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UNIVERSIDAD AUSTRAL DE CHILEFacultad de Ciencias de la Ingeniería

Valdivia

Diseño de estructura que

soporta un Triturador de

astillas

Profesores: Rolando Ríos, Milton Lemarie, Héctor Noriega.

3 de octubre, 2014

ContenidoDiseño de estructura que soporta un Triturador de astillas.........................................................1

Introducción.................................................................................................................................4

1 Antecedentes Generales......................................................................................................5

1.1 Ficha de la empresa......................................................................................................5

1.2 Descripción...................................................................................................................5

1.3 Origen del problema.....................................................................................................5

1.4 Definición del problema...............................................................................................5

1.5 Objetivo General..........................................................................................................6

1.6 Objetivos específicos....................................................................................................7

1.7 Metodología.................................................................................................................8

2 Descubrimiento del producto...............................................................................................9

2.1 Análisis de la propuesta de producto...........................................................................9

2.2 Resultados..................................................................................................................10

3 Planificación del proyecto..................................................................................................11

3.1 Elección del plan de proyecto.....................................................................................11

3.2 Carta Gantt.................................................................................................................11

3.3 Definición del producto..............................................................................................12

3.4 Identificación de los clientes......................................................................................12

3.5 Determinar requerimientos de los consumidores......................................................13

3.6 Niveles de importancia de los requerimientos para cada cliente...............................15

3.7 Identificar y evaluar la competencia...........................................................................15

3.8 Realizar especificaciones de ingeniería.......................................................................17

3.9 Umbral........................................................................................................................18

4 Diseño Conceptual.............................................................................................................21

4.1 Ingeniería inversa.......................................................................................................21

4.2 Descomposición funcional..........................................................................................22

4.3 Generación de conceptos...........................................................................................25

4.3.1 Morfología..........................................................................................................28

4.3.2 Descripción de los conceptos.............................................................................32

4.4 Evaluación y selección de concepto...........................................................................34

4.5 The best-of-class chart...............................................................................................36

5 Anexos................................................................................................................................38

5.1 Anexo 1: Diagrama de Ishikawa..................................................................................38

5.2 Anexo 2: Causas del problema presente en Remanufactura Arauco..........................39

5.3 Anexo 3: Lluvia de ideas.............................................................................................40

5.4 Anexo 4.......................................................................................................................41

5.5 Anexo 5.......................................................................................................................42

5.6 Anexo 6.......................................................................................................................43

5.7 Anexo 7: Carta Gantt..................................................................................................44

5.8 Anexo 8.......................................................................................................................47

5.9 Anexo 9.......................................................................................................................53

5.10 Anexo 10.....................................................................................................................55

IntroducciónLa carrera de Ingeniería Civil Mecánica de la Universidad Austral de Chile tiene

implementando el sistema PBL a partir de su quinto semestre, el cual consiste en aprendizaje basado en problemas. Esta es una nueva metodología donde se espera que el estudiante sea protagonista de su propio aprendizaje, donde no solo importa el proceso sino que también el producto final.

En el presente informe se expone el trabajo realizado por un grupo de estudiantes de sexto semestre, los que deberán aplicar los conocimientos adquiridos en sus semestres anteriores, incluyendo además, los nuevos aprendidos de dinámica y mecánica de sólidos, como también de elementos finitos.

Es importante que en el siguiente informe se busca alcanzar un siguiente nivel de conocimiento, el cual es analizar las distintas herramientas utilizadas, es por esto, que luego de la aplicación, el equipo de ingeniería hace un análisis de los resultados obtenidos a partir de las herramientas.

El problema a resolver se encuentra en Remanufactura Arauco, los que actualmente están trabajando con un triturador de astillas, el cual está soportado por una estructura que posee un mal comportamiento, debido a que presenta fallas fácilmente apreciables.

Para resolver el problema, el equipo de ingeniería buscará la metodología adecuada, con el objetivo de lograr un diseño de calidad, que cumpla a cabalidad los requerimientos de los clientes.

1 Antecedentes Generales 1.1 Ficha de la empresaRazón social: Aserraderos Arauco S.A

Rut: 96.565.750-9

Domicilio legal: Avenida el Golf 150 piso 14

Comuna: Las Condes.

Gerente General: Antonio Luque G.

Fono fax: (2) 24617200.

1.2 DescripciónLa planta de Remanufactura Arauco, pertenece a Aserraderos Arauco (AASA),

donde se trabaja con parte de la madera aserrada que está le provee. Los más importantes productos del área de manufactura son molduras y paneles laminados, los que se utilizan en el área de la construcción, principalmente como revestimiento de interior y exterior, también como insumos en la fabricación de muebles.

1.3 Origen del problemaRemanufactura Arauco constantemente está produciendo desechos de los

diversos procesos existentes en la planta, estos son llevados a un triturador de astillas. A lo largo de los años la estructura que soporta al triturador de astillas se ha ido deteriorando, siendo visibles grietas en los pilares y colapsando frecuentemente las barandas de las pasarelas laterales. La principal posible causa son las vibraciones que produce el triturador producto de las altas revoluciones con que trabaja.

Además de los problemas mencionados anteriormente existen aún más, es por esto que Remanufactura Arauco ha decidido hacerse cargo, rediseñando la estructura que soporta al triturador de astillas.

1.4 Definición del problema Para identificar el problema se aplica una metodología conocida, la cual es

ampliamente usada en la ingeniería moderna, su nombre es Diagrama de Ishikawa y su aplicación se encuentra en el (Anexo 1).

A partir del Diagrama de Ishikawa se identificó la siguiente definición del problema:

Ilustración 2: Remanufactura Arauco

La estructura que soporta el triturador de astillas de Remanufactura Arauco no posee un correcto comportamiento frente a las condiciones de trabajo.

Si se aplica el principio de Pareto (Palom Izquierdo, 1991, p. 91), se puede observar que el 20% de las causas describe el 80% del problema, lográndose una definición que coincide con la encontrada en el diagrama de Ishikawa. La ponderación que se aplicó para encontrar las causas principales se encuentra en el (Anexo 2).

Mediante una tormenta de ideas se busca una alternativa a la definición del problema, las ventajas de este método es que es una técnica fácil y rápida de realizar, pero no profundiza mayormente en el problema. La definición se logra a partir de las ideas que se van generando, pudiendo descartar factores importantes que podrían no haberse mencionado. La aplicación de la tormenta de ideas se encuentra en el (Anexo 3).

Debido a lo anterior se considera que una mejor definición del problema es la proporcionada por el diagrama de Ishikawa.

En las empresas actuales es común que se hagan rediseños de las estructuras existentes, los cuales muchas veces no consideran diversos factores que inicialmente si fueron vistos, esto produce finalmente un desempeño incorrecto. En el caso de la estructura que soporta el triturador de astillas, es probable que originalmente esta no considerara pasarelas perimetrales, siendo agregadas con posterioridad, esto produjo que la estructura sea inestable, debido a que propaga vibraciones. Debido a que este nuevo diseño no es el adecuado, la estructura se fisura constantemente, por ello se ha convertido en una zona riesgosa tanto para los operarios, como para la misma trituradora, pudiendo producir así accidentes y/o la detención de la producción.

1.5 Objetivo General

Diseñar una estructura que tenga un correcto comportamiento dinámico frente a las condiciones de trabajo.

1.6 Objetivos específicos

- Identificar el problema y los clientes involucrados organizando sus requisitos y traduciéndolos en especificaciones de ingeniería.

- Generar conceptos para cada función del sistema evaluando y seleccionando los que permitan desarrollar un producto de calidad.

- Desarrollar un prototipo virtual, analizando su comportamiento ante cargas dinámicas y estáticas entregando resultados que corroboren un buen diseño.

- Elaborar la documentación para manufactura y operación del producto.

1.7 Metodología

En el proceso de diseño existen diversos métodos para lograr un diseño de calidad, Ullman nos señala dos: el primero de ellos es el método de cascada, el cual mediante 6 etapas logra un

Descubrimiento del producto

Planificacion del proyecto

Definición del producto

Diseño conceptual

Desarrollo del producto

Soporte del producto

diseño de calidad, cada una de estas se finaliza y luego entrega sus conocimientos para que se realice la etapa siguiente, al final de cada una de estas es importante realizar una evaluación, debido a que una vez entregada la información se hace deficiente volver a una etapa anterior. Otro método señalado por Ullman es el diseño de espiral, en el cual se realizan una serie de etapas, y a medida que avanza el proceso se van refinando, debido a esto es posible volver a una etapa anterior a diferencia del método de cascada. (Ullman, 2010), Los autores W . Ernst Eder and Stanislav Hosnedl señalan en su libro Design Engineering un método que consiste en 4 fases con 6 etapas, este método se asemeja al método de cascada (Ernst Eder & Hosnedl , 2007, pp. 217-262).

Luego de un análisis, la metodología a emplear va a ser el método de cascada, debido a que su efectividad fue comprobada de manera práctica, entregando buenos resultados, además el equipo de trabajo posee experiencia en trabajar con esta metodología, sin embargo las herramientas sugeridas por Ullman serán sometidas a análisis y comparación con el objetivo de lograr un diseño de calidad.

En la ilustración 3 se presentan las 6 etapas del método de cascada, las cuales son el descubrimiento del producto, planificación del proyecto, definición del producto, diseño conceptual, desarrollo del producto y soporte del producto.

2 Descubrimiento del producto

El descubrimiento del producto es la primera fase para lograr un diseño de calidad y es de suma importancia, debido a que es aquí donde se logra descubrir cuál es la necesidad a satisfacer (Ullman, 2010, p. 81).

Primeramente se identifica que es lo que está empujando a que exista una necesidad, para el caso de la estructura que soporta al triturador de astillas es la necesidad de un cambio en el producto, debido a que actualmente existe una estructura que cumple la necesidad de soportar el triturador, pero este necesita ser reemplazado por uno que cumpla de manera correcta su función.

El siguiente paso es generar una propuesta de producto, el cual es necesario someterlo a análisis con el objetivo de ver la viabilidad de ser realizado y la conveniencia para el equipo de ingeniería, si se considera que la propuesta tiene más puntos en contra se hará necesario analizar un nuevo proyecto. La propuesta de producto se encuentra en el anexo 4.

2.1 Análisis de la propuesta de producto

Las herramientas a utilizar para evaluar la propuesta del producto van a ser un FODA y un Pro-Con.

El FODA es una poderosa herramienta debido a que analiza las fortalezas, debilidades, oportunidades y amenazas para un proyecto, examinando factores favorables y desfavorables, internos y externos involucrados en el logro de los objetivos (Ullman, 2010, p. 101). Una de las ventajas de esta herramienta es que pone en conocimiento los elementos negativos del proyecto, siendo posible trabajar por parte del equipo con las debilidades que este tenga, y teniendo cuidado de las posibles amenazas.

La aplicación del FODA se presenta en el (anexo 5).

El Pro-Con es una herramienta que permite analizar los pro y los contras del equipo de trabajo. (Ullman, 2010, p. 102). Lo favorable de este análisis es que permite detectar falencias e ir corrigiéndolas a lo largo del ciclo de trabajo. Los contras pueden verse como desventajas, sin embargo son útiles debido a que son una oportunidad de adquirir nuevas habilidades, conocimientos y tomar las medidas necesarias para subsanar estos puntos débiles.

La aplicación del Pro-Con se encuentra en el (anexo 6).

2.2 Resultados

De la aplicación de estas dos herramientas es posible afirmar que el proyecto de rediseño de la estructura que soporta al triturador de astillas es viable y conveniente para el equipo, debido a que los elementos positivos que este tiene son mayores que los negativos. Además el equipo posee ciertas competencias y habilidades que permiten un buen desempeño a lo largo del ciclo de trabajo.

De la aplicación también se logró detectar que existen falencias en el equipo en materia de conocimientos de proyectos de carácter dinámico tanto en conocimiento teórico como en modelamiento en software, debido a esto el equipo de ingeniería deberá trabajar a lo largo del proceso para suplir estas falencias.

Es importante que el equipo de ingeniería esté atento a las amenazas que fueron detectadas, ya que si alguna de estas logra afectar la fluidez del trabajo se aplique un plan de emergencia, con el fin de no retrasar la planificación del equipo y así lograr entregar el diseño en los plazos estipulados con la empresa.

3 Planificación del proyectoLa realización de esta etapa, es fundamental para la organización del trabajo a

realizar durante el proceso de diseño, ya que se logran asignar tareas y distribuir los tiempos, con el fin de optimizar costos y recursos.

3.1 Elección del plan de proyecto

Se debe decidir el plan a utilizar, se evalúan dos de los más simples: el método de Cascada y el de Espiral (Ullman, 2010, pp.113-116).

Por las características del proyecto y sus etapas el método que mejor se aplica es el de cascada, el cual se basa principalmente en el vaciado de contenidos de una etapa a la siguiente, lo que genera una continuidad a lo largo del proceso de diseño y no un retroceso,

Ilustración 4, método de cascada (Ullman, 2010, p. 114)

ya que volver a una etapa anterior desencadenaría un alto costo de recursos y tiempo, produciendo finalmente un diseño deficiente. En la ilustración 4, se presenta el diseño de cascada.

3.2 Carta Gantt

Otra fase es dividir responsabilidades entre sus miembros, para esto se decide asignar labores según las habilidades y destrezas. Se crea un sistema de tareas, que se ejecuten secuencialmente, llamado carta Gantt (anexo 7) Este permite obtener un listado calendarizado de las tareas y sus responsables, la calendarización y la duración de cada actividad se encuentra sujeta a cambios (Ullman, 2010, pp. 126-132).

- Identificación de tareas y objetivos: Consiste en definir los objetivos principales de cada una de las fases del proyecto, teniendo en cuenta las tareas a realizar. Cada una de éstas se divide en sub-etapas, las cuales a su vez poseen tareas específicas. (Anexo 8)

- Estimación de recursos y desarrollo secuencial de tareas: Se desarrollan tareas y sub-tareas con el fin de analizar y otorgar tiempos, para organizar y secuenciar el trabajo del proyecto.

3.3 Definición del productoLa etapa de definición del producto es fundamental para lograr un diseño de

calidad, incluso se podría decir que es el corazón de este, debido a que en este proceso es donde se deben generar correctamente los requerimientos de los clientes, entendiendo a cabalidad lo que ellos desean, sin dejar escapar detalles, para luego interpretarlos y traducirlos a un lenguaje técnico, mediante especificaciones de ingeniería.

El equipo de trabajo pone especial énfasis en buscar buenas herramientas que permitan lograr de buena forma esta etapa, es así, que luego de una búsqueda exhaustiva se encuentra que la única técnica confiable es la QFD (Quality Function Development), (Ullman, 2010, pp. 145-170), (Dym, Little, & Orwin, 2014, pp. 86-88),(ReVelle & Margetts, 2010, pp. 245-259), (ReVelle, 2002, pp. 157-170), (Rumane, 2013,pp. 72-74).

3.4 Identificación de los clientes

Parte fundamental de entender un problema es conocer quiénes son los clientes que demandan una solución. El realizar mal esta etapa podría significar hacer un diseño deficiente, que podría no cumplir los requerimientos y necesidades del cliente.

Para el proyecto, los posibles clientes serán definidos según su interacción con el producto solicitado, en la tabla n° 1 se presentan los clientes.

Tabla 1 : Descripción de clientes

Cliente Función (cargo) Interacción con el productoLuis Alvarez Ingeniero a cargo del

proyectoEstará a cargo de la construcción, supervisión y posteriormente de la mantención (en un carácter administrativo) de la estructura. Interactuara de manera directa con el producto.

Liliana Contreras

Prevencioncita de riesgos de la empresa.

Supervisión de medidas de seguridad en cualquier nuevo producto de la empresa.Interacción directa con el producto.

Antonio Luque G.

Gerente general de la empresa.

Encargado del funcionamiento general y medular de la empresa.Interacción indirecta con el producto.

Analizando los posibles clientes (tabla n° 1), podemos diferenciar quienes pueden ofrecer mayor y mejor información relacionada al producto.

En este caso se puede ver quien tiene relación directa con el producto y quién no:

Luis Alvarez y Liliana Contreras, están directamente relacionadas con el proyecto, debido a que cada uno de ellos va a presentar requerimientos para la estructura que se va a generar, puede que en algunos casos coincidan, como también es posible que ambos tengan requerimientos totalmente distintos, debido a lo anterior es fundamental lograr interpretar la voz de ambos al momento de generar un diseño de calidad.

Don Antonio Luque G., gerente general de la empresa no está directamente relacionado con la estructura necesaria, ya que el designa a personas, como lo es don Ernesto Vera, para que presenten una solución al problema, es por este motivo que se considera que el aporte en cuanto a información que él puede entregar no es relevante.

3.5 Determinar requerimientos de los consumidores. Una vez que se ha definido quienes van a ser los clientes, el siguiente paso

para generar una QFD es determinar qué es lo que se va a diseñar, y para esto respondemos a la pregunta: ¿Qué es lo que los consumidores quieren? (Ullman, 2010,

p. 151). Al igual que entender quiénes son los clientes, es parte fundamental ahora poder conocer y traducir que es lo que ellos están solicitando, ya que en las siguientes etapas de diseño el proyecto ira enfocado a satisfacer estas necesidades.

Si bien los consumidores están al alcance de la mano, el extraer información relevante y precisa que aporte hacia la producción de un mejor diseño, puede resultar una tarea compleja. Para esto el libro guía ofrece 3 opciones de como extraer esta información del cliente:

1. Observación2. Encuesta3. Focus-group

De los 3 métodos recomendados para la recolección de requerimientos del cliente, el primero a utilizar va a ser la observación, la cual se obtiene mediante una visita en terreno en Remanufactura Arauco, donde se observa el lugar en que se encontraría emplazada la estructura. En base a la observación se tiene un panorama general de la situación, lo cual es muy importante, debido a que permite a priori conocer distintos requerimientos que podrían tener los clientes, o conocer las dificultades que se podrían generar en el transcurso del proyecto.

Otra técnica importante a utilizar es la encuesta (anexo 9), en base a la observación antes mencionada es posible plantear posibles preguntas para esclarecer los requerimientos que estos podrían tener, además de conocer otros aspectos que podrían no haberse considerado en la observación.

La tercera técnica, focus group, es más difícil de implementar, debido a que requeriría sacar a los funcionarios de sus labores, lo cual sería una pérdida de eficiencia en la empresa. Por otro lado, como los clientes son ciertas personas en específico, otras personas de la planta no tendrían una opinión relevante en el asunto.

Luego de un análisis de la encuesta y de lo observado se lograron identificar los siguientes requerimientos que aparecen en la tabla n° 2 los cuales cumplen con las características de un buen requerimiento, es decir que no sea ambiguo y además que sea perfectamente medible. (William S, 1998, pp. 3, cap 3)

Tabla 2, requerimientos de los clientes

Requerimientos

Bajos niveles de vibración

Ajustarse al espacio disponible

Evitar el sobredimensionamiento

Soportar el peso del triturador con carga máxima

Recubrimiento que evite la corrosión

Que posea una seguridad adecuada

Estructura de poca altura, menor a la actual

3.6 Niveles de importancia de los requerimientos para cada cliente.

En el siguiente paso de la QFD se determina la importancia que tiene para cada cliente los requerimientos anteriormente obtenidos en la encuesta, ya que algunos requerimientos tienen mayor prioridad que otros, dependiendo de la forma que se desenvuelva el cliente con el producto, es decir, un mismo requerimiento tendrá distinta importancia dependiendo del cliente.

Según Ullman (Ullman, 2010, p. 156) Existen distintos métodos para poder obtener una ponderación, uno de los comunes seria asignar un puntaje de 1 a 10 según el nivel de importancia que tengan, pero con este método es probable que todas las respuestas sean entre 7 y 10, ya que todo puede ser necesario para el cliente.

Es por esto que se utiliza otra forma de medir el nivel de importancia. Se le asigna un puntaje total de 100 puntos, que el cliente tiene que repartir entre los requerimientos según lo que para él sea más fundamental.

Se dirige esta encuesta a los 2 clientes de mayor importancia anteriormente seleccionados.

Una de las ventajas del método de 100 puntos es que luego de que el cliente reparta estos puntos en los ítems correspondientes según su visión, automáticamente se obtendrá una ponderación de un requerimiento contra el resto (en porcentaje), lo cual lo hace más sencillo de analizar.

3.7 Identificar y evaluar la competencia.

Al momento de iniciar un proceso de diseño, el objetivo es “mejorar”. Mejorar el rendimiento de una máquina, mejorar la producción de una empresa, mejorar lo que actualmente existe, etc. -¿Cómo se puede medir esto?, se debe realizar una evaluación del producto actual, y como éste satisface los requerimientos obtenidos en la encuesta (Ullman, 2010, pp. 157-158).

El nivel de satisfacción será el expresado en la matriz QFD por los siguientes ítems:

1. Muy bueno2. Bueno3. Regular4. Deficiente5. Muy deficiente

A diferencia de los pasos anteriores, donde las mediciones se realizaban conforme a lo que piensa el cliente, en esta etapa la evaluación debe ser realizada por el grupo encargado del diseño. La calificación que el equipo le dio a la competencia se encuentra en la tabla 3.

Tabla 3, requerimientos y evaluación de la competencia.

Requerimientos Muy deficiente

Deficiente Regular Bueno Muy bueno

Bajos niveles de vibración x

Ajustarse al espacio disponible

X

Evitar el sobredimensionamiento

X

Soportar el peso del triturador con carga máxima

X

recubrimiento que evite la corrosión

X

Que posea una seguridad adecuada

X

Estructura de poca altura, menor a la actual

X

3.8 Realizar especificaciones de ingeniería

Según los requerimientos obtenidos de la encuesta, se procede a traducir a especificaciones de ingeniería.

De cada requerimiento se puede sacar al menos una especificación o parámetro que se puede medir y acotar para su posterior uso en aspectos de diseño.

La tabla n° 4 muestra los requerimientos y especificaciones de ingeniería que surgen a partir de ellos y sus respectivas unidades de medida.

Tabla 4, requerimientos y especificaciones de ingeniería.

N° de relación.

Requerimiento Especificación de ingeniería. Unidad de medida

1 Bajos niveles de vibración

-Desplazamientos - frecuencia

-milímetros [mm] - Hertz

2 Ajustarse al espacio disponible

- Ancho- Largo - Alto

-Metro [m]

3 Evitar el sobredimensionamiento

- Dactor de seguridad estático - Unidades [u]

4 Soportar el peso del triturador con carga máxima

-Peso que soporta

- Newton [N]

5 Pintura que evite la corrosión

- Cantidad de pintura - Litros [L]

6 Que posea una seguridad adecuada

- Factor de seguridad estático- Factor de seguridad por fatiga

- Unidades [u]

7 Estructura de poca altura, menor a la actual

- Altura - metros [U]

3.9 UmbralEl umbral corresponde al valor mínimo o máximo (será mínimo cuando más es

mejor, y será máximo cuando menos es mejor) que debe tener la especificación, para cumplir con los requerimientos dados por los clientes. Los umbrales aparecen en la tabla n°5.

Tabla 5, especificaciones y umbrales.

Especificación Umbral Comentario

Desplazamientos * Corresponde a los máximos desplazamientos.

Frecuencia * Corresponde a la mínima frecuencia.

Ancho 3 metros Corresponde al ancho actual

Largo 3,6 metros Corresponde al largo actual

Alto 2 metros Máxima altura, que corresponde a la altura actual de la estructura.

Factor de seguridad estático

1 Es el mínimo, corresponde al cociente entre la capacidad máxima de la estructura, y el peso que requiere soportar.

Factor de seguridad por fatiga

1 Corresponde a cuantas veces es posible incrementar la carga sin comprometer el diseño.

Peso que soporta 42,18 kN Peso de la estructura considerando carga máxima, motor, triturador y 2 operarios.

Cantidad de recubrimiento

* Litros necesarios de recubrimiento para proteger la estructura.

* Los datos con asterisco aún no han sido determinados por falta de información.

Una vez establecidos los umbrales se establecen los objetivos, que corresponde a la meta deseada para las especificaciones. Las especificaciones y los objetivos se presentan en la tabla N° 6.

Tabla 6, especificaciones y objetivos.

Especificación Objetivo Comentario

Desplazamientos * Corresponde a los desplazamientos deseados.

Frecuencia * Corresponde a la frecuencia necesaria para no estar en zona de resonancia.

Ancho * Ligeramente superior al actual para lograr un mejor tránsito.

Largo * Ligeramente superior al actual para lograr un

mejor tránsito.Alto 1,2 metros Corresponde a la altura mínima posible,

considerando el diseño del triturador. Factor de seguridad estático

2

Factor de seguridad dinámico

*

Peso que soporta 84,3 Peso equivalente al doble del umbral, para un coeficiente de seguridad 2.

Cantidad de recubrimiento

*

* Los datos con asterisco aún no han sido determinados por falta de información.

Establecidos los requerimientos de los clientes, la evaluación de lo que ahora existe en comparación con lo que se necesita, las especificaciones de ingeniería, umbrales y objetivos es que se procede a realizar la QFD, la cual se presenta en la ilustración 5.

Ilustración 5, QFD.

4 Diseño Conceptual En la etapa de diseño conceptual se busca generar alternativas de solución al

problema planteado, pero aún en un nivel abstracto. Luego que se logren generar conceptos, estos deben ser evaluados, con el fin de determinar cuál es la mejor opción para trabajar en el desarrollo del producto. Para realizar correctamente esta etapa se deben tener en cuenta los requerimientos de ingeniería combinado con las especificaciones de ingeniería. (Ullman, 2010, p. 171)

Con el objetivo de entender la función que cumple la estructura es que se aplican dos herramientas, ingeniería inversa y descomposición funcional.

4.1 Ingeniería inversa. El objetivo de la

ingeniería inversa es analizar un producto ya existente que cumpla una función similar a la requerida, con esto se logra entender como este trabaja. (Ullman, 2010, p. 178)

La estructura a analizar se presenta en la ilustración n° 6, la cual se asemeja de gran manera a lo que la empresa está solicitando, por lo que entender su funcionamiento será de gran ayuda al momento de generar conceptos.

La aplicación de la ingeniería inversa se encuentra en el (Anexo 10).

Ilustración 6, estructura ingeniería inversa.

Haciendo un análisis a la ingeniería inversa podemos conocer las partes que esta estructura posee, las cuales también podrían ser necesarias en la estructura de Remanufactura Arauco. Otra información relevante es el tipo de perfiles que se utilizó además de la forma de la estructura. En esta etapa, para no limitar las ideas y los conceptos solo se consideraran las partes, la demás información se tendrá presente al momento de evaluar conceptos y en el desarrollo del producto.

4.2 Descomposición funcional La meta de la descomposición funcional es lograr descomponer el problema en

términos de flujo de energía, materia e información (Ullman, 2010, p. 181).

Es importante hacer hincapié que en esta etapa lo principal es centrarse en el que hace cada elemento y no preocuparse en el cómo se hará, ya que es fundamental no poner limitaciones al momento de generar conceptos.

Lo primero a realizar es identificar cuál es la función global de la estructura:

Posteriormente se identifican los componentes que conforman la estructura, con el fin de analizar cuáles son las funciones que están cumpliendo, a estas funciones internas se les denomina Subfunciones, en la tabla n° 7 se muestra el desglose de partes y las subfunciones que cumplen.

Tabla 7, Elementos y subfunciones.

Elementos Sub funciones

Pilares -Soportan cargas externas como el peso del triturador de astillas y operarios.-Mantener el triturador de astillas a la altura requerida.-Distribuyen las cargas.

Vigas -Evitan desplazamientos horizontales.-Distribuyen las cargas.

Soportar las cargas estáticas y dinámicas generadas por el triturador de astillas.

Diagonales -Evitan desplazamientos horizontales y diagonales.

Soldaduras y pernos -Une piezas y elementos de la estructura.

Elementos de anclaje al suelo -Mantiene la estructura anclada al piso.

Barandas -Brindan seguridad al transitar por la estructura.

Placa -Permite el transito alrededor del triturador de astillas.

Escalera -Permite acceso a la estructura

Pintura -Previene la corrosión y protege de otros agentes externos.-Mejora la estética de la estructura.

Una vez identificadas las sub funciones se ordenan según el orden temporal del flujo de energía, además se descartaron las funciones que no tienen relación con el comportamiento estructural del sistema.

- Soportar cargas estáticas y dinámicas generadas por el triturador de astillas. - Permitir el transito - Evitar desplazamientos horizontales - Evitar desplazamientos horizontales y verticales - Otorgar rigidez - Unir piezas y elementos - Mantener estructura anclada al suelo

La ilustración 7, contiene el resumen del flujo de energía dentro de la estructura

Ilustración 7, diagrama de flujo y energía.

4.3 Generación de conceptos En esta etapa se utilizaran métodos básicos para obtener ideas que sean utilizadas en la generación de conceptos.

El primer método a utilizar va a ser la lluvia de ideas, la cual genera conceptos básicos para cada una de las sub funciones a partir de los conocimientos de los integrantes del equipo de ingeniería.

La aplicación de la lluvia de ideas se encuentra en la tabla 8.

Tabla 8, lluvia de ideas para la generación de conceptos.

Elemento ideasPilares Cuadrado

Circular Tipo H

Tipo I Rectangular

Vigas y diagonales Cuadrado Tipo H Tipo I

Rectangular Perfil en L

Uniones Remaches Pernos

Soldadura Pegamento industrial

Elementos de anclaje al suelo

Apernado Empotrado Apernado con placas

Barandas Pasamanos con barras horizontales Pasamanos con una barra de contención y rodapié Pasamanos con barras verticales Barras papales Pasamanos con mallas

Placa Parrilla industrial rectangular Placa gruesa Placa delgada Malla industrial con orificios en forma de rombos

Escalera Escala vertical con contenedor Escalera en forma de U Escalera convencional

Pintura Pintura anticorrosiva Galvanizado Barniz anticorrosivo

Resinas

Un método alternativo para la generación de conceptos es la ayuda de expertos, debido a que estos poseen mayores conocimientos relacionados a los temas, pudiendo aportar información relevante para la generación de conceptos. (Ullman,2010, pp. 193-194)

El equipo de trabajo genera un cuestionario a los expertos a partir de las funciones, para que estos den sus ideas respecto a los componentes que deben ser utilizados para el diseño de la estructura.

Antes de aplicar la encuesta a los expertos, se le explica cuál es el contexto sobre el cual deben basar sus opiniones, este se define en base al problema “La estructura que soporta el triturador de astillas de Remanufactura Arauco no posee un correcto comportamiento frente a las condiciones de trabajo” , debido a que la definición del problema se hace en forma breve y concisa se comenta también que las condiciones de trabajo se refiere a los altos niveles de vibración que genera el triturador (este gira a 1490 rpm), así también de la masa de este, que junto con la de las astillas, suman más de 4000kg.

Se termina por comentar cuales son los requerimientos del cliente, que aunque algunos estén intrínsecos en el problema, los requerimientos son los siguientes: Bajos niveles de vibración, ajustarse al espacio disponible, evitar sobredimensionamiento, soportar el peso del triturador con carga máxima, pintura que evite la corrosión, que posea una seguridad adecuada, estructura de baja altura (menor a los 2000 mm actuales).

Cuestionario

- ¿Qué tipo de perfiles le parece más conveniente para los pilares?- ¿Qué tipo de vigas y diagonales? - ¿Qué tipo de unión es el adecuado?- ¿Cuáles son los elementos de anclaje al suelo que sugiere?- ¿Qué tipo de barandas son las más adecuadas para el tránsito de trabajadores?- ¿Qué placa o material es el adecuado para el piso de la pasarela?- ¿Qué tipo de escalera es el más conveniente?- ¿Cuál es a su juicio el mejor recubrimiento contra la corrosión?

En la tabla 9, se presentan las respuestas de los expertos.

Tabla 9, Aplicación de consulta a expertos.

RespuestasPreguntas Rolando Ríos Roberto Cárdenas Milton Lemarie

¿Qué tipo de perfiles le parece más conveniente para los pilares?

Tipo I, debido a que soportan grandes cargas y flexión.

Perfil ángulo o rectangular hueco, perfil angular por la facilidad en el ensamblaje.

Cuadrados, porque dan una rigidez pareja en ambos planos.

¿Qué tipo de vigas y diagonales?

Para las vigas les sugiero perfiles en I. En el caso de los perfiles diagonales de tipo tubulares por las cargas axiales que debe soportar.

Perfil ángulo, por la facilidad en el montaje.

Pletinas o perfiles en L, debido a que las solicitaciones no son grandes.

¿Qué tipo de unión es el adecuado?

La soldadura, ya que es de fácil montaje y no requiere de reapreté de pernos.

Unión soldada, por tema de resistencia y estética.

Soldadura, porque otorga mayor rigidez.

¿Cuáles son los elementos de anclaje al suelo que sugiere?

Pernos, para que sea más fácil el desmontaje de la estructura.

Plancha y pernos de anclaje. Sobre hormigón y pernos de anclaje.

¿Qué tipo de barandas son las más adecuadas para el tránsito de trabajadores?

Perfil tubular para que los trabajadores tengan mejor agarre.

Pasamanos tubulares por razones de seguridad, sin canto vivo.

Soldadas y redondas por razones ergonométricas.

¿Qué placa o material es el adecuado para el piso de la pasarela?

Tipo rejilla, para que se logre una óptima eliminación de líquidos.

Piso diamantado o tipo rejilla, por la eliminación de agua, mejor tipo rejilla por seguridad, limpieza y la nula posibilidad de acumulación de agua o aceites que pudiesen disminuir la fricción entre el piso y el pie del operario.

Rejilla, porque escurre el agua.

¿Qué tipo de escalera es el más conveniente?

Por razones de seguridad la escalera convencional.

Tipo piscina con sistema de seguridad, por tema de espacios.

Tipo piscina, porque va adherida y es más segura por el agarre.

¿Cuál es a su juicio el mejor recubrimiento contra la corrosión?

Galvanizado, para una mayor duración de la estructura.

Anticorrosivo o acero inoxidable, pero no se justifica por tema de costos

Pintura anticorrosiva.

4.3.1Morfología La morfología es una poderosa técnica que utiliza las funciones identificadas

para generar ideas. Para esta herramienta se deben seguir 3 pasos, identificar las funciones, desarrollar conceptos para cada función y combinar los conceptos. (Ullman,2010, pp. 204-208)

La aplicación de la morfología está en la tabla 10.

Tabla 10, morfología.

Producto: Diseño de estructura que soporta triturador de astillas.

Nombre de organización: Grupo 1.

Función Idea 1 Idea 2 Idea 3 Idea 4 Idea 5Pilares: -Soportan cargas externas como el peso del triturador de astillas y operarios.-Mantener el triturador de astillas a la altura requerida.-Distribuyen las cargas.

Perfil cuadrado Tubos Perfil IPE Perfil EHA Perfil rectangular

Vigas y diagonales:

-Evitan desplazamientos horizontales.-Distribuyen las cargas.

Perfil cuadrado Perfil IPE Perfil EHA Perfil rectangular Perfil en L

Soldaduras y pernos:

-Une piezas y elementos de la estructura.

Remaches Pernos Soldadura

Pegamento industrial

Elementos de anclaje al suelo:

- Mantiene la estructura anclada al piso.

Apernados Empotrado Apernado con placas

Barandas: Pasamanos de Pasamanos con Pasamanos con Barras papales Pasamanos con

-Brindan seguridad al transitar por la estructura.

barras horizontales

barra de contención y

rodapié

barras verticales mallas

Placa:

-Permite el transito alrededor del triturador de astillas.

Parrilla rectangular industrial

Placas gruesas Placa delgada Malla industrial

Escaleras:

Permiten el desplazamiento de los operarios desde el piso inferior al superior.

Escalera vertical con contenedor

Escalera en U Escalera convencional

Pintura:

Previene la corrosión.

Pintura anti corrosivo

Galvanizado Barniz Resina

Team member: David Carrasco M.

Team member: Patricio Cuevas A.Team member: Oscar Rojas S.The Mechanical Design Process, Designed by Professor David G. UllmanCopyright 2008, McGraw Hill

A continuación se procede a generar conceptos, los cuales se presentan en la tabla 11.

Tabla 11, combinación de ideas.

Combinación de ideas

Producto: Diseño de estructura que soporta triturador de astillas. Nombre de organización: Grupo 1.

Función Concepto 1 Concepto 2 Concepto 3Pilares: -Soportan cargas externas como el peso del triturador de astillas y operarios.-Mantener el triturador de astillas a la altura requerida.-Distribuyen las cargas.

Perfil IPE Perfil IPE Perfil cuadrado

Vigas y diagonales:

-Evitan desplazamientos horizontales.-Distribuyen las cargas.

Perfil IPE Perfil IPE Perfil cuadrado

Soldaduras y pernos:

-Une piezas y elementos de la estructura.

Soldadura

Soldadura

Pernos

Elementos de anclaje al suelo:

- Mantiene la estructura anclada al piso.

Apernados Apernados Apernados

Barandas:

-Brindan seguridad al transitar por la estructura.

Pasamanos de barras horizontales



Placa:

-Permite el transito alrededor del triturador de astillas.

Malla industrial con orificios en forma de rombos

Placa delgada Malla industrial con orificios en forma de rombos

Escaleras:

Permiten el desplazamiento de los operarios desde el piso inferior al superior.

Escalera convencional Escala vertical con contenedor. Escalera convencional

Pintura:

Previene la corrosión.

Pintura anti corrosivo Pintura anti corrosivo Pintura anti corrosivo

Team member: David Carrasco M.Team member: Patricio Cuevas A.Team member: Oscar Rojas S.The Mechanical Design Process, Designed by Professor David G. UllmanCopyright 2008, McGraw Hill

.

4.3.2Descripción de los conceptos

Concepto 1:

Se selecciona el perfil IPE para ser utilizado como pilares, vigas y diagonales, debido a que su geometría ofrece una óptima relación inercia-masa (Pérez White, MateosGoméz, & Goméz Sanchez, 1992, p. 71), soportando así las solicitaciones a las que debe responder. Para unir las piezas y elementos de la estructura se escoge la soldadura, con ello se busca disminuir los desplazamientos de la estructura generados por la trituradora. El sistema de anclaje al suelo es mediante pernos, de esta forma se busca mejorar la estabilidad en la base, pues gracias a la placa que se conecta en la base, se distribuye de mejor forma la masa de la estructura, otorgándole al sistema completo una mayor estabilidad. Para brindar seguridad al transitar por la estructura se selecciona pasamanos con barras horizontales, ya que son los más usados en la industria para este tipo de estructuras. Se selecciona una malla industrial con orificio en forma de rombos, ya que gracias a su geometría puede escurrir el agua lluvia, y otros fluidos, además ofrece un gran agarre, que brinda seguridad al momento de transitar sobre ella. Para permitir el desplazamiento de los operarios desde el piso inferior al superior se selecciona una escalera convencional. Para prevenir la corrosión se selecciona pintura anticorrosiva, ya que por sus propiedades previene que agentes externos deterioren la estructura. El concepto aparece en la ilustración 8.

Concepto 2:

Este concepto es muy similar al concepto 1, su diferencia es que para permitir el tránsito alrededor del triturador de astillas se selecciona una placa delgada de acero, esto pensado en que debido a su geometría permite tener una mayor superficie para ser soldado, a los perfiles IPE. Otra diferencia es que este concepto tiene una escalera vertical con contenedor, la cual ahorra espacio. El concepto aparece en la ilustración 9.

Ilustración 8, concepto 1.


Concepto 3:

Se selecciona el perfil cuadrado para ser utilizado como pilares, vigas y diagonales, debido a que por su geometría es muy fácil de ensamblar, también es fácil de encontrar y al ser simétrico responde en dos de sus planos principales de igual forma ante las solicitaciones de la trituradora. Para unir las piezas y elementos de la estructura se escoge pernos. El sistema de anclaje al suelo es mediante pernos, de esta forma se busca mejorar la estabilidad en la base, pues gracias a la placa que se conecta en la base, se distribuye de mejor forma la masa de la estructura, otorgándole al sistema completo una mayor estabilidad. Para brindar seguridad al transitar por la estructura se selecciona pasamanos con barras horizontales, ya que son los más usados en la industria para este tipo de estructuras. Se selecciona una malla industrial con orificio en forma de rombos, ya que gracias a su geometría puede escurrir el agua lluvia, y otros fluidos, además ofrece un gran agarre, que brinda seguridad al momento de transitar sobre ella. Para permitir el desplazamiento de los operarios desde el piso inferior al superior se selecciona una escalera convencional. Para prevenir la corrosión se selecciona pintura anticorrosiva, ya que por sus propiedades previene que agentes externos deterioren la estructura. . El concepto aparece en la ilustración 10.


4.4 Evaluación y selección de concepto

El objetivo de esta etapa es seleccionar el mejor de los 3 conceptos generados para su posterior desarrollo. Las metodologías a analizar son; Matriz de Pugh (Ullman, 2010, pp. 221-226) y por otra parte el método “The best-of-class chart” (Dym, Little, & Orwin, 2014, p. 110). Luego de aplicar estas herramientas, se compara los resultados y se concluye cual es más indicado para el presente proyecto.

Matriz de Pugh:

Este método es simple y efectivo para comparar los conceptos y permite determinar el mejor concepto, ya que se basa en comparar un concepto ideal o un concepto que esté en el mercado, este concepto se llama DATUM.

- Paso 1: Elegir el tema

En este paso, se elige el concepto que se desea desarrollar, al cual se le aplica el método de Pugh. En este caso, para el proyecto a realizar, el tema principal es: “Elección del concepto que cumpla la función de soportar el triturador de astillas”.

- Paso 2: Seleccionar las alternativas a ser comparadas

Se seleccionan las diferentes ideas que se desarrollaron en la generación de conceptos, con la lluvia de ideas y construcción morfológica.

- Paso 3: Elegir los criterios para la comparación

Se seleccionan los criterios, por medio de una mezcla de los requerimientos de los clientes y las especificaciones de ingeniería obtenidas en la matriz QFD.

- Paso 4: Desarrollar los coeficientes de importancia

Se asigna un coeficiente de importancia para cada criterio, el valor de este será designado por el equipo de trabajo. Los criterios e importancia se presentan en la tabla 12.

Tabla 12, criterios e importancia.

Criterios Importancia

Mejor relación entre peso e inercia a la flexión 30

Seguridad 20

Requiere una menor cantidad de mantenciones 10

Menor cantidad de vibraciones 30

Previene la acumulación de fluidos 10

- Paso 5: Evaluar las alternativas

Se evalúan los diferentes conceptos respecto al DATUM (concepto 1), asignándole un -1 si el DATUM cumple de mejor manera el criterio, se asigna un 0 si cumple con igual eficacia el DATUM y el concepto, y finalmente se asigna un +1 si el concepto supera al DATUM en el criterio a evaluar.

En este caso el concepto que se elige como Datum va a ser el número 1, debido a que presenta varias de las características que los expertos recomendaron para este tipo de estructuras, por lo que debería ser superior a los demás conceptos.

Paso 6: Calcular la satisfacción y tomar una decisión

Para calcular la satisfacción, se multiplica el coeficiente de importancia por su respectivo factor, ya sea -1, 0 ó +1. Por ejemplo, para calcular la satisfacción del Concepto 2, se multiplica 30*0 + 20*-1 + 10*-1 + 30*0 + 10*-1 = -40.

La matriz de pugh con los resultados se presenta en la tabla 13.

Tabla 13, matriz de Pugh.

Conc

epto

1

Conc

epto

2

Conc

epto

3

Elección del concepto que cumpla la función de soportar el triturador de

astillasMejor relación entre peso e inercia a la flexión

30

Dat

um

0 -1

Seguridad 20-1 0

Requiere una menor cantidad de mantenciones

10-1 -1

Menor cantidad de vibraciones 300 -1

Previene la acumulacion de fluidos

10-1 0

Total -3 -3

Peso total -40 -70

Tras la realización de la Matriz de Pugh (tabla 13), se puede decidir por el Concepto 1, al ser el mejor evaluado, debido a que en la evaluación sobrepasa ampliamente a los demás conceptos, en varios de los criterios.

4.5 The best-of-class chartOtra herramienta para evaluar conceptos es “The best-of-class chart” (Dym,

Little, & Orwin, 2014, p. 110), este método consiste en una matriz de evaluación que compara que tan bien los conceptos cumplen con los requerimientos del clientes. Para poder aplicar este método lo primero que se debe hacer es identificar los criterios de evaluación, estos están ligados directamente a los requerimientos del cliente (Estos fueron identificados por medio de la voz del cliente y plasmados en la QFD) (Dym,Little, & Orwin, 2014, p. 107), para su posterior clasificación entre restricciones y objetivos.

Las restricciones (R) son criterios que no deben ser evaluados, ya que todos los conceptos deben cumplir estos requerimientos y si hubiese uno que no lo cumpliera debe ser eliminado automáticamente de la matriz de decisión.

Los objetivos (O) son los criterios que deben ser comparados, estos son evaluados en la matriz de forma que el concepto que cumpla mejor el objetivo, debe llevar asignado el número 1, el segundo concepto que lo cumpla el objetivo de mejor forma el número dos y así sucesivamente. Cabe señalar que si dos o más conceptos cumplen el objetivo de igual manera, se les debe calcular un valor promedio (por ejemplo, dos "primeros" recibirían cada uno una puntuación de (1+2)/2=1.5, y un empate entre la "segunda" y "tercera" obtendría (2+3) /2=2.5).

De esta forma se puede seleccionar el mejor concepto, este será el que obtenga menos puntos totales.

Tabla 14, aplicación The best-of-class chart.

Diseño, restricciones y objetivos Concepto 1 Concepto 2 Concepto 3

(R) Ajustarse al espacio disponible - - -

(R) Soportar el peso del triturador con carga máxima

- - -

(R) Recubrimiento que evite la corrosión - - -

(O) Bajos niveles de vibración 1.5 1.5 3

(O) Evitar el sobredimensionamiento 2 2 2

(O) Que posea una seguridad adecuada 1,5 3 1,5

(O) Estructura de baja altura, menor a la actual 2 2 2

TOTAL 7 8,5 8,5

Tras la realización del método “The best-of-chass chart” (tabla 14), se puede decidir por el Concepto 1, al ser el mejor evaluado, esto se justifica porque sus perfiles son los más adecuados debido a su relación inercia-masa, esto implica que disminuirá los niveles de vibración. Respecto a la seguridad posee dos fortalezas, la primera es que cuenta con una escalera convencional, por ello se concluye que brinda mayor seguridad, debido a que disminuye la posibilidad de caídas. La segunda fortaleza es que cuenta con un una malla industrial con orificios en forma de rombos, esta se relaciona directamente con la seguridad, pues no acumula aguas lluvias ni otros fluidos que puedan provocar accidentes a los usuarios.

Comparación de resultados

Según lo observado en los resultados de los métodos Matriz de Pugh y “The best-of-class chart”, se puede apreciar que ambos arrojan al Concepto 1 como ganador.

Ambos métodos son de rápida y fácil aplicación, pero una gran diferencia entre estos dos métodos es que la Matriz de Pugh asigna un coeficiente de importancia para cada criterio, mientras que “The best-of-class chart” designa a todos los criterios con un mismo valor unitario, debido a esto podríamos considerar la Matriz de Pugh una herramienta más completa y que podría entregar mejores resultados.

5 Conclusiones

En el sexto semestre de la carrera de ingeniería civil mecánica se busca ampliar los conocimientos adquiridos por los estudiantes en el quinto semestre, es así como se comienza a trabajar con problemas dinámicos.

En este informe se trabajó con un problema que surge en Remanufactura Arauco, donde poseen una estructura que no presenta un buen comportamiento debido a las altas vibraciones que genera la máquina que soporta, debido a esto, el equipo de ingeniería comienza a trabajar para darle una solución a dicho problema.

Para poder lograr una solución de calidad es que se busca alternativas metodologías para un buen diseño de ingeniería, además para los distintos pasos se buscan diversas herramientas y se comparan resultados, todo esto para poder lograr un siguiente nivel de conocimiento que es analizar.

Con la búsqueda de herramientas se observa que Ullman, en su libro (Ullman, TheMechanical Design Process, 2010), hizo una excelente recopilación de herramientas, debido a que los resultados de las técnicas que ahí aparecen son de excelente calidad para un buen diseño.

Otro aspecto importante es notar lo común que es el mundo laboral cambiar de equipo de trabajo y lograr adaptarse rápidamente para no atrasar las etapas de diseño.

6 BibliografíaDym, C. L., Little, P., & Orwin, E. J. (2014). Engineering Design A project-based introduction.

Hoboken: Wiley.

Ernst Eder, W., & Hosnedl , S. (2007). Design Engineering, A Manual for Enhanced Creativity. CRC PRESS. Obtenido de http://www.crcnetbase.com/isbn/978-1-4200-4765-3

Ishikawa, K. (1997). ¿Que es el control del calidad?, la modalidad japonesa. Japon : Editorial Norma.

Palom Izquierdo, F. J. (1991). Circulos de Calidad, teoria y práctica. Marcombo.

Pérez White, T., Mateos Goméz, J. M., & Goméz Sanchez, P. A. (1992). Resistencia de materiales. Salamanca: Ediciones Universidad de Salamanca.

Prather, J. (11 de Junio de 2013). eHow en español. Obtenido de http://www.ehowenespanol.com/necesitas-pintura-exterior-texturizada-info_290861/

ReVelle, J. B. (2002). Manufacturing handbook of best practices. Boca Raton: CRC Press.

ReVelle, J. B., & Margetts, D. N. (2010). Home Builder's Guide to continuos improvement. Boca Raton: CRC Press.

Rumane, A. R. (2013). Quality tools for managing construction projects. Boca Raton: CRC Press.

Ullman, D. G. (2010). The Mechanical design process. Nueva York: McGraw-Hill.

Ullman, D. G. (2010). The Mechanical Design Process (fourth ed.). New York: McGraw-Hill.

William S, D. (1998). The Information System Consultant's Handbook. London, New York, Washington DC: CRC press .

7 Anexos7.1 Anexo 1: Diagrama de Ishikawa

La ilustración 1 contiene un diagrama de Ishikawa, el cual consiste en ubicar a la izquierda causas y subcausas, y su derecha el efecto que estas tienen, a partir de esto

se puede identificar cual es el problema que se va a desarrollar. (Ishikawa, 1997, págs.75-79).

7.2 Anexo 2: Causas del problema presente en Remanufactura AraucoCon el objetivo de poder definir el problema es que se identifican las causas que

originan el problema, además el equipo de ingeniería evalúa según el nivel de importancia que estas tengan en el problema.

Medio ambiente

La estructura se encuentra a la intemperie o en el exterior (5%)

Material:

La estructura presenta corrosión (5%) El tipo de acero podría no ser el adecuado (5%) La estructura no presenta una protección adecuada frente a agentes externos

(5%) Conexiones de pernos y soldadura, no responden de forma adecuada ante las

vibraciones. porque las soldaduras y los pernos podrían no ser los adecuados (10%)

Maquinas (maquinarias)

La estructura debe soporta maquinaria que trabaja a altas RPM (20%) Se trabaja en forma continua (5%)

Medidas (mediciones)

Mal diseño de la estructura que propaga vibraciones (25%)

Métodos

No existe una metodología adecuada en cuanto a las mantenciones de la estructura (5%)

Mano de obra

La empresa no ha implementado una solución definitiva (5%)

*La estructura actual no brinda la seguridad que la empresa desea. (5%)

*La empresa no aplica un mantenimiento predictivo, sino que solo hace uno correctivo (5%)

7.3 Anexo 3: Lluvia de ideasParticipantes: Oscar Rojas

Patricio Cuevas

David Carrasco

Tema: Definición del problema.

Ideas

Material no adecuado. Estructura no da seguridad. Estructura no soporta las vibraciones generadas por el motor. Diseño no contempla disipar las vibraciones. Estructura falla constantemente. Colapso de la estructura puede producir una detención de la planta. Rediseño de la estructura no es el indicado para las condiciones de trabajo. Diseño actual no contempla vibraciones.

Agrupación

Estructura no soporta las vibraciones generadas por el motor. Diseño actual no contempla vibraciones. Diseño no contempla disipar las vibraciones.

Definición del problema El diseño de la estructura actual que soporta al triturador de astillas de

Remanufactura Arauco actual no contempla vibraciones, fallando constantemente.

7.4 Anexo 4

Propuesta de producto

Organización de diseño: Grupo 3 Fecha: 25-08-2014

Resumen: La empresa Aserraderos Arauco S.A en su división Remanufactura Arauco. Desea

rediseñar la estructura que soporta la trituradora de astillas, ya que la actual sufre desperfectos constantemente.

Contexto del producto: Se cuenta con una estructura sostenedora del triturador de astillas, en la que se producen fisuras y cortes de pernos constantemente, por esta razón se requiere una nueva estructura que soporte las vibraciones producidas por el triturador.

Mercado para el producto: Remanufactura Arauco.

Competencia: Otros equipos de ingeniería, equipo de ingeniería de Arauco S.A.

Capacidad de manufactura: La empresa cuenta con los recursos para licitar a una constructora la mano de obra para la construcción de la estructura, ya que es una necesidad importante.

Detalles de distribución: Es un producto único, que necesita simplemente construirse en el lugar.

Detalles de la propuesta:

Se diseñará una estructura que cumpla con los requerimientos de la empresa. Presencia en terreno del equipo de trabajo. La propuesta final estará terminada en 1 semestre. Asesoramiento de ingenieros capacitados.

7.5 Anexo 5Análisis FODAOrganización Diseñadora : Grupo 3 Fecha: 25-08-2014

Nombre del producto propuesto: Diseño de estructura que soporta triturador de astillasFortalezas

Se cuenta con herramientas de diseño para el estudio

Debilidades Alto riesgo de cometer errores prácticos en la

implementación del producto, por falta de

de cargas dinámicas sobre la estructura (Creo 2.0)

Respaldado por una institución certificada.

Empresa local. Se cuenta con bibliografía

adecuada para enfrentar los problemas de cálculo de cargas en la estructura.

El espacio de trabajo destinado a realizar el proyecto es apropiado para la cohesión del equipo.

Se cuenta con experiencia en trabajo de proyectos estáticos

experiencia en proyectos dinámicos. El proyecto podría sobredimensionarse (aumenta

el costo). Por la falta de experiencia en realizar proyectos,

se tiende a perder tiempo en discusiones triviales.

Desconocimiento de parte del equipo de teoría de dinámica, y modelamiento de estructuras de carácter dinámico.

Oportunidades Libertad de diseño La empresa facilita la

comunicación con el equipo de trabajo.

Desarrollar la simulación de un proyecto aplicado en un caso real.

Amenazas Mal clima para implementación del proyecto. Pueden surgir necesidades en áreas no abordadas

por el módulo de dinámica. Movilizaciones estudiantiles que puedan afectar

en los plazos establecidos para la entrega del proyecto, disponibilidad de material bibliográfico y profesores.

La empresa no disponga de tiempo para atendernos y presentarnos el proyecto.

Muchas veces no existe disposición de empresas fabricantes de materiales de construcción para entregar información técnica sobre éstos.

Miembro del equipo: David Carrasco M. Hecho por: Grupo 3Miembro del equipo: Patricio Cuevas A. Revisado por: Grupo 3Miembro del equipo: Oscar Rojas S. Aprobado por: Grupo 3

7.6 Anexo 6

Análisis Pro-Con

Organización Diseñadora : Grupo 3 Fecha: Agosto 25, 2014

Nombre del producto propuesto: Diseño de estructura que soporta triturador de astillas

Pro:

El equipo de trabajo tiene motivación por hacer el proyecto.(2)

Se trabajará con una Empresa local, por lo que facilita la recopilación de requerimientos.(2)

Se cuenta con herramientas de diseño para el estudio de cargas dinámicas sobre la estructura (CREO 2.0).(4)

Los conocimientos abarcados durante este semestre y los anteriores son los necesarios para la realización de este proyecto. (3)

La Universidad cuenta con la bibliografía necesaria para la realización del proyecto.(4)

El espacio para trabajar cuenta con las comodidades necesarias para el buen desarrollo de la comunicación y trabajo en equipo.(3)

Puntaje 18

Con:

Incertidumbre sobre el tiempo necesario para realizar el proyecto.(2)

El proyecto podría sobre o sub-dimensionarse. (1)

Por la falta de experiencia en realizar proyectos, se tiende a perder tiempo en discusiones triviales.(4)

Pueden surgir necesidades en áreas no abordadas por el módulo de dinámica.(2)

Desconocimiento de materias de dinámica. (1)

Desconocimiento de modelamiento de estructuras dinámicas. (1)

Puntaje 11

Miembro del equipo: David Carrasco M. Hecho por: Grupo 3

Miembro del equipo: Patricio Cuevas A. Revisado por: Grupo 3

Miembro del equipo: Oscar Rojas S. Aprobado por: Grupo 3

The Mechanical Design Process Designed by Professor David G. Ullman

Copyright 2008, McGraw-Hill Form # 9

El criterio de ponderación de cada punto es acordado en conjunto por el equipo, se considera una escala del 1 al 4, de mínima a máxima importancia respectivamente y se llega a la conclusión de que el proyecto es viable y posible de realizar, ya que al ir descartando punto a punto, predominaron los factores a favor.

7.7 Anexo 7: Carta Gantt

7.8 Anexo 8Identificación de tareas y objetivos

Descubrimiento del producto

Planificación de Proyecto

Grupo 3 módulo de dinámica VI semestre 19/08/2014

Nombre del producto: Diseño de estructura que soporta triturador de astillas

Tarea

1

Nombre de la Tarea: Descubrimiento del producto

Objetivo: observar la problemática del proyecto y evaluar las competencias del equipo para dar solución al problema.

Resultados esperados: definición del problema y analizar las competencias del equipo.

Decisiones necesarias

Recepción del proyecto

Planificación de visita

Visita a la planta

Definición e identificación del problema

Análisis FODA

Análisis Pro-Con

Evaluación

Personal necesario

Encargados: David Carrasco M, Patricio Cuevas A, Oscar Rojas S.

Horas: 24 horas

Porcentaje de tiempo:

Tiempo estimado

Total de horas 24 horas

Lapso de tiempo: 6 días

Secuencia predecesora:

Sucesora: planificación del proyecto

Fecha comienzo: 19 de agosto

Fecha termino: 26 de agosto

Planificación del proyecto

Planificación del Proyecto



Tarea

2

Nombre de la Tarea: Planificación del proyecto

Objetivo: planificar el proceso de diseño del producto, definir las tareas a realizar para el desarrollo del proyecto, asignar tiempo y personal a cada tarea según competencias.

Resultados esperados: identificar las tareas principales con sus respectivas tareas secundarias, asignar el tiempo para cada etapa y el personal necesario para cumplirla, desarrollo de la Carta Gantt.


Identificación de tareas

Identificación objetivos de cada tarea

Asignación de tareas

Estimación tiempos

Elaboración carta Gantt

Evaluación Planificación

Personal necesario:


Horas: 4 horas

Porcentaje de tiempo

Tiempo estimado:

Total de horas: 4 horas

Lapso de tiempo: 1 día

Secuencia predecesora: Descubrimiento del producto

Sucesora: Definición del proyecto


Fecha termino: 26 de agosto

Definición del proyecto




Tarea

3

Nombre de la Tarea: definición del proyecto

Objetivo: entender, definir y asimilar los requerimientos del cliente y transformarlos en un lenguaje de ingeniería.

Resultados esperados:

Generar matriz QFD


Identificación consumidores

Generación de requerimientos de los consumidores

Identificación y evaluación competencia

Generación especificaciones de ingeniería

Establecimiento de objetivos y umbrales de ingeniería

Realización de matriz QFD

Evaluación

Personal necesario


Horas: 24 horas


Tiempo estimado



Secuencia predecesora: planificación del proyecto

Sucesora: Diseño conceptual


Fecha termino: 3 de septiembre

Diseño conceptual




Tarea

4

Nombre de la Tarea: Diseño conceptual

Objetivo: generar un modelo conceptual de la estructura a construir


Representar mediante bocetos, la estructura que se diseña.


Ingeniería inversa

Descomposición funcional del problema

Generación de conceptos

Evaluación de conceptos

Toma de decisiones de conceptos

Generación de documentos y luego comunicación de los mismos

Refinación del plan

Aprobación de conceptos

Personal necesario


Horas 72 horas


Tiempo estimado



Secuencia predecesora: definición del proyecto

Sucesora: desarrollo del producto

Fecha comienzo: 3 de septiembre

Fecha termino: 26 de septiembre

Desarrollo de producto




Tarea

5

Nombre de la Tarea: desarrollo del producto

Objetivo: generar un modelo conceptual de la estructura a construir


Representar mediante bocetos, la estructura que se diseñara.


Generación de la forma

Proceso de selección de materiales

Análisis estático

Análisis dinámico

Evaluación

Personal necesario


Horas 172 horas


Tiempo estimado



Secuencia predecesora: Diseño conceptual

Sucesora: Soporte del producto

Fecha comienzo: 26 de septiembre

Fecha termino: 25 de Noviembre

Soporte del producto




Tarea

6

Nombre de la Tarea: Soporte del producto

Objetivo: Generar la estructura definitiva.


Generación de recomendaciones de mantenimiento

Plan de reciclaje del producto

Evaluación de soporte

Generación de planos


Numero de mantenciones recomendadas

Plan de reciclaje

Personal necesario


Horas: 36 horas

Tiempo estimado



Secuencia predecesora: Desarrollo del producto

Sucesora:

Fecha comienzo: 25 de noviembre

Fecha termino: 5 de diciembre

7.9 Anexo 9Encuesta de requerimientos

Para la siguiente encuesta se considera la metodología sugerida en (William S, 1998, págs. 125-133), donde señala que la encuesta o cuestionarios es una metodología importante para recolectar información de problemas, requerimientos de usuarios, satisfacción de clientes y otros temas similares.

Encuesta

Concepto: Redactar una encuesta con el fin de obtener los requerimientos del cliente.

Variables de importancia:

- Medidas - Peso - Vibraciones - Seguridad - Mantenimiento - Presupuesto. - Vida útil.

Medidas:

1.- Las medidas actuales son 3,54 mts de largo por 3,04 mts de ancho, con una altura de 2 metros, ¿Está conforme con estas dimensiones?, si no está conforme, ¿Qué medidas le gustaría aumentar o disminuir?.

Las medidas son las apropiadas, pero un tamaño superior podría permitir mejor tránsito.

2.- ¿Le interesa que la estructura no esté sobredimensionada?

No, este sobredimencionada, pero no es tan relevante.

Peso:

3.- ¿Cuál es el peso aprox. Del triturador de astillas? (si pudiese enviarnos en catalogo)

Motor más estructura triturador

4.- ¿Cuánto es la carga máxima que se le aplica al triturador?

Vibraciones:

5.- ¿A cuántas revoluciones funciona el triturador de astillas?

1500 RPM.

6.- ¿Cuáles serán las dimensiones de los apoyos del triturador?

Seguridad

7.- ¿Existe algún color determinado para la estructura?

Azul

8.- ¿existe alguna altura determinada para los pasamanos?

No, solo aplicar normas de seguridad.

Mantenimiento.

9.- ¿es importante mantener una mínima cantidad de mantenciones al año?.

Si, menor trabajo mejor.

10.- ¿Tiene algún tipo de recubrimiento específico para la estructura?

Pintura, preferentemente, lo más fácil.

11.- ¿Es necesario que el triturador sea desmontable?

Si, 1 vez al mes se retira para hacerle mantenciones.

Vida útil

12.- ¿Cuál sería la vida útil mínima que debería presentar la estructura?

10 años, como mínimo.

7.10 Anexo 10

Ingeniería inversa para comprender el funcionamiento

Organización de Diseño: Grupo 3, VI semestre Fecha:

Producto descompuesto: Estructura para triturador de piedras.

Descripción: Son armazones las cuales contienen el equipo pesado de trituración de roca como; Tritutadores de Mandíbula, Trituradores de Cono, Impactores HIS/VSI, Amasadoras y Cribas. Los Soportes de Viga-I colocados estratégicamente, están construidos dentro del armazón así aumentando la rigidez de la estructura para minimizar la vibración y así alargando el tiempo de servicio de su estructura.

Como funciona esto: En primer lugar la estructura se debe estar fija al suelo (1), una vez fija se instala el triturador de piedras, con su carga, El peso de esta se distribuirá de manera uniforme entre pilares (2) vigas (3) y diagonales (3).

Interacciones con otros objetos:

Parte # Nombre de parte Otro objeto

Flujo de energía Flujo de información

Flujo de material

1 Triturador Torre La trituradora transfiere su peso más el peso de la carga de piedras [Newton] a la torre, la cual provoca una reacción para mantener la trituradora en su lugar.

Flujo variable de piedras y rocas.

2 personas torre Podría Existir personas transitando por la pasarela, alrededor de la trituradora.

3 Torre Suelo La estructura transfiere el peso de sí misma más el peso de la tolva del triturador con su carga, recibiendo una reacción de parte del suelo que permite que esta permanezca en su lugar.

Flujo de energía, información y materiales

Parte # Nombre de parte Parte interactuante

#

Flujo de energia, informacion y materiales Imagen

1 Pilar Viga Las vigas evitan desplazamientos

horizontales de los pilares y la torre en general, a su vez los pilares mantienen en su lugar a las vigas por medio de la soldadura.

Soportan cargas verticales.

2 Pilar Diagonal Los diagonales ayudaran a evitar los desplazamientos verticales y horizontales de los pilares. Además sirven como apoyo para soportar cargas en estos sentidos.

3 Pilar Anclaje El Sistema de anclaje permitirá que la torre se mantenga en la posición requerida. Y que asi permita que los pilares interactúen de manera efectiva con el suelo.

The Mechanical Design Process Designed by Professor David G. Ullman

Copyright 2008, McGraw Hill Form # 17.0

Entrega Avance Viernes 3-10 Con Indice

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