Universidad Nacional Autónoma de México

Centro de Nanociencias y Nanotecnología

Licenciatura en Nanotecnología

Máquina de GoldbergReporte Final

Asignatura

Taller de Diseño

Profesora

Teresa Martínez Martínez

Equipo

Naranja Mecánica

Arteaga Morales Aldo

Cruz Ramírez Omar Ulises

Galván y García Santiago

Huerta Salcedo Juan Antonio

Maciel García Glen Isaac

Grupo 401

Ensenada, Baja California, Junio de 2017

Introducción

Rube Goldberg fue un caricaturista dedicado a realizar dibujos animados relativos a

enrevesadas máquinas que ofrecían métodos extremadamente complejos para lograr

tareas cotidianas, tales como limpiarse la boca con una servilleta o rascarse la espalda.

De manera contraria a lo que se podría pensar, Goldberg no estudió arte o alguna otra

carrera relacionada al dibujo; se graduó como ingeniero en la Universidad de California

en Berkeley, lo cual explica en gran parte el porqué de sus dibujos basados en diferentes

invenciones y mecanismos.

Su fama dio inicio cuando comenzó a trabajar para las publicaciones de Hearst,

un conglomerado neoyorquino de medios de comunicación e información comercial. Su

exitosa trayectoria está reflejada en los dibujos animados que realizó, los cuales se

estiman son alrededor de 50,000 y le permitieron obtener diversos reconocimientos,

entre los cuales destaca el premio al periodismo impreso Pulitzer.

Inspirada en este legado de la invención y el arte, una máquina de Golberg puede

definirse, de acuerdo con el diccionario Webster's New World, como una cómica y

complicada invención elaborada de manera laboriosa para realizar una operación simple.

Para poder efectuar su operación final, ésta máquina conjunta varios pasos y

mecanismos, tales como canicas rodantes, piezas de dominó cayendo de manera sucesiva,

engranajes, poleas, automóviles rodando en planos inclinados, entre muchos otros. Este

conjunto de mecanismos y pasos conectados entre sí, dan inicio a una reacción en cadena

que culmina en una tarea sencilla.

La elaboración de una máquina de Goldberg es un claro ejemplo de un proceso

que permite desarrollar habilidades de diseño para la elaboración de mecanismos

funcionales que sean capaces de cumplir con una tarea determinada y da pie al análisis y

la aplicación de distintos conceptos físicos. Así mismo, este proceso se integra de

distintas etapas, tales como el planteamiento de un problema, la recopilación y análisis

de información relevante para la resolución de dicha problemática, la generación de

posibles soluciones, el análisis y la selección de una solución, así como su prueba e

implementación.

En este sentido, la máquina de Golberg que se presenta en este trabajo se elaboró

a partir de la definición de dos aspectos importantes; la tarea final a realizar por la

máquina y la temática en la que se basaría su diseño, el resto del proceso de elaboración

se describirá a detalle más adelante.

La tarea final que realizaría la máquina se escogió de manera colectiva y consistió

en abrir una botella de refresco. El segundo aspecto, que corresponde a la temática, se

definió por los miembros del equipo y está fundada en la película La naranja mecánica.

La naranja mecánica es un libro escrito por Anthony Burgess en 1962 y

posteriormente fue adaptado al cine por el famoso director Stanley Kubrick. Ambas

obras retratan la historia de Alex, un muchacho violento que tiene una pasión por

Beethoven, las peleas y las violaciones. Después de cometer un homicidio, es enviado a

la cárcel, donde es sujeto a condicionamiento clásico para quitarle lo violento mediante

la sobreexposición a imágenes agresivas y a su música favorita; la novena sinfonía de

Beethoven.

Diseño y construcción de la Máquina de Goldberg

La construcción de la máquina constituyó un proceso de básicamente de siete

fases. En la primera fase se diseñó y armó la base de la máquina, esta base está

conformada por cuatro niveles dispuestos en una columna central, y en cada nivel se

colocaron los distintos mecanismos.

La siguientes cuatro fases posteriores hacen referencia al diseño, armado, y

ensamblado de cada uno de los mecanismos requeridos para la realización de la tarea

final en los cuatro niveles de la máquina.

Tras la conexión de los mecanismos en cada uno de los cuatro niveles, se procedió

a diseñar y construir los mecanismos finales destinados a realizar la tarea final. En este

caso, se emplearon un motor de licuadora, un sistema de engranes, un sistema de poleas,

una compuerta que conforma un plano inclinado y una palanca. Este proceso constituye

una sexta fase.

Finalmente, en la séptima fase se procedió a pintar y decorar cada nivel dela

máquina y a realizar correcciones para su adecuado funcionamiento. A continuación, se

describe e ilustra cada fase del diseño y construcción de la máquina.

Base de la Máquina

La base de la máquina posee una columna en su centro y en ella están dispuestos

cuatro niveles o pisos colocados a una misma distancia. A continuación, se presentan

ilustraciones del proceso de su construcción, de su diseño y un esquema con sus medidas

correspondientes.

Construcción de la Base

Diseño de la Base

184

0

910

339

,49

343

3

43

343

3

61,5

1

379,60

35,

36

119

,14

Base Máquina CompletaPESO:

A4

HOJA 1 DE 1ESCALA:1:20

N.º DE DIBUJO

TÍTULO:

REVISIÓNNO CAMBIE LA ESCALA

MATERIAL:

FECHAFIRMANOMBRE

REBARBAR Y ROMPER ARISTAS VIVAS

ACABADO:SI NO SE INDICA LO CONTRARIO:LAS COTAS SE EXPRESAN EN MMACABADO SUPERFICIAL:TOLERANCIAS: LINEAL: ANGULAR:

CALID.

FABR.

APROB.

VERIF.

DIBUJ.

Primer Nivel

En el primer nivel se colocó el primer paso que permite la activación de la

máquina. Este es un dispensador de canicas bloqueado por una placa de metal. Cuando

se retira esta placa, el dispensador libera canicas que caen a través de un plano inclinado

en una caja. Esta caja se encuentra conectada mediante un hilo a una pequeña cubeta y

está dispuesta en una polea. Por el peso de las canicas, la caja desciende y mediante la

polea, la cubeta libera en un embudo una canica. Esta canica a su vez, activa una ratonera

que funciona como una palanca y jala una cuerda, dispuesta en otra polea. Este último

paso activa los mecanismos del segundo nivel.

A continuación, se presentan ilustraciones de la construcción, el ensamble y el

diseño de los mecanismos empleados en el primer nivel. También se incluyen sus

respectivos esquemas.

Construcción y ensamble de mecanismos

Diseño de los mecanismos

Dispensador de canicas, polea y plano inclinado

Trampa de ratón

Nivel Terminado

100

45°

518,50

250

215,21 47,82 1

27

R VERDADERO25,40

38,

10

38,36

50,80

101,60

101,60

228,60

38,10

19,05

228,60

60

405

405 50

50

C

2 31 4

B

A

D

E

F

Esquema Ensamblaje Tercer MecanismoPESO:

A4

HOJA1 DE 1ESCALA:1:1

N.º DE DIBUJO

TÍTULO:

REVISIÓNNO CAMBIE LA ESCALA

MATERIAL:

FECHAFIRMANOMBRE

REBARBAR YROMPER ARISTAS VIVAS

ACABADO:SI NO SE INDICA LO CONTRARIO:LAS COTAS SE EXPRESAN EN MMACABADO SUPERFICIAL:TOLERANCIAS: LINEAL: ANGULAR:

CALID.

FABR.

APROB.

VERIF.

DIBUJ.

5

70 9,34

2,81

10,

36

35

40

70

47,

18

7,8

0

50

24,18

Trampa ratónPESO:

A2

HOJA 1 DE 1ESCALA:2:1

N.º DE DIBUJO

TÍTULO:

REVISIÓNNO CAMBIE LA ESCALA

MATERIAL:

FECHAFIRMANOMBRE

REBARBAR Y ROMPER ARISTAS VIVAS

ACABADO:SI NO SE INDICA LO CONTRARIO:LAS COTAS SE EXPRESAN EN MMACABADO SUPERFICIAL:TOLERANCIAS: LINEAL: ANGULAR:

CALID.

FABR.

APROB.

VERIF.

DIBUJ.

Segundo Nivel

En el segundo nivel se colocó un pequeño carro atado con la cuerda a la ratonera

del primer piso. Una vez activada la ratonera, ésta jalaba el carro y lo movía dentro de

un pequeño riel. El carro portaba una pequeña placa de madera que movía una palanca

dispuesta sobre un pequeño puente. Una vez que la placa del carro ejercía fuerza en la

palanca, ésta empujó una pieza de dominó, activando una reacción de cadena en varias

piezas dispuestas que finalmente, movían una canica.

La canica, empujada por las piezas de dominó, caía sobre un plano inclinado y

volvía a activar una reacción en cadena en piezas de dominó. La última pieza de este

segundo conjunto, ejerció fuerza sobre una segunda palanca dispuesta de manea vertical.

En su extremo superior, la palanca poseía una placa de cartón que bloqueaba la caída de

una canica en plano inclinado. Esta última canica se liberaba en una manguera que

desembocaba en una última canica de metal, la cual activaba los mecanismos del tercer

piso.

A continuación, se presentan ilustraciones de la construcción, el ensamble y el

diseño de los mecanismos empleados en el segundo nivel. También se incluyen sus

respectivos esquemas.

Construcción y ensamble de mecanismos

Diseño de los mecanismos

Polea y carro

Palanca y dominós

Palanca y plano inclinado

Nivel terminado

254,82

96,

63

170,29

289

,88

254,82

17,62 8,49

23,49 25,13

57,

18

60

40 170 40

10 3

1

42

10

15

63

10 60

270

21

Séptimo Mecanismo DominoPESO:

A3

HOJA 1 DE 1ESCALA:1:2

N.º DE DIBUJO

TÍTULO:

REVISIÓNNO CAMBIE LA ESCALA

MATERIAL:

FECHAFIRMANOMBRE

REBARBAR Y ROMPER ARISTAS VIVAS

ACABADO:SI NO SE INDICA LO CONTRARIO:LAS COTAS SE EXPRESAN EN MMACABADO SUPERFICIAL:TOLERANCIAS: LINEAL: ANGULAR:

CALID.

FABR.

APROB.

VERIF.

DIBUJ.

500

70

200

60 1

14,7

5

R VERDADERO13

391

,50

455

391,50

455

10

53,57

70

176,78

Noveno MecanismoPESO:

A4

HOJA 1 DE 1ESCALA:1:10

N.º DE DIBUJO

TÍTULO:

REVISIÓNNO CAMBIE LA ESCALA

MATERIAL:

FECHAFIRMANOMBRE

REBARBAR Y ROMPER ARISTAS VIVAS

ACABADO:SI NO SE INDICA LO CONTRARIO:LAS COTAS SE EXPRESAN EN MMACABADO SUPERFICIAL:TOLERANCIAS: LINEAL: ANGULAR:

CALID.

FABR.

APROB.

VERIF.

DIBUJ.

Tercer Nivel

La canica de metal liberada en el segundo nivel constituye el primer paso para la

activación de los mecanismos en el tercer nivel. En el tercer nivel la canica de metal caía

por una serie planos inclinados y finalmente era dirigida hacia el extremo de una palanca

con forma de bastón. Una vez que la canica pesada de metal ejercía fuerza sobre un

extremo de la palanca, el otro extremo empujaba un balín que se encargaba de activar

un cañón de Gauss. Este cañón está compuesto por una sucesión de imanes que

magnéticamente impulsan un último balín.

Este último balín procedió a activar el ultimo mecanismo del nivel, el cual

consistió en una serie de fichas de dominó atadas a pequeñas placas de madera que

obstruían la caída de canicas en planos inclinados. Una vez que el balín impulsado por el

cañón de Gauss empujaba el primer dominó, se liberaron de manera sucesiva las canicas;

la última canica de este mecanismo activó a su vez los mecanismos del siguiente piso.

A continuación, se presentan ilustraciones de la construcción, el ensamble y el

diseño de los mecanismos empleados en el tercer nivel. También se incluyen sus

respectivos esquemas.

Construcción y ensamble de mecanismos

Diseño de los mecanismos

Palanca en forma de bastón

Cañón de Gauss

Planos inclinados

Nivel terminado

30

23,

13 R11,25

R3,89

17,77

8,3

1

4

11 R7,50

30

15

Octavo MecanismoPESO:

A3

HOJA 1 DE 1ESCALA:1:1

N.º DE DIBUJO

TÍTULO:

REVISIÓNNO CAMBIE LA ESCALA

MATERIAL:

FECHAFIRMANOMBRE

REBARBAR Y ROMPER ARISTAS VIVAS

ACABADO:SI NO SE INDICA LO CONTRARIO:LAS COTAS SE EXPRESAN EN MMACABADO SUPERFICIAL:TOLERANCIAS: LINEAL: ANGULAR:

CALID.

FABR.

APROB.

VERIF.

DIBUJ.

390

26

95 95 95 15 10 5 5

26

16

cañon gaussPESO:

A3

HOJA 1 DE 1ESCALA:1:2

N.º DE DIBUJO

TÍTULO:

REVISIÓNNO CAMBIE LA ESCALA

MATERIAL:

FECHAFIRMANOMBRE

REBARBAR Y ROMPER ARISTAS VIVAS

ACABADO:SI NO SE INDICA LO CONTRARIO:LAS COTAS SE EXPRESAN EN MMACABADO SUPERFICIAL:TOLERANCIAS: LINEAL: ANGULAR:

CALID.

FABR.

APROB.

VERIF.

DIBUJ.

15

20

10,8

1R VERDADERO1,25

31,65

3

Esquema Cuarto MecanismoPESO:

A3

HOJA 1 DE 1ESCALA:1:5

N.º DE DIBUJO

TÍTULO:

REVISIÓNNO CAMBIE LA ESCALA

MATERIAL:

FECHAFIRMANOMBRE

REBARBAR Y ROMPER ARISTAS VIVAS

ACABADO:SI NO SE INDICA LO CONTRARIO:LAS COTAS SE EXPRESAN EN MMACABADO SUPERFICIAL:TOLERANCIAS: LINEAL: ANGULAR:

CALID.

FABR.

APROB.

VERIF.

DIBUJ.

Cuarto Nivel

La canica liberada en el tercer nivel constituye el primer paso para la activación

de los mecanismos del cuarto nivel. Esta canica cae sobre un interruptor, activándolo y

enciendo de esta forma un motor. El motor a su vez, mueve un bastón que empuja en un

plano horizontal una canica. La canica cae en una serie de tubos inclinados que la

conducen a una caída libre en el piso de la máquina, activando los últimos mecanismos.

A continuación, se presenta una ilustración de este mecanismo y paso, así como

su respectivo esquema.

Diseño de los mecanismos

Piso terminado

25 c

m5 cm

80 cm

30 cm

<COMPANY NAME>

SCALE:1:5

SIZE DWG. NO.

AREV.

MATERIAL

FINISH

--

--

DO NOT SCALE DRAWINGAPPLICATION

USED ONNEXT ASSY

DIMENSIONS ARE IN INCHESTOLERANCES:FRACTIONALANGULAR: MACH BEND TWO PLACE DECIMAL THREE PLACE DECIMAL

NAME DATE

DRAWN

CHECKED

ENG APPR.

MFG APPR.

Q.A.

SHEET 1 OF 1WEIGHT:

COMMENTS:

THE INFORMATION CONTAINED IN THISDRAWING IS THE SOLE PROPERTY OF<INSERT COMPANY NAME HERE>. ANY REPRODUCTION IN PART OR AS A WHOLEWITHOUT THE WRITTEN PERMISSION OF<INSERT COMPANY NAME HERE> IS PROHIBITED.

PROPRIETARY AND CONFIDENTIAL

Mecanismos Finales

La canica empujada por el motor del cuarto nivel activó la última serie de

mecanismos de la máquina. Esta canica, cayó por un tubo vertical que en su extremo

inferior tenía instalado un interruptor. Este interruptor permitió prender un motor de

licuadora conectado a una serie de engranes. Este sistema de engranes actuó como

reductor de velocidad para jalar de una manera menos abrupta una cuerda.

Esta cuerda estaba dispuesta en un sistema de poleas y al ser jalada, permitió

abrir una compuerta colocada de tal forma que constituyera un plano inclinado. La

compuerta liberaba una pesada pelota de madera, la cual caía a través de un tubo de

manera libre y accionaba una palanca, en cuyo extremo estaba un destapador de botella.

La botella de refresco se colocó de tal forma que, al caer la pelota y activar la palanca, el

destapador pudiera realizar la tarea final.

A continuación, se presenta una ilustración de estos mecanismos, así como sus

diseños y respectivos esquemas.

Fotografía de los mecanismos

Motor de la licuadora, sistema de engranes y polea

Polea, plano inclinado, compuerta, tubo para caída libre de la pelota y palanca

con destapador

Diseño de los mecanismos

Licuadora y engranes

Compuerta - plano inclinado

Palanca con destapador

25 cm

75 c

m6.

5 cm

<COMPANY NAME>

SCALE:1:2

SIZE DWG. NO.

AREV.

MATERIAL

FINISH

--

--

DO NOT SCALE DRAWINGAPPLICATION

USED ONNEXT ASSY

DIMENSIONS ARE IN INCHESTOLERANCES:FRACTIONALANGULAR: MACH BEND TWO PLACE DECIMAL THREE PLACE DECIMAL

NAME DATE

DRAWN

CHECKED

ENG APPR.

MFG APPR.

Q.A.

SHEET 1 OF 1WEIGHT:

COMMENTS:

THE INFORMATION CONTAINED IN THISDRAWING IS THE SOLE PROPERTY OF<INSERT COMPANY NAME HERE>. ANY REPRODUCTION IN PART OR AS A WHOLEWITHOUT THE WRITTEN PERMISSION OF<INSERT COMPANY NAME HERE> IS PROHIBITED.

PROPRIETARY AND CONFIDENTIAL

12 c

m

10 cm<COMPANY NAME>

SCALE:1:2

SIZE DWG. NO.

AREV.

MATERIAL

FINISH

--

--

DO NOT SCALE DRAWINGAPPLICATION

USED ONNEXT ASSY

DIMENSIONS ARE IN INCHESTOLERANCES:FRACTIONALANGULAR: MACH BEND TWO PLACE DECIMAL THREE PLACE DECIMAL

NAME DATE

DRAWN

CHECKED

ENG APPR.

MFG APPR.

Q.A.

SHEET 1 OF 1WEIGHT:

COMMENTS:

THE INFORMATION CONTAINED IN THISDRAWING IS THE SOLE PROPERTY OF<INSERT COMPANY NAME HERE>. ANY REPRODUCTION IN PART OR AS A WHOLEWITHOUT THE WRITTEN PERMISSION OF<INSERT COMPANY NAME HERE> IS PROHIBITED.

PROPRIETARY AND CONFIDENTIAL

20 cm

45 cm

18 cm

28 c

m4 cm

6 cm

<COMPANY NAME>

SCALE:1:5

SIZE DWG. NO.

AREV.

MATERIAL

FINISH

--

--

DO NOT SCALE DRAWINGAPPLICATION

USED ONNEXT ASSY

DIMENSIONS ARE IN INCHESTOLERANCES:FRACTIONALANGULAR: MACH BEND TWO PLACE DECIMAL THREE PLACE DECIMAL

NAME DATE

DRAWN

CHECKED

ENG APPR.

MFG APPR.

Q.A.

SHEET 1 OF 1WEIGHT:

COMMENTS:

THE INFORMATION CONTAINED IN THISDRAWING IS THE SOLE PROPERTY OF<INSERT COMPANY NAME HERE>. ANY REPRODUCTION IN PART OR AS A WHOLEWITHOUT THE WRITTEN PERMISSION OF<INSERT COMPANY NAME HERE> IS PROHIBITED.

PROPRIETARY AND CONFIDENTIAL

Decoración de la Máquina

En esta séptima y última fase, se procedió a decorar y a realizar los últimos

arreglos para el óptimo funcionamiento de la máquina. Para la decoración, se procedió a

pintar de naranja los cuatro niveles de la máquina, así como su base. Las columnas, postes

y soportes de la máquina se pintaron de negro. Finalmente, se colocaron bases y marcos

que contenían imágenes alusivas a la película en los diferentes niveles. Así mismo, el

profesor Josecarlos pintó un pene en el tubo negro de la máquina; este dibujo hace

referencia a una escultura que forma parte de una de las escenas más violentas de la

película.

Entre los arreglos finales, se colocaron barreras y redes para que las canicas

empleadas en la máquina no salieran disparadas de ésta. También se colocó papel celofán

transparente en uno de los lados de la máquina para evitar que el viento tirara alguna de

las piezas de domino y activara los mecanismos de la máquina.

A continuación, se muestran ilustraciones de la máquina terminada.

Finalmente, cabe mencionar que el desarrollo de este proyecto nos permitió

adquirir distintas habilidades, tales como el manejo de diversas máquinas y herramientas

para el maquinado de distintas piezas, aplicar conceptos físicos en situaciones reales,

optimizar materiales, aplicar distintos métodos y aportar diversas perspectivas en la

resolución de problemas concretos. También ganamos el trofeo al primer lugar, cinco

tablets, quinientos pesos y diplomas por ser el equipo más subordinado, ya que no éramos

capaces de instalar un mecanismo o modificar un paso sin la previa autorización de

nuestro compañero Aldo, capitán y Taishō de nuestro equipo.