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LAS INGENIERÍAS EN COLOMBIA Brevísima Historia Denominaciones LAS PRIMERAS ESCUELAS DE INGENIERÍA EN EL MUNDO

En 1672 un constructor de fortalezas francés de apellido Vauban propuso la creación del Cuerpo de Ingenieros del Ejército diferenciándolos así, oficialmente, de los ingenieros civiles. La primera escuela de ingeniería civil se fundó en 1747 con el nombre de École des Ponts et Chaussées. En 1795, Napoleón autorizó el establecimiento de la École Polytechnique. El inglés John Smeaton fue el primero que se llamó a sí mismo ingeniero civil y fundó en 1818 el Instituto de Ingenieros Civiles de Gran Bretaña, que definió la ingeniería como “el arte de utilizar las fuerzas de la naturaleza para el uso y conveniencia del hombre”. Otras siguieron, tales como el Eidgenosse-siches Polytechnicum en Zúrich en 1855, las escuelas politécnicas en Delft en 1864, y otras en Chemnitz, Turín y Karlsruhe. En 1865 se fundó el Massachusetts Institute of Technology, el primero de su tipo en los Estados Unidos. Las primeras Por iniciativa de Juan del Corral, se inauguró en Medellín, en agosto de 1814, la Academia de Ingenieros Militares, que operó hasta 1815, dirigida por Francisco José de Caldas. Esta fue la primera Escuela Colombiana de Ingeniería. Documento: manuscrito elaborado por un alumno, con el título de "Lecciones de fortificación y arquitectura militar dictadas en la Academia de Ingenieros de Medellín por el Coronel de Ingenieros Francisco José de Caldas, de principios de octubre de 1814 a mediados de 1815"; estas son, al parecer, las primeras notas de una clase de ingeniería en Colombia y se tomaron en aulas de la naciente Universidad de Antioquia. La Escuela desapareció cuando Caldas fue llamado a Bogotá a crear una similar. Nacimiento de la Universidad Nacional de Colombia En 1864 José María Samper, antiguo radical, presentó un proyecto de Ley al Congreso, de lo que llamó Universidad Nacional de los Estados Unidos de Colombia. El gran paso definitivo en la fundación de la Universidad se dio cuando el 22 de septiembre de 1867 el Congreso expidió la Ley 66 que creó la Universidad Nacional de los Estados Unidos de Colombia. En 1868 se expidió el Estatuto Orgánico, se abrieron las primeras escuelas En su primer año de actividad la Universidad inició labores con las facultades de Artes y Oficios, Ingeniería, Medicina, Derecho y Ciencias Naturales, contó con 335 estudiantes y 45 profesores,

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DECRETO 792 DE 2001 ARTÍCULO 3o. DENOMINACIÓN ACADÉMICA DEL PROGRAMA. A) Denominaciones académicas básicas. Corresponden a los programas que derivan su identidad de un campo básico de la ingeniería. Estas denominaciones como tales no requerirán una sustentación. A esta categoría corresponden los programas de:

1. Ingeniería Agrícola. 2. Ingeniería Civil. 3. Ingeniería Eléctrica. 4. Ingeniería Electrónica. 5. Ingeniería Química. 6. Ingeniería Industrial. 7. Ingeniería de Sistemas o Informática. 8. Ingeniería Mecánica. 9. Ingeniería de Materiales (incluye Metalurgia). 10. Ingeniería de Telecomunicaciones. 11. Ingeniería Ambiental. 12. Ingeniería Geológica. 13. Ingeniería de Minas. 14. Ingeniería de Alimentos.

B) Denominaciones académicas que integran dos o más básicas: corresponden a los programas que

derivan su identidad de la combinación de dos o más campos básicos de la ingeniería. En la

información que presente la institución de educación superior deberá incluir una sustentación acerca

de la validez de la combinación propuesta, la cual será evaluada mediante un procedimiento de

carácter académico por parte del Consejo Nacional de Acreditación;

INGENIERÍA AGRÍCOLA La ingeniería agrícola es la profesión orientada a la planificación, gestión, diseño, evaluación, supervisión de proyectos de ingeniería, que promueve el desarrollo social y productivo de los sectores agrícola, pecuario, agroindustrial y energético, teniendo en consideración la conservación de los recursos naturales y del ambiente. Ingeniería Agrícola, Líneas de profundización Ingeniería de Postcosecha de productos agrícolas: Ingeniería de Riegos y Drenajes de tierras y cultivos: Mecanización Agrícola: Estructuras y construcciones rurales INGENIERÍA CIVIL La Ingeniería Civil, es la rama de la Ingeniería que aplica los conocimientos de Física, Química y Geología a la elaboración de infraestructuras, principalmente edificios, obras hidráulicas y de transporte, en general de gran tamaño y para uso público.

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Ingeniería Civil – Ramas Ingeniería Estructural La ingeniería estructural se encarga de estimar la resistencia mínima de elementos sometidos a cargas vivas, cargas muertas y cargas eventuales (sismos, vientos, nieve, etc.), procurando un estado de servicio mínimo al menor costo posible. Ingeniería Geotécnica La ingeniería geotécnica se encarga de estimar la resistencia entre partículas del manto terrestre de distinta naturaleza, granulometría, humedad, cohesión, y de las propiedades de los suelos en general, con el fin de asegurar la interacción suelo con la estructura. Además realiza el diseño de la fundación o soporte para edificios, puentes, etc.

Ingeniería Hidráulica (También conocida como ingeniería de recursos de agua) Diseño de canales y obras hidráulicas en general Ingeniería de Transporte e Infraestructura Vial Diseño y mantención de pavimentos Diseño de vías ciclistas urbanas Análisis de tráfico Diseño geométrico de carreteras Diseño de estacionamientos INGENIERÍA ELÉCTRICA La Ingeniería Eléctrica es una rama de la ingeniería, que usa la física y las matemáticas para generar, transportar, distribuir, comercializar y consumir la energía eléctrica. INGENIERÍA ELECTRÓNICA La ingeniería electrónica es el conjunto de conocimientos técnicos, tanto teóricos como prácticos que tienen por objetivo la aplicación de la tecnología electrónica para la resolución de problemas prácticos. La electrónica es una rama de la física que estudia del comportamiento de las cargas eléctricas en los diferentes materiales y elementos como los semiconductores. INGENIERÍA QUÍMICA La Ingeniería Química es la rama de la ingeniería que se ocupa de la aplicación de las ciencias naturales (ej. química y física), y las matemáticas, al proceso de convertir las materias primas o los productos químicos en formas más útiles o más valiosas. Así como producir los materiales útiles, la ingeniería química también se refiere a diseñar nuevos materiales y técnicas valiosas. "La diferencia entre la ingeniería química y la química puede ser ilustrada considerando el ejemplo de producir el jugo de naranja. Un químico que trabaja en el laboratorio investiga y descubre una multiplicidad de caminos para extraer el jugo de una naranja. El mecanismo más simple encontrado es cortar la naranja por la mitad y exprimir la naranja usando un exprimidor manual. Un acercamiento más complicado encuentra que es pelar y después machacar la naranja y recoger el jugo.

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Una compañía entonces comisiona a un ingeniero químico diseñar una planta para fabricar varias miles de toneladas de jugo de naranja por año. El ingeniero químico investiga todos los métodos disponibles para hacer el jugo de naranja y los evalúa según su viabilidad económica. Aunque el método de extracción manual es simple, no es económico emplear a miles de personas para sacar el jugo manualmente de las naranjas. Así, se utiliza otro proceso -- más barato -- (posiblemente la técnica de 'la cáscara y agolpamiento '). El método más fácil de fabricación en un banco del laboratorio no será necesariamente el método más económico para una instalación fabril."

INGENIERÍA INDUSTRIAL

La ingeniería industrial es el área de la ingeniería que aborda el diseño, implantación y mejora de los sistemas integrados, generalmente en el ámbito industrial y/o empresarial. La ingeniería industrial emplea conocimientos y métodos de las ciencias matemáticas, físicas, sociales, etc. de una forma amplia y genérica, para determinar, diseñar, especificar y analizar los sistemas (en sentido amplio del término), y así poder predecir y evaluar sus resultados. Ingeniería de Sistemas o informática Rama de la ingeniería que consiste en la aplicación de los fundamentos de las ciencias computacionales, la electrónica y la ingeniería de software, para el desarrollo de soluciones integrales de cómputo y comunicaciones, capaces de procesar información de manera automática. En el mundo anglosajón no existe una carrera equivalente, siendo los estudios de Computer Science, Software Engineering, Hardware Engineering, Information Systems y Computer Engineering los que más se asemejan a ésta. INGENIERÍA MECÁNICA Ingeniería Mecánica –subdisciplinas La siguiente es una lista de algunas sub disciplinas dentro de la Ingeniería Mecánica. Estos temas pueden ser considerados como especializados ya que no hacen parte de un programa típico de pregrado en Ingeniería Mecánica, o requiere un nivel superior al pregrado para su utilidad.

• Acoustical engineering Ingeniería Acústica • Aerospace engineering Ingeniería Aeroespacial • Alternative energy Energías alternativas • Automotive engineering Ingeniería Automovilística • Biomedical engineering Ingeniería Biomédica • Computer-aided engineering Ingeniería Asistida por computadora • Design optimization Optimización del diseño • Heating, ventilation, and air conditioning

(HVAC) Calefacción, ventilación, y aire acondicionado (HVAC)

• Marine engineering Ingeniería Marítima • Nanotechnology Nanotecnología • Nuclear engineering Ingeniería Nuclear • Piping Tuberías y conducción de fluidos • Power generation Generación de energía • Engineering-based programming Programación dirigida a la ingeniería

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Ingeniería Metalúrgica – De Materiales La ingeniería metalúrgica se encarga de la utilización de los metales para realizar productos útiles al hombre. Se realizan aleaciones metálicas para forma diferentes productos que serán utilizados en la inmensa gama del mercado. La ciencia de materiales implica investigar la relación entre la estructura y las propiedades de los materiales. Por el contrario, la ingeniería de materiales se fundamenta en las relaciones propiedades-estructura y diseña o proyecta la estructura de un material para conseguir un conjunto predeterminado de propiedades. INGENIERÍA DE TELECOMUNICACIONES La Ingeniería de Telecomunicaciones es una rama de la Ingeniería, que resuelve problemas de transmisión y recepción de señales e interconexión de redes. El término telecomunicación se refiere a la comunicación a distancia. Esto incluye muchas tecnologías, como radio, televisión, teléfono, comunicaciones de datos y redes informáticas. INGENIERÍA AMBIENTAL La Ingeniería Ambiental es la rama de la ingeniería que estudia los problemas ambientales de forma integrada, teniendo en cuenta sus dimensiones ecológicas, sociales, económicas y tecnológicas, con el objetivo de promover un desarrollo sostenible o desarrollo sustentable. INGENIERÍA GEOLÓGICA La Ingeniería Geológica es la ingeniería que aborda el cálculo y el diseño de la interacción terreno-estructura así como el estudio en construcciones civiles, en riesgos naturales y el medio ambiente. Bell (1992) define la Ingeniería Geológica como la aplicación de la Geología a la ingeniería práctica o, dicho de otro modo, es la disciplina encargada de estudiar todos los factores geológicos que intervienen en la localización, diseño, construcción y mantenimiento de los trabajos de ingeniería. INGENIERÍA DE MINAS La Ingeniería de Minas es la profesión adquirida mediante estudios universitarios de carácter técnico, sobre los trabajos relacionados con el ámbito de la Minería. Un ingeniero de minas tiene los conocimientos específicos para su especial aplicación al aprovechamiento de los recursos naturales de la Tierra, aplicación de los mismos en la construcción de los materiales necesarios para el desarrollo de la sociedad actual y futura; así como la creación y manejo adecuado de las fuentes de energía. Todo ello manteniendo el equilibrio con la naturaleza. INGENIERÍA DE ALIMENTOS La Ingeniería de Alimentos tiene como función la transformación de materias primas de consumo humano en productos con una vida útil más prolongada fundamentada en la comprensión de fenómenos de la química de los alimentos, la Biología y la Física.

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Esto se realiza con distintos fines, siendo el más importante que estas materias primas puedan conservarse el mayor tiempo posible, sin que pierdan su valor nutritivo, reducción de costos cuando se trata de transporte; deshidratación es el ejemplo más común: leche, frutas. Ingeniería de Alimentos – Campos

- Operaciones de transporte de cantidad de movimiento - Operaciones de transferencia de calor - Simulación y control de procesos - Ingeniería de procesos - Operaciones de separación (u operaciones unitarias) o de transferencia de masa - Química de los alimentos - Microbiología industrial - Biología

Ingeniería Mecatrónica Actualmente existen diversas definiciones de Mecatrónica, dependiendo del área de interés del proponente. En particular, la UNESCO define a la Mecatrónica como: "La integración sinérgica de la ingeniería mecánica con la electrónica y el control inteligente por computadora en el diseño y manufactura de productos y procesos".

El término "Mecatrónica" fue introducido por primera vez en 1969 por el ingeniero Tetsuro Mori, trabajador de la empresa japonesa Yaskawa.

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EELL EENNFFOOQQUUEE IINNGGEENNIIEERRIILL PPAARRAA LLAA RREESSOOLLUUCCIIÓÓNN DDEE PPRROOBBLLEEMMAASS

El Diseño Mecánico

LLaa nnaattuurraalleezzaa ddeell ddiisseeññoo eenn iinnggeenniieerrííaa

� Problemas estructurados

“Dados A, B, C y D, hallar E”. Se elaboran para elucidar un concepto o conceptos relacionados con un tema específico y la mayoría

de veces pedagógico. Se encuentran con frecuencia en los libros de texto.

� Problemas No Estructurados “Lo que se necesita es un “cosa” para introducir este “cosiámpiro” en este “hueco” durante el tiempo

necesario para la llegada de este “pispirispis”. Son los problemas reales que se encuentran en la práctica del profesional de ingeniería. Un estudiante o egresado de ingeniería buscará en vano en los libros de texto solución a este tipo de

problemas

El síndrome de la hoja en blanco

La solución a este problema es:

� La primera tarea (más importante) será entonces:

EEll mmééttooddoo ddee iinnggeenniieerrííaa::

� No es una lista de pasos seguros a seguir para la solución de un problema. PERO………

� Se recomienda seguir unos PASOS que ayudan a la solución de un problema.

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No es una lista de pasos seguros a seguir para la solución de un problema.

Se recomienda seguir unos PASOS que ayudan a la solución de un problema.

Se recomienda seguir unos PASOS que ayudan a la solución de un problema.

EEll mmééttooddoo ddee iinnggeenniieerrííaa -- SSeeggúúnn

1. IDENTIFICACIÓN DE LA NECESIDAD

Este primer paso se realiza por el jefe o por el jefe:

El Enunciado de una necesidad puede ser: “Se necesita una mejor cortadora de césped”.

22.. RREECCOOPPIILLAACCIIÓÓNN DDEE LLAA IINNFF

Depende de la naturaleza

� Algoritmos o metodologías de cálculo.� Dibujos, planos, esquemas, mapas, etc. � Resultados de experimentos de laboratorio � Teorías o hipótesis científicas.� Patentes.

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PPaauull HH.. WWrriigghhtt

NECESIDAD

Este primer paso se realiza por el jefe o por el jefe:

“Lo que se necesita es……”

puede ser: “Se necesita una mejor cortadora de césped”.

FFOORRMMAACCIIÓÓNN NNEECCEESSAARRIIAA

Depende de la naturaleza del problema y pueden ser:

Algoritmos o metodologías de cálculo. Dibujos, planos, esquemas, mapas, etc. Resultados de experimentos de laboratorio - Mediciones físicas o valores de variablesTeorías o hipótesis científicas.

puede ser: “Se necesita una mejor cortadora de césped”.

Mediciones físicas o valores de variables

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� Estándares o normas. � Resultados de encuestas. � Información comercial.

A esta información se puede acceder por varias vías: � Expertos y colegas – viejos archivos de la empresa. � Investigación bibliográfica : Bibliotecas, bases de datos, Internet � Visitas a empresas, museos, almacenes, distribuidores. El análisis de la información puede describirse en tres fases: 1) Localizar, discriminar y seleccionar entre fuentes diversas la información que es útil para atender una pregunta o necesidad de información. Es decir, descomponer bloques de información para extraer de ellos únicamente lo que se necesita para alcanzar un objetivo determinado. 2) Leer, entender, comparar y evaluar la información seleccionada para verificar si es coherente, pertinente, suficiente e imparcial; si existen sobre ella planteamientos o puntos de vista contrarios entre uno o más autores; y si los conceptos fundamentales se explican con la claridad y profundidad suficientes, o si es necesario buscar más información. 3) Expresar conclusiones o respuestas a la pregunta o necesidad de información que se pretendía resolver.

Claves para un buen planteamiento de un problema: “Un problema definido de manera adecuada es un problema parcialmente resuelto” (Pearson).

1. Las necesidades establecidas deben ser reales

Análisis preliminar del mercado – La solución puede ya existir y por lo tanto sólo deben elaborarse unos Términos de Referencia para la contratación o adquisición de la solución.

2. En la medida de lo posible el problema debe definirse en términos objetivos, haciendo uso de

indicadores y variables físicas

“Diséñese un sistema de atenuación de energía que controle la energía de choque de un automóvil que viaja a una velocidad alta en el momento del impacto. El dispositivo debe ser corto y económico de construir. La desaceleración no debe causar daño al conductor.”

“Diséñese un sistema de atenuación de energía que controle la energía de choque de un automóvil de 1200 kg que viaja a 95 km/h en el momento del impacto. El dispositivo no debe tener una longitud mayor de 3 m y no debe costar más de 10.000 dólares por unidad. La desaceleración no debe exceder las 6 g.”

¿Peor? ¿Mejor?

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3. El problema no debe restringirse en exceso. Las restricciones pueden volver imposible la solución desde el punto de vista de las leyes de la naturaleza (Leyes de Newton, por ejemplo), como en el planteamiento de la izquierda.

“Diséñese un sistema de atenuación de energía que controle la energía de choque de un automóvil de 1200 kg que viaja a 95 km/h en el momento del impacto. El dispositivo no debe tener una longitud mayor de 3 m y no debe costar más de 10.000 dólares por unidad. La desaceleración no debe exceder las 6 g.”

“Diséñese un sistema de atenuación de energía que controle la energía de choque de un automóvil que viaja a una velocidad alta en el momento del impacto. El dispositivo debe ser corto y económico de construir. La desaceleración no debe causar daño al conductor.”

¿Esto es posible?

Términos de Referencia (ToR) es el documento de partida para el diseño de los edificios o complejos industriales, la construcción de un dispositivo técnico (aparato, maquinaria, etc.) o la realización de trabajos de investigación (TIC).

Definen: � Visión, objetivos, alcance y resultados (qué debe ser alcanzado). ¿Qué? � Componentes, roles y responsabilidades (quién tomará parte en ello). ¿Quién? � Recursos, finanzas y planificación de calidad (cómo será alcanzado). ¿Cuánto? � Desglose del trabajo y calendarización (cuándo será alcanzado). ¿Cuándo? � Factores de éxito/riesgos y restricciones. ¿Qué no y que sí?

Ejemplo de unos Términos de Referencia:

• Visión, objetivos, alcance y resultados (qué debe ser alcanzado).

• Componentes, roles y responsabilidades (quién tomará parte en ello).

• Recursos, finanzas y planificación de calidad (cómo será alcanzado).

• Desglose del trabajo y calendarización (cuándo será alcanzado).

• Factores de éxito/riesgos y restricciones.

Sistema de atenuación de energía de choque de un automóvil a velocidad máxima

• Disipador de energía hidráulico – (amortiguadores) y piezas deformables de reposición en PVC.

• Para la investigación, diseño desarrollo de producto, por parte del IISACol se invertirán 500.000 del FSP.

Especificaciones: • Capacidad de absorción de energía:

260 kJ. • Longitud: 2,8 m • Desaceleración máxima 60 m/s^2

Restricciones: • Cumplir con normas ANSI TS285 /

TS286 • Costo máximo de venta 10000

dólares/unidad

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3. BÚSQUEDA DE SOLUCIONES CREATIVAS El desarrollo de una solución puede ser fruto de:

� Creatividad – Un esfuerzo subconsciente

� Innovación – Un esfuerzo consciente

Algunas técnicas de Búsqueda de soluciones creativas • Lluvia de ideas • Listado de Características • Técnica de Relación Forzada • Análisis Morfológico Lluvia de Ideas Consiste en una reunión entre seis y doce personas que de manera espontánea proponen ideas:

� Se deben alentar todas las ideas incluso aquellas aparentemente impracticables.

� Se hace un esfuerzo por generar la mayor cantidad posible de ideas.

� Se debe animar a combinar las ideas de otros o traten de mejorarlas.

� No se permite someter las ideas a crítica o evaluación.

� Se sugiere que los participantes sean de diferentes áreas

� Se debe incluir también personas con poca experiencia

� Las sesiones, por lo general, no duran más de una hora

Las ideas son evaluadas posteriormente: - Por el mismo grupo - Por otro grupo - Por un individuo experto

Listas de Verificación – Scamper (Scamper significa "carrera rápida", "huida precipitada”)

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Scamper es una lista de verificación (ckecklist) generadora de ideas basada en verbos de acción que sugieren cambios a un producto existente, servicio o proceso.La idea que hay detrás esta lista de verificación es que un producto, servicio, o proceso existentes, tanto si son propios como si son de la competencia, se pueden mejorar si uno aplica una serie de verbos y preguntas relacionadas y persigue las respuestas para ver donde le llevan. S = Sustituir? (Substitute?) C = Combinar? (Combine?) A = Adaptar? (Adapt?) M = Magnificar? (Magnify?) Modificar (Modify?) P = Poner-le otros usos? (Put to other uses?) E = Eliminar? (Eliminate?) o Minimizar? (Minify?) R = Reorganizar? (Rearrange?), Invertir? (Reverse?)

Payload capacity 30 tonnes Series BELAZ–7540

Payload capacity 45 tonnes Series BELAZ–7547

Payload capacity 130 tonnes Series BELAZ–7513

Payload capacity 200–220 tonnes Series BELAZ–7530

Técnica de relación Forzada � Se selecciona el elemento constante de la relación forzada – puede ser el producto a diseñar � En seguida se enfoca la atención en algún otro elemento escogido al azar. � Se establece una relación forzada entre los dos elementos. � Se elabora una lista de asociaciones.

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Ejemplo � Elemento constate: cortadora de hierba

� Elemento al azar: rueda de automóvil

- Una cortadora redonda - Una cortadora de ruedas de goma - Una cortadora que rueda - Una cortadora con llantas neumáticas - Una cortadora con frenos - Una cortadora que no se detiene - Etc. Análisis Morfológico Otros nombres: Caja morfológica, Morfología, Caja de las Ideas. � El Análisis Morfológico es un método analítico-combinatorio creado en 1969 por Fritz Zwicky,

astrónomo del California Institute of Technology (Caltech). � Su objetivo es resolver problemas mediante el análisis de las partes que lo componen. � Se basa en la concepción que cualquier objeto del nuestro pensamiento está compuesto o

integrado por un cierto número de elementos y en la consideración que estos tienen identidad propia y pueden ser aislados.

� Por tanto, parte de una Lista de atributos para generar nuevas posibilidades. El método tiene 3 etapas claramente diferenciadas: � El análisis � La combinación � La búsqueda morfológica Los pasos a seguir son los siguientes: � Escoger el problema a resolver � Analizar que atributos (o elementos, o parámetros) lo componen. � Analizar las variantes o alternativas posibles de cada atributo. � Combinar, haciendo todas las combinaciones posibles, � Búsqueda morfológica, que consiste en analizar combinaciones y ver sus posibilidades

creativas.

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1° paso: Escoger el problema a resolver, � situación u objeto a mejorar, etc.

2° paso: Analizar que atributos (o elementos, o parámetros) lo componen. � Los atributos pueden referirse a partes físicas, procesos, funciones, aspectos estéticos, etc. � Es conveniente seleccionar los atributos relevantes. Michalko propone la pregunta "¿Sin este

atributo, el problema continuaría existiendo?" para determinar si es relevante o no. 3° paso: Analizar las variantes o alternativas posibles de cada atributo.

4° paso: Combinar, haciendo todas las combinaciones posibles, cogiendo cada vez una variante de cada atributo. El número total de combinaciones posibles se denomina "producto morfológico". Supongamos que en el paso 2 hemos encontrado 3 atributos:

A, B y C.

Supongamos: � que el atributo A tiene 3 variantes (A1, A2 y A3), � el B también tiene 3, (B1, B2 y B3) � y el C tiene 2 (C1 y C2). � El producto morfológico es el conjunto de todas las combinaciones posibles

PM = 3 x 3 x 2 = 18.

A1-B1-C1 A1-B1-C2 A1-B2-C1 A1-B2-C2 A1-B3-C1 A1-B3-C2

A2-B1-C1 A2-B1-C2 A2-B2-C1 A2-B2-C2 A2-B3-C1 A2-B3-C2

A3-B1-C1 A3-B1-C2 A3-B2-C1 A3-B2-C2 A3-B3-C1 A3-B3-C2

5° paso: Búsqueda morfológica, que consiste en analizar combinaciones y ver sus posibilidades creativas. Se puede hacer de dos maneras: � Al azar: se escoge al azar una variante de cada atributo. Una manera de hacerlo es disponer

tantos recipientes como atributos y en cada uno poner papelitos con sus variantes. Se coge un papelito de cada recipiente y se analiza la combinación. Después se vuelven a poner los papelitos en su recipiente de origen y se repite la operación.

� Por enumeración ordenada: consiste en enumerar todas las combinaciones posibles, tal como hemos hecho en el punto 4, y analizarlas todas sistemáticamente.Si el número de variantes es elevado, el número de combinaciones puede volverse inmanejable. Una simplificación que suele hacerse es eliminar aquellas combinaciones parciales de dos o más variantes que se consideren inviables y en consecuencia, eliminar todas las que de ellas se derivarían.

Ejemplo: Objetivo: mejorar un libro de texto.

¿Cuáles son los atributos actuales de un libro de texto? � medida/forma � encuadernación

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� tapa � páginas � Método de mercadeo � imágenes Caja morfológica

medida/ forma encuadernación tapa páginas Método de mercadeo imágenes

pequeña Carpetas de anillos dura grandes barato fotos

grande cosido papel pequeñas caro dibujos

alargada espiral plástico satinadas dos precios de colores

redonda a la izquierda ninguna gruesas normal hologramas

muy pequeña por arriba delgada cantos redondeados por fascículos simbólicas

Haciéndolo al azar podríamos escoger la combinación 1-2-3-4-5-1, Búsqueda Morfológica

� Esto nos puede sugerir un libro de texto pequeño que quepa en el bolsillo, lo que permitiría que los alumnos pudiesen llevar el libro de texto encima más fácilmente y estudiar en cualquier tiempo muerto.

� Que fuese cosido y con las tapas de plástico nos continua sugiriendo un libro fuerte, apto para mucho trote.

� La opción de hacerlo por fascículos que inicialmente está pensado como un atributo de precio (para pagar los libros de texto a plazos), también podría llevarnos a pensar en libros menos voluminosos y, por tanto, más fáciles de llevar encima. Indirectamente también seria una forma de aligerar las maletas que los niños llevan con exceso de peso.

� El hecho de tener fotos, ¿qué podría aportar en este contexto? ¿Libros muy visuales? ¿Que los conocimientos entren mucho por la vista? Tal vez este atributo no nos sugiera ninguna idea novedosa o no encaje con el diseño que nos ha ido saliendo.

4. PASO DE LA IDEA A LOS DISEÑOS PRELIMINARES. - Se descartan las ideas que no funcionan - Las ideas que prometen se moldean y modifican: • Se realizan bocetos conceptuales • Se hacen planos funcionales preliminares • Se plantean las especificaciones de los materiales.

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Se dibujan bocetos conceptuales o planos preliminares

Se hacen planos funcionales preliminares

- Se plantean las especificaciones de los materiales Las posibles fuentes: En este sitio de Internet se pueden consultar las propiedades de los materiales de ingeniería http://www.matweb.com

Manuales de propiedades de los materiales (ASTM, AISI, etc.)

Los diseños pueden evolucionar a través del análisis o de la síntesis.

Análisis: división de un todo en las partes que lo conforman para estudiarlas en forma individual. Síntesis: combinación de hechos principios o leyes para obtener un resultado deseado

Ejemplo:

¿Cuál es la tarea de análisis de un mecanismo?dimensiones y propiedades cinemáticas del eslabón de entrada, se hallan las propiedades cinemáticas de los

eslabones y juntas.

¿Cuál es la tarea de síntesis de un mecanismo?

posiciones, velocidades y aceleraciones (propiedadescinemáticas) del eslabón de salida, hallar las dimensiones y

propiedades cinemáticas del eslabón de entrada

¿De un poema? Para realizar los diseños los ingenieros dependen de los modelos (modelos científicos).

� Modelo: Descripción simplificada de un sistema o proceso de ingeniería que puede usarse

como apoyo para en el análisis o en el diseño (síntesis).

� Comúnmente se usan tres tipos de modelos:- Modelos analíticos o matemáticos- Modelos de simulación - Modelos físicos

Modelo matemático

� Consiste en una ecuación o grupo de ecuaciones que representan un sistema físicoEjemplo:

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división de un todo en las partes que lo conforman para estudiarlas en forma individual.

combinación de hechos principios o leyes para obtener un resultado deseado

¿Cuál es la tarea de análisis de un mecanismo? – Dadas las dimensiones y propiedades cinemáticas del eslabón de entrada, se hallan las propiedades cinemáticas de los

eslabones y juntas.

¿Cuál es la tarea de síntesis de un mecanismo? – Dadas las posiciones, velocidades y aceleraciones (propiedades

cinemáticas) del eslabón de salida, hallar las dimensiones y propiedades cinemáticas del eslabón de entrada

Para realizar los diseños los ingenieros dependen de los modelos (modelos científicos).

Descripción simplificada de un sistema o proceso de ingeniería que puede usarse como apoyo para en el análisis o en el diseño (síntesis).

Comúnmente se usan tres tipos de modelos: Modelos analíticos o matemáticos

Consiste en una ecuación o grupo de ecuaciones que representan un sistema físico

Se denomina esfuerzo (tensión) la fuerza interior (en este caso N), correspondiente a la unidad de superficie en un punto de un sección dada. Para el caso de tracción axial, que nos ocupa, el esfuerzo está determinado por la ecuación.

donde: σ es el esfuerzo normal [N/m2], N es la fuerza axial [N] y A es el área de la sección [m2]

Para realizar los diseños los ingenieros dependen de los modelos (modelos científicos).

Descripción simplificada de un sistema o proceso de ingeniería que puede usarse

Consiste en una ecuación o grupo de ecuaciones que representan un sistema físico .

(tensión) la fuerza interior (en este ), correspondiente a la unidad de superficie en un

Para el caso de tracción axial, que nos ocupa, el esfuerzo está determinado por la

Modelos de simulación

� Cuando se estudian sistemas complejos los ingenieros emplean a menudo simulación por computadora. Comúnmente se llaman sistemas CAE (Ingeniería asistida por computadora), y realizan las siguientes tareas:

Modelos de simulación : Modelado

Modelado sólido – filosofía

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Cuando se estudian sistemas complejos los ingenieros emplean a menudo . Comúnmente se llaman sistemas CAE (Ingeniería asistida por

computadora), y realizan las siguientes tareas:

Modelado sólido – objetivos

Cuando se estudian sistemas complejos los ingenieros emplean a menudo modelos de . Comúnmente se llaman sistemas CAE (Ingeniería asistida por

Modelado sólido – Ensambles

Elementos finitos El método de los elementos finitos (FEM en inglés) es un método numérico muy general para la resolución de ecuaciones diferenciales.

El método se basa en dividir el cuerpo, estructura o dominio (medio continuo) —sobre el que están definidas ciertas ecuaciones integrales que caracterizan el comportamiento físico del problema— en una serie de subdominios denominados «elementos finitos». Dentro de cada elemento se distinguen una serie de puntos representativos llamados «nodos». El conjunto de nodos considerando sus relaciones de adyacencia se llama «malla».

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El método de los elementos finitos (FEM en inglés) es un método numérico muy general para la resolución de ecuaciones diferenciales.

en dividir el cuerpo, estructura sobre el que están

definidas ciertas ecuaciones integrales que caracterizan el comportamiento físico del

en una serie de subdominios

mento se distinguen una serie de puntos representativos llamados «nodos». El conjunto de nodos considerando sus relaciones

El método de los elementos finitos (FEM en inglés) es un método numérico muy general para la

Software de elementos finitos- tipos de tareas

Software de elementos finitos – Secuencia de

Modelado y Mallado

Cálculo y visualización de resultados Software de simulación dinámica Los sistemas multicuerpo (multibody) se utilizan para modelar el cuerpos rígidos o flexibles interconectados, que pueden experimentar desplazamientos de translación y rotación grandes.

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Secuencia de planteamiento y resolución

Cargas y restricciones

Cálculo y visualización de resultados

Software de simulación dinámica – Sistemas multicuerpo (multibody)

Los sistemas multicuerpo (multibody) se utilizan para modelar el comportamiento dinámico de los cuerpos rígidos o flexibles interconectados, que pueden experimentar desplazamientos de translación

Cargas y restricciones

comportamiento dinámico de los cuerpos rígidos o flexibles interconectados, que pueden experimentar desplazamientos de translación

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Básicamente, el movimiento de cuerpos es descrito por su comportamiento cinemático. Los resultados dinámicos del comportamiento se obtienen del equilibrio de fuerzas aplicadas y al cambio del momentum.

Software de simulación multicuerpo – Secuencia de planteamiento y resolución

Creación e importación de sólidos

Ensamble, pares cinemáticos, restricciones,

fuerzas

Mediciones de las variables

Modelos físicos

� En ingeniería los modelos físicos, por contraposición a los modelos matemáticos son construcciones en escala reducida o simplificada de obras, máquinas o sistemas de ingeniería para estudiar en ellos su comportamiento y permitir así perfeccionar los diseños, antes de iniciar la construcción de las obras u objetos reales.

� A este tipo de modelo se le suele llamar también modelo reducido o modelo simplificado.

Ejemplos:

Modelo a escala de una vertiente. Por este medio pueden ser determinado el carácter de las fuerzas sobre las estructuras ingenieriles.

Los modelos físicos como los modelos a escala “soplados” en los túneles de viento ayudan a determinar los factores experimentales presentes en los modelos matemáticos. Ej.:

Donde p - presión del viento en kg/m2 K - factor de forma V – velocidad del viento en m/s

5. EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE LA SOLUCIÓN ÓPTIMA

- La forma más directa de evaluar un producto es desarrollar un prototipo y simplemente probar

su operación.

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Modelo a escala de una vertiente.

Por este medio pueden ser determinado el las fuerzas sobre las estructuras

Los modelos físicos como los modelos a escala “soplados” en los túneles de viento ayudan a determinar los factores experimentales presentes

EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE LA SOLUCIÓN ÓPTIMA

La forma más directa de evaluar un producto es desarrollar un prototipo y simplemente probar

La forma más directa de evaluar un producto es desarrollar un prototipo y simplemente probar

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- Sin embargo ninguna idea debería evaluarse exclusivamente sobre la base de un prototipo o de una prueba.

Métodos indirectos de evaluación

� Modelos físicos � Modelos matemáticos � Simulación (prototipos virtuales). � Uso del CAE : CAD CAE CAM

(¿Qué quieren decir estas siglas?) Evaluaciones formales - necesidad

� Además de las evaluaciones ingenieriles de un dispositivo o sistema a menudo se necesitan

evaluaciones más formales y estructuradas. � Especialmente en los proyectos de obras públicas, ya que deben ser evaluados desde el punto

de vista de grupos en competencia o conflicto. Análisis económico Estos análisis intentan comparar los beneficios públicos de las obras con los costos de su suministro o ejecución. Pueden ser:

1. Determinación de la factibilidad de un proyecto (que los fondos puedan obtenerse). 2. Comparación de diseños alternativos. (licitaciones – pujas y subastas ) 3. Determinación de la prioridad de construcción de un grupo de proyectos (Planes de desarrollo). 4. Evaluar características específicas de un diseño. (valor actual – valor futuro)

Otras Técnicas de evaluación

� Las obras de ingeniería pueden tener efectos en la población y el medio ambiente. � Normalmente implican la clasificación de proyectos alternativos en una escala basada en

criterios predeterminados. � La calificación puede ser hecha por expertos o por ciudadanos afectados

Ejemplo – Se desea implantar un nuevo sistema de transporte colectivo Objetivos:

1. El sistema debe ser económico 2. La reubicación de personas debe ser mínima 3. Alto nivel de comodidad y eficiencia 4. La zona Centro debe ser muy accesible 5. El sistema debe ser accesible a ciudadanos de bajos recursos.

Para obtener una estimación de cada objetivo se seleccionaron los siguientes criterios.

1. Relación costo – beneficio 2. Número de personas reubicadas 3. Factor de carga en horas pico 4. Índice de accesibilidad de las zonas centrales 5. Índice de accesibilidad para personas de bajos ingresos.

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Efectividad

posible Valoración

Plan A Valoración

Plan B Valoración

Plan C

Relación costo – beneficio 40 35 25 30

Número de personas reubicadas 20 10 20 5

Factor de carga en horas pico 20 10 15 3

Índice de accesibilidad de las zonas centrales 10 3 5 10

Índice de accesibilidad para personas de bajos ingresos. 10 2 10 8

100 60 75 56

Se escogió el Plan B por ser el que más correspondía a los objetivos

6. PREPARACIÓN DE INFORMES, PLANOS Y ESPECIFICACIONES Una vez elegido el diseño idóneo se les debe presentar a las personas que deben aprobarlo, apoyarlo y llevarlo a la realidad. Esta comunicación se hace a través de un informe, un conjunto de planos y especificaciones. La normatividad colombiana para la presentación de planos

� El lenguaje de los ingenieros es el lenguaje gráfico – los planos � Se hace mucho énfasis en desarrollar las competencias gráficas en los ingenieros. � El lenguaje gráfico es un lenguaje simbólico, por lo tanto está estrictamente normado

Compendio de Dibujo Técnico ICONTEC

� NTC 1580 Dibujo técnico. Escalas � NTC 1594 Dibujo técnico. Terminología � NTC 1687 Dibujo técnico. Formato y plegado de los dibujos � NTC 1722 Dibujo técnico. Tolerancia de dimensiones lineales y angulares � NTC 1777 Dibujo técnico. Principios generales de presentación � NTC 1831 Tolerancias geométricas. Tolerancias de forma, orientación, localización y alineación.

Generalidades, definiciones, símbolos e indicaciones en dibujos � NTC 1832 Dibujo técnico. Representación convencional de engranajes � NTC 1833 Documentación técnica de productos. Resorte. Parte 1: Representación simplificada � NTC 1912 Documentación técnica de producto. Vocabulario. Parte 1. Términos relacionados con dibujos

técnicos. Generalidades y tipos de dibujos � NTC 1914 Dibujo técnico. Rotulado de planos � NTC 1957 Dibujo técnico. Método para indicar la textura de las superficies � NTC 1960 Dibujo técnico. Dimensionamiento-principios generales. Definiciones. Métodos de ejecución e

indicaciones especiales

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� NTC 1993 Dibujo técnico. Tornillos roscados y partes roscadas parte 1. Convenciones generales � NTC 2048 Dibujo industrial. Orificios de centrado. Representación simplificada y designación � NTC 2058 Dibujo técnico. Lista de ítems � NTC 2099 Dibujo técnico. Referencia de ítems � NTC 2130 Dibujo técnica. Tolerancias geométricas. Referencias y sistemas de referencias para

tolerancias y geométricas � NTC 2527 Documentación técnica de productos. Escritura. Alfabeto latín, número y signos � NTC 2528 Documentación técnica de productos. Signos diacríticos y particulares del alfabeto latín � NTC 2529 Dibujo técnico. Tolerancias geométricas, tolerancia de forma, orientación, posición y

desarrollo, principios y métodos de verificación

7. PUESTA EN PRÁCTICA DEL DISEÑO Luego de los planos y la documentación el diseño no ha terminado. La fase final es la ejecución, el proceso de producir o construir el dispositivo físico, producto o sistema. Los ingenieros deben planificar y estar al tanto de la producción y ejecución de los proyectos. Por supuesto hay ramas de la ingeniería que se dedican a estos procesos y para ellos ésta no es la fase final. Esta es la culminación del proceso de diseño, la fase más satisfactoria de todas. Fin del documento