADO PROYECTO DE CARRERA: INGENIERA INDUSTRIAL MATERIA: INTRODUCCIN A LA ING. DE SISTEMAS SECCIN: 2

PUERTO ORDAZ 6 DE DICIEMBRE DE 2011.

INTRODUCCIN La automatizacin de los procesos industriales a travs de los aos ha dado lugar a un avance espectacular de la industria. Todo ello ha sido posible gracias a una serie de factores entre los que se encuentran las nuevas tecnologas en el campo mecnico, la introduccin de los computadores, y sobre todo el control y la regulacin de sistemas y procesos. La incorporacin de los computadores en la produccin es, sin lugar a dudas, el elemento puente que permiti lograr la automatizacin integral de los procesos industriales. La aparicin de la microelectrnica y de los microprocesadores ha facilitado el desarrollo de tcnicas de control complejas, la robotizacin, la implementacin de sistemas de gobierno y la planificacin. Todos estos elementos llevan consigo la reduccin de costos, el aumento de la productividad y la mejora de calidad del producto. En este trabajo se pretende introducir los sistemas CAD/CAM Y CAE, partiendo desde sus conceptos bsicos, y su relacin con el diseo y fabricacin. Conociendo un poco sobre su desarrollo histrico.

CAD SIGNIFICA: DISEO ASISTIDO POR COMPUTADORA (CADCOMPUTER AIDED DESIGN).Representa el conjunto de aplicaciones informticas que permiten a un diseador definir el producto a fabricar. Permite al diseador crear imgenes de partes, circuitos integrados, ensamblajes y modelos de prcticamente todo lo que se le ocurra en una estacin grfica conectada a un computador Estas imgenes se transforman en la base de un nuevo diseo, o en la modificacin de uno previamente existente. A stas se le asignan propiedades geomtricas, cinticas, del material entre otras, mejorando as el diseo sobre papel. Se logra as una mayor velocidad en el diseo, al existir la posibilidad de corregir, encargndose el computador de recalcular el dibujo. Existen sistemas CAD especiales para aplicaciones mecnicas,

electrnicas y de arquitectura, los cuales permiten una mejor interrelacin con sus respectivos sistemas CAE A continuacin se enumeran algunas de las caractersticas de las aplicaciones CAD que permiten especificar y formalizar la representacin inequvoca de una pieza o sistema: CAD 2D: sustitutivo bsicamente del tablero de dibujo, la representacin de los objetos es bidimensional; la informacin geomtrica de que dispone el ordenador es bidimensional, es decir, est contenida en un plano. Las vistas son generadas de forma independiente y no existe asociatividad entre las mismas. Su mbito de aplicacin es muy amplio: realizacin de distribuciones en planta, diseo de circuitos elctricos, electrnicos, hidrulicos y neumticos, diseo y proyecto de lneas de montaje, proyecto de moldes y matrices, generacin rpida de planos para piezas sencillas, etc

Modelado geomtrico 3D: descripcin analtica de la volumetra, contorno y dimensiones del objeto o sistema, incluyendo relaciones geomtricas e incluso algebraicas entre los distintos componentes; (x,y,z). Segn el nivel de representacin pueden distinguirse en: Modelado en jaula de alambre ("wire frame"): el ordenador dispone de las coordenadas -x,y,z- de los vrtices del objeto, as como informacin de los elementos geomtricos que unen dichos vrtices. Es evidente que con estos datos no se dispone de informacin sobre las caras o superficies del objeto. Modelado en superficies. Es cuando estos han sido generados

correctamente, sirven como base de partida para la aplicacin del CAM, CAE, "rapid prototyping", generacin de planos, etc. Es posible representar un objeto sombrendolo, dndole as una apariencia realstica, al mismo tiempo que oculta lneas no vistas y permite una mejor comprensin del mismo. Modelado slido: permite definir ntegramente cualquier objeto en un ordenador. El sistema dispone de la informacin del modelo de superficies y adems distingue el interior del exterior de la pieza. Ello permite realizar operaciones como generacin de secciones de todo tipo, "montaje" de piezas en conjuntos para anlisis de interferencias, campos de trabajo y movimiento, representacin explosionada para esquemas de montaje, etc. Proyecciones bidimensionales del objeto o sistema: obtencin de vistas, secciones, perspectivas, detalles, etc. automticamente. Base de datos de propiedades: materiales, tolerancias dimensionales, terminaciones superficiales, tratamientos trmicos, etc. La tecnologa CAD se dirige a los centros tcnicos y de diseo de una amplia gama de empresas: sector metalmecnica, ingeniera electrnica, sector textil y otros.

El uso de la tecnologa CAD supone para el diseador un cambio en el medio de plasmar los diseos industriales: antes se utilizaba un lpiz, un papel y un tablero de dibujo. Con el CAD, dispone de un ratn, un teclado y una pantalla de ordenador donde observar el diseo. As, un computador, al que se le incorpora un programa de CAD, le permite crear, manipular y representar productos en dos y tres dimensiones. Esta revolucin en el campo del diseo ha venido de la mano de la revolucin informtica.

Las mejoras que se alcanzan son: Mejora en la representacin grfica del objeto diseado: con el CAD el modelo puede aparecer en la pantalla como una imagen realista, en movimiento, y observable desde distintos puntos de vista. -Mejora en el proceso de diseo: se pueden visualizar detalles del modelo, comprobar colisiones entre piezas, interrogar sobre distancias, pesos, inercias, etc. En conclusin, se optimiza el proceso de creacin de un nuevo producto reduciendo costes, ganando calidad y disminuyendo el tiempo de diseo. En resumen, se consigue una mayor productividad en el trazado de planos, integracin con otras etapas del diseo, mayor flexibilidad, mayor facilidad de modificacin del diseo, ayuda a la estandarizacin, disminucin de revisiones y mayor control del proceso de diseo. Un buen programa CAD no slo dispone de herramientas de creacin de superficies, sino tambin de posibilidades de anlisis y verificacin de las mismas, entendiendo por superficies correctas aqullas cuyos enlaces entre ellas son continuos en cuanto a tangencia y curvatura, y sin contener zonas donde se ha perdido continuidad de curvatura.

Un programa CAD avanzado permite trazar superficies paralelas a las creadas, por ejemplo generando la piel interna de la pieza a partir de la piel externa en el caso de piezas con un espesor uniforme conocido y debe tener los elementos necesarios para conseguir realizar sobre el modelo CAD todas las actividades de ingeniera de diseo necesarias (nerviado, fijaciones, centradores, elementos rigidizadores). Ventajas: radica en la rapidez con que permite efectuar modificaciones en el diseo, a diferencia de lo que ocurra cuando los diseos se realizaban en papel. Las posibilidades del sistema CAD son enormes, pudiendo realizar una amplia gama de tareas, entre las que podemos destacar: Visualizar en pantalla un modelo cualquiera en tres dimensiones y en perspectiva. Utilizar distintos colores para cada superficie. Eliminar automticamente lneas y superficies ocultas. Rotar o trasladar la pieza. Obtener cualquier tipo de secciones, dibujando plantas y alzados automticamente. Calcular el volumen, superficie, centro de gravedad, inercia, etc., de cada pieza, casi instantneamente.

CAM SIGNIFICA FABRICACIN ASISTIDA POR COMPUTADORA (CAM-COMPUTER AIDED MANUFACTURING).Implica el uso de computadores y tecnologa para ayudar en todas las fases de la manufactura de un producto, incluyendo la planificacin del proceso y la produccin, mecanizado, almacenamiento, calendarizacin, administracin y control de calidad, con una intervencin del operario mnima.

Este sistema agrupa las aplicaciones encargadas de traducir las especificaciones de diseo a especificaciones de produccin.

Entre las posibilidades de aplicacin CAM encontramos: Generacin de programas de Control Numrico. Simulacin de estrategias y trayectorias de herramientas para mecanizado del producto diseado (partiendo de un modelo CAD). Programacin de soldaduras y ensamblajes robotizados. Inspeccin asistida por computadora. (CAI Computer Aided Inspection) Ensayo asistido por computadora. (CAT Computer Aided Testing) del CAM es bsicamente, proporcionar una serie de herramientas que permitan fabricar la pieza diseada. El sistema CAM tambin se encarga de simular el recorrido fsico de cada herramienta, con el fin de prevenir posibles interferencias entre herramientas y materiales. Todo este conjunto de posibilidades, que proporciona la tecnologa CAM, acortan de forma considerable el tiempo de mercado, evitando tener que efectuar correcciones a posteriori en las caractersticas bsicas del diseo.

DEBIDO A SUS VENTAJAS CAD-CAMSuele combinar el diseo y la fabricacin asistidos por computadora en los sistemas CAD/CAM. Esta combinacin permite la transferencia de informacin desde la etapa de diseo a la etapa de planificacin para la fabricacin de un producto, sin necesidad de volver a capturar manualmente los datos geomtricos de la pieza. La base de datos que se desarrolla durante el CAD es procesada por el CAM, para obtener los datos y las instrucciones necesarias para operar y controlar la maquinaria de produccin, el equipo de manejo de material y las pruebas e inspecciones automatizadas para establecer la calidad del producto.

UNA FUNCION DE CAD-CAMEs importante en operaciones de mecanizado es la posibilidad de describir la trayectoria de la herramienta para diversas operaciones, como por ejemplo torneado, fresado y taladrado con control numrico. Las instrucciones o programas se generan en computadora, y pueden modificar el programador para optimizar la trayectoria de las herramientas. El ingeniero o el tcnico pueden entonces mostrar y comprobar visualmente si la trayectoria tiene posibles colisiones con prensas, soportes u otros objetos.

CAE SIGNIFICA: INGENIERA ASISTIDA POR COMPUTADORA (CAECOMPUTER AIDED ENGINEERING).Engloba el conjunto de herramientas informticas que permiten analizar y simular el comportamiento del producto diseado. Es la tecnologa que analiza un diseo y simula su operacin para determinar su apego a las condiciones de diseo y sus capacidades. Hoy en da, CAE es casi dos tecnologas separadas: una es la aplicada a la mecnica y otra a la electrnica. Ambas realizan extensos anlisis respecto de las leyes fsicas, as como de los estndares de la industria. El CAE mecnico, en particular, incluye un anlisis por elementos finitos (FEA, finite element analysis) para evaluar las caractersticas estructurales de una parte y programas avanzados de cinemtica para estudiar los complejos movimientos de algunos mecanismos. El CAE electrnico, asimismo, permite verificar los diseos antes de fabricarlos, simular su uso y otros anlisis tcnicos para evitar perder tiempo y dinero. Tiene por objetivo, bsicamente, proporcionar una serie de herramientas que permitan fabricar la pieza diseada.

Los sistemas CAE posibilitan la simulacin del comportamiento de una pieza, mecanismo o producto ante un fenmeno determinado sin necesidad de disponer fsicamente de esta pieza, mecanismo o producto.

Los sistemas CAE nos proporcionan numerosas ventajas: Facilidad, comodidad y mayor sencillez en la etapa de diseo. Rapidez, exactitud y uniformidad en la fabricacin. Alto porcentaje de xito. Eliminacin de la necesidad de prototipos. Aumento de la productividad. Productos ms competitivos. Fcil integracin, sin problemas adicionales, en una cadena de fabricacin. Se obtiene un producto econmico, de ptima calidad y en el menor tiempo posible.

Seguidamente se mencionan algunas de las principales aplicaciones CAE: Clculo de propiedades fsicas: volumen, masa, centro de gravedad,

momentos de inercia, etc. Anlisis tensional y clculo mecnico y estructural: lineal y no lineal. Anlisis de vibraciones. Simulacin del proceso de inyeccin de un molde: anlisis dinmico

y trmico del fluido inyectado (inyeccin virtual) Simulacin de procesos de fabricacin: mecanizado, conformado de

chapas metlicas, soldaduras, anlisis de fijaciones (fabricacin virtual)

Simulacin grfica del funcionamiento del sistema: Clculo de

interferencias, estudios aerodinmicos, acsticos, ergonmicos, etc. (prototipado virtual) La reduccin del tiempo y del costo, el descubrimiento de fallas en el diseo lo antes posible, y la mejora de la calidad y cualidades del producto son objetivos muy importantes en el desarrollo del mismo dentro de un ambiente de competitividad industrial. Este conjunto de aplicaciones informticas permite analizar cmo se comporta la pieza diseada por el sistema CAD ante cambios de temperatura, esfuerzos de comprensin, traccin, vibraciones, etc. Esto permitir seleccionar el material ms adecuado para la pieza, as como efectuar las modificaciones necesarias para mejorar el rendimiento de la misma. La posibilidad de realizar estas simulaciones antes de la existencia real de la pieza permite una reduccin notable del tiempo necesario para la construccin de prototipos, sobre los que posteriormente se realizaban las pruebas para la seleccin de los materiales ms adecuados. Antes del desarrollo del CAE un cambio de material supona la construccin de un nuevo prototipo, en lo cual se empleaban varios das; con el CAE slo supone alterar una serie de parmetros, operacin que dura escasos segundos. Aunque esta tcnica no elimina por completo la necesidad de construir prototipos, s reduce drsticamente el nmero de pruebas a realizar con dichos prototipos y constituye una ayuda para poder identificar en una fase temprana la fiabilidad, el rendimiento, determinados problemas de coste, etc. La Ingeniera Asistida por Ordenador tambin es conocida como Elaboracin Virtual de Prototipos o Virtual Prototyping, debido a que permite simular el comportamiento de la pieza de forma virtual.

PRINCIPALES APLICACIONES CAE Clculo de propiedades fsicas: volumen, masa, centro de gravedad, momentos de inercia, etc. Anlisis tensionar y clculo mecnico y estructural: lineal y no lineal. Anlisis de vibraciones. Simulacin del proceso de inyeccin de un molde: anlisis dinmico y trmico del fluido inyectado (inyeccin virtual). Simulacin de procesos de fabricacin: mecanizado, conformado de chapas metlicas, soldaduras, anlisis de fijaciones (fabricacin virtual). Simulacin grfica del funcionamiento del sistema: Clculo de interferencias, estudios aerodinmicos, acsticos, ergonmicos, etc. (prototipo virtual).

EVOLUCION HISTORICA

CONCLUSIN Finalmente podemos decir que los sistemas CAD/CAM Y CAE son tecnologas fundamentales debido a la mejora de la calidad. Los productos salen de su proceso de fabricacin casi perfectos, la tecnologa CAD/CAM/CAE disminuye al mnimo los posibles errores de fabricacin. Disminucin de costes, tiempos de diseo y produccin, el producto final, no es necesario modificar una vez diseado con las potentes herramientas CAD/ CAE.