INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE MISANTLA

“DISEÑO E INGENIERÍA ASISTIDO POR COMPUTADORA”

DOCENTE: ING. ROBERTO CARLOS CABRERA JIMÉNEZ

UNIDAD 1

INTRODUCCIÓN AL DISEÑO ASISTIDO POR

COMPUTADORA

GRUPO: 604 “A”

OPCIÓN: ORDINARIO

PERIODO: ENERO 2015-JUNIO 2015

PRESENTA:

ISMAEL HERNANDEZ ZAMORA

MISANTLA, VER. A 4 DE FEBRERO DE 2015.

ÍNDICE

Introducción…………………………………………………………….2

Conceptos básicos de la neumática…………………………………3

Conceptos básicos de la hidráulica………………………………….6

Símbolos y normas de neumática e hidráulica……………………..8

Ventajas y desventajas de los sistemas hidráulicos y neumáticos...…………………………………..……………………..23

Conclusión…………………………………………………………....30

Bibliografía……..……………………………………………….........31

INTRODUCCIÓN

El diseño es una actividad que se proyecta hacia la solución de problemas

planteados por el ser humano en su adaptación al medio que lo rodea, para la

satisfacción de sus necesidades, para lo cual utiliza recursos como la tecnología

CAD/CAE/CAM/CIM. Estas tecnologías se vienen aplicando a través de los métodos de

la ingeniería concurrente.

La técnica más desarrollada en la ingeniería asistida por computadora (CAE), es la

aplicación de los análisis por elementos finitos (FEA), que con la mejora de los equipos

de cómputo se ha convertido en técnicas accesibles para todos los usuarios.

Estas técnicas son usadas industrialmente desde el diseño hasta la fabricación

consiguiendo optimizar costos, calidad, tiempo, seguridad, etc.

INTRODUCCIÓN AL DISEÑO ASISTIDO POR COMPUTADORA

Dado el alto nivel de competitividad en el mercado nacional e internacional, las compañías necesitan abatir sus tiempos de diseño.

Se dan a conocer sus componentes y lo que implica su implementación en el medio industrial bajo la óptica de las medianas y pequeñas empresas.

La aplicación de los sistemas computacionales para el diseño y la manufactura han tenido un amplio desarrollo y se han extendido a diversos sectores productivos.

Una herramienta poderosa para todo tipo de industria es el uso de la tecnología computacional en las labores de dibujo y diseño (Diseño e Ingeniería Asistido por Computadora). Se analizan sus beneficios desde la perspectiva de la mediana y la pequeña empresa que requieren adoptar nuevas tecnologías, con la necesidad de ser competitivas a nivel mundial, lo cual se ha denominado manufactura de clase mundial, y en especial, presentar las aplicaciones de CAD/CAM/CAE/CIM en aquellos sectores tanto en el Metalmecánico, como en los otros sectores manufactureros. (1)

Otro aspecto a considerar en un mercado tan competido, abierto y de múltiples opciones, es el soporte tecnológico posventa del cual dispone el proveedor. La venta comercial puede dar falsas expectativas con respecto al alcance del producto. El servicio ofrecido y en el programa de entrenamiento como también la adecuación a sus productos y la maquinaria de la cual dispone. (2)

Ahora desde un punto más profundo en la Ingeniería entenderemos la gran ayuda que está aporta a la rama del diseño.

El diseño en ingeniería es el proceso de concebir ideas en el desarrollo de la solución de un problema tecnológico, para lo cual usa conocimientos, recursos y productos existentes para satisfacer una necesidad o resolver un problema. (3)

El diseño puede dividirse en dos grandes categorías: diseño de productos y diseño de sistemas o procesos.

A medida que se desarrolla el diseño de un producto o proceso, el equipo de diseño aplica principios de ingeniería, toma en cuenta las restricciones de presupuesto,

funcionalidad, legales, psicológicos y sociales para lo cual requiere información de áreas como las necesidades del cliente, materiales, capital, energía, requerimientos de tiempo, habilidades humanas, etc.

Las gráficas son importantes en el proceso de diseño, se utiliza para visualizar soluciones posibles y documentar las ideas, incluyen el dibujo de las piezas, curvaturas, descripciones de color, información con respecto al logotipo, colocación de ilustraciones e instrucciones de fabricación, etc.

El diseño de un objeto debe realizarse respetando normas nacionales e internacionales como: ANSI (American Nacional Standards Institute), ASME (American Society of Mechanical Engineers, ISO (Internacional Standards Organization), STEP (Standard for the Exchange of Product Data), HTML (Hyper Text Markup Laguage), etc. La figura 1 se presenta el proceso lineal general seguido en un proceso de diseño en ingeniería, en las diversas etapas existirá retroalimentaciones. (3)

Figura 1. Proceso de diseño

CONCEPTOS FUNDAMENTALES SOBRE CAD/CAM/CAE/CIM

Para poder entender los conceptos que se manejan dentro del lenguaje del diseño asistido por computadora es necesario conocer las siguientes siglas:

CAD (Computer Aided Design): Diseño asistido por computadora. CAM (Computer Aided Manufacturing): Manufactura asistida por

computadora. CAE (Computer Aided Engineering): Ingeniería asistida por computadora. CIM (Computer Integrated Manufacturing): Manufactura integrada por

computadora.

El avance vertiginoso del software y hardware, en estos últimos años ha modificado la forma de entender el concepto de CAD, actualmente se entiende como la integración del diseño y del análisis (Cad unida al CAE). La técnica CAE necesita de una gran potencia de cálculo de los computadores, lo cual implica una memoria RAM considerable, velocidad de proceso y una calidad de exhibición de los resultados; estas características se vienen consiguiendo con los nuevos computadores a precios aceptables para nuestro medio.

Esto ha permitido que los profesionales relacionados a estas tecnologías mejoren su productividad, calidad y oportunidad, de manera que puedan dedicar un mayor tiempo en la mejora de los diseños.

Estas son algunas características principales de los principales conceptos que se manejan dentro del diseño asistido por computadora:

CAD (Diseño Asistido por Computadora):

Desde que en 1963 Ivan Sutherland del MIT (Massachussets Institute of Technology) publicó su tesis doctoral sobre graficas interactivas por computadora definiendo la topología del objeto (sistema Sketchpad - SUTH63) la tecnología CAD se ha desarrollado con la limitante del tiempo de proceso. (4)

Una de las herramientas de análisis más estudiado y aplicado son los cálculos con elementos finitos que permiten predecir con gran precisión y simplicidad los esfuerzos y

deformaciones que soportará internamente una pieza o conjunto de piezas al ser sometidas a un sistema de cargas.

La aplicación del software CAD en la ingeniería abarca la elaboración de cuadros sinópticos, diagramas de diversos tipos, gráficos estadísticos, representación normalizada de piezas para su diseño y fabricación, representación tridimensional de modelos dinámicos en multimedia, análisis con elementos finitos, aplicaciones en realidad virtual, robótica, etc.

Existen sistemas CAD especiales para aplicaciones mecánicas, electrónicas y de arquitectura, los cuales permiten una mejor interrelación con sus respectivos sistemas CAE. (4)

Los softwares CAD pueden ser usados de dos maneras generales, a través de lenguajes de programación y de paquetes aplicativos. El desarrollo a través de lenguajes de programación abiertos implica un amplio dominio, conocimiento de las tecnologías de exhibición, manejo del análisis matemático, geométrico y vectorial (software abiertos más usados: Java y Visual Basic); en cambio el uso de paquetes aplicativos debido a su amplio desarrollo acelerado, su especialización en los diferentes campos de aplicación, su diseño de arquitectura abierta y su facilidad de uso han permitido su rápida aceptación y adopción. (4)

El CAD es una técnica de análisis, una manera de crear un modelo del comportamiento de un producto aun antes de que se haya construido. Los dibujos en papel pueden no ser necesarios en la fase del diseño.

CAM (Manufactura Asistida por Computadora)

Comúnmente 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. (5)

También agrupa las aplicaciones encargadas de traducir las especificaciones de diseño originadas a través de las tecnologías CAD a otras especificaciones de producción.

Una vez que el modelo geométrico se encuentra en el sistema CAM, independientemente del proceso de mecanizado, es necesario definir la zona que se quiere mecanizar, cómo y con qué herramienta.

La zona a mecanizar se suele acotar con un paralelepípedo o un prisma cuando es necesario. Fuera de esta zona la geometría será ignorada, por lo que en principio no será mecanizada. Este procedimiento es útil para delimitar las zonas según la herramienta a utilizar, para definir desbastes y acabados o para mecanizado de pequeños detalles en zonas muy concretas exclusivamente.

CAE (Ingeniería Asistida por Computadora)

El CAE (Computer Aided Engineering), o ingeniería asistida por computadora, es la tecnología que analiza un diseño y simula su operación para determinar su apego a las condiciones de diseño y sus capacidades. Hoy en día, CAE es casi dos tecnologías separadas: una es la aplicada a la mecánica y otra a la electrónica. Ambas realizan extensos análisis respecto de las leyes físicas, así como de los estándares de la industria.

CAE simula bajo condiciones aparentemente reales el efecto de variables sobre el elemento diseñado, con el fin de llegar a una forma geométrica optimizada para ciertas condiciones. Es un modelado interactivo tridimensional en tiempo real con análisis mediante pruebas no destructivas. (1)

Diseñadores, ingenieros, industriales, arquitectos, etc. utilizan los programas CAE para verificar la factibilidad de distintas alternativas de diseño. Cuando el CAE se utiliza correctamente, se pueden obtener en poco tiempo soluciones eficientes con un alto grado de confianza. La repercusión más importante es que posibilita el diseño mediante ciclos de prueba ya que las primeras informaciones obtenidas por el CAE es sólo la base para la discusión de factibilidad en la que intervendrán la experiencia y la evolución futura.

El CAE mecánico, en particular, incluye un análisis por elementos finitos (FEA, finite element analysis) para evaluar las características estructurales de una parte y programas avanzados de cinemática para estudiar los complejos movimientos de algunos mecanismos. El CAE electrónico, asimismo, permite verificar los diseños antes

de fabricarlos, simular su uso y otros análisis técnicos para evitar perder tiempo y dinero. (3)

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. (4)

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.

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.

CIM (Manufactura Integrada por Computadora)

La manufactura integrada por computadora es el lado de ésta que reconoce que los diferentes pasos en el desarrollo de productos manufacturados están interrelacionados y pueden ser ajustados de manera más eficiente y efectiva con el uso de computadoras.

A pesar de que CIM implica integrar todos los pasos de un proceso de manufactura, en la práctica muchas compañías han logrado grandes beneficios al implementar sistemas CIM parciales, es decir, en solo algunas áreas de la empresa. De hecho, se cree que aún no existe ninguna empresa que haya logrado una integración total del sistema. Sin embargo, se sabe con certeza que ése es el próximo paso a seguir.

CIM incluye todas las actividades desde la percepción de la necesidad de un producto; la concepción, el diseño y el desarrollo del producto; también la producción, marketing y soporte del producto en uso. Toda acción envuelta en estas actividades usa datos, ya sean textuales, gráficos o numéricos. La computadora, hoy en día la herramienta más importante en la manipulación de datos, ofrece la real posibilidad de integrar las ahora fragmentadas operaciones de manufactura en un sistema operativo único. Este acercamiento es lo que se denomina manufactura integrada por computadora.

BIBLIOGRAFÍA

1.- http://www.eafit.edu.co/revista/110/paramo1.pdfConsultado el domingo 1 de Febrero de 2015 a las 12:33 p.m.

2.- http://www2.ing.puc.cl/icmcursos/procesos/apuntes/cap4/Consultado el domingo 1 de Febrero de 2015 a la 12:46 p.m.

3.- Bertoline G., Wiebe E., Millar C., y Mohler J. (1999)Dibujo en Ingeniería y Comunicación Gráfica. 2ª Edición.Ed. McGraw-Hill, México.

4.- http://www.tii-tech.com/spanish/full.htmlConsultado el domingo 1 de Febrero a las 2:18 p.m.

5.- http://www.plm.automation.siemens.com/es_mx/plm/cam.shtmlConsultado el lunes 2 de Febrero a las 5:50 p.m.