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Edson Ivan Beltran Forero
Luis Felipe Arevalo Caro
César Andrés Molano Bautista
Bogotá D.C., junio de 2010
Departamento de Ingeniería Mecánica y MecatrónicaLínea de Investigación, Innovación y Desarrollo Tecnológico
XXVI MUESTRA DE MÁQUINAS Y PROTOTIPOS
TORQUIMETRO DIGITAL
ANTECEDENTES Y FUNDAMENTACIÓN
•Para iniciar con el desarrollo del proyecto primero seinvestigo las fuerzas que interactúan sobre un pernoprecargado y su importancia.
•Para reconocer que camino seguir en el desarrollo delproyecto fue necesario primero definir un inicio que fue elde entrevistar mecánicos que interactuaran contorquimetros ya fueran estos digitales, de trinquete, deaguja, etc.
• La financiación del proyecto es realizada por losintegrantes del grupo, nadie externo colaboro con ayudaseconómicas.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA DE DISEÑO
• ¿A quien?: Talleres minoristas de mantenimiento
automotriz, también integrantes de las grandes empresas
como por ejemplo concesionarios.
• ¿Qué y para qué? El usuario es el amo del torque que
desea utilizar.
• ¿Por qué?: precios altos y de difícil adquisición por parte
de pequeños mecánicos.
•¿Dónde y cuando? El prototipo será presentado
finalizando el primer semestre del año 2010.
REQUERIMIENTOS DEL CLIENTENecesidad Especificación Unidades/Formas de
medición
El torquímetro digital agiliza el tiempo
para colocar el valor del torque
deseado
Practicidad en el ingreso de
datos
Rapidez: segundos
Facilidad (subjetiva)
El torquímetro digital es más resistente
a las inclemencias del trabajo en el
taller.
Resistencia Psi, MPa
El torquímetro digital tiene buena
precisión.
Precisión Tolerancias pequeñas
El torquímetro digital tiene un mango
ergonómico
Ergonomía Comodidad (subjetiva)
El torquímetro digital avisa por medio
de una luz y un pito la llegada del
torque.
Mecanismo de aviso visual o
sonoro
Candelas (cd), decibeles (dB)
En el proceso de calibración del
torquímetro digital se verifican las
baterías y el torquímetro se apaga solo
después de un tiempo sin uso.
Ahorro de energía mW/h
El torquímetro digital maneja lb*ft y
Nm.
Versatilidad en sistemas de
medida
lb-ft, N-m
REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE
Con el torquímetro digital hay más
tiempo de uso antes de que se
descalibre
Tiempo de utilidad Horas, minutos, segundos
El torquímetro digital tiene una
memoria para los torques que más se
utilicen.
Almacenamiento de datos Tamaño de la memoria: bits
El torquímetro digital avisa cada 25%
de avance del torque deseado por
medio de cambios de luces.
Aviso de avance N-m, lb-ft
El torquímetro digital sirve para utilizar
como llave de torsión normal.
Versatilidad de uso N-m, lb-ft
El torquímetro digital tiene un peso
razonable
Ligereza Kg
El torquímetro digital tiene mango
extensible
Extensión de la herramienta cm, mm, in
El torquímetro digital esta realizado
con productos de venta en Colombia
fáciles de conseguir.
Accesibilidad en el mercado Pesos ($)
Necesidad Especificación Unidades/Formas de medición
ANÁLISIS DE LA COMPETENCIA
(BENCHMARKING)
Proto industrial tools Northern Industrial Snap-on
Craftsman Hazet KTC Kyoto tool
FUNCIONES:
DIAGRAMA DE DESCOMPOSICIÓN FUNCIONAL
GENERACIÓN DE CONCEPTOS:
VALORACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE
SOLUCIÓN GENERADAS
• La búsqueda interna fue algo complicado debido al poco conocimiento acercade sensores existentes en la industria y de tecnología cercana a nuestromercado colombiano. Debido a esto realizamos una lluvia de ideas en la quecada integrante fue dando una solución a las partes planteadas fueran estánviables o no ya que el tiempo para lanzar la idea lo reducimos.
•En la búsqueda externa si se obtuvo mas éxito ya que se encuentra buenacantidad de información acerca de los sensores y mecanismo que pueden servirpara un torquimetro digital.
GENERACIÓN DE CONCEPTOS:
VALORACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE
SOLUCIÓN GENERADAS
•Galga extensiometrica: es el sensor elegido debidoa su pequeño tamaño, buena cantidad deinformación, fácil adquisición y de precio bajo.
•El mecanismo elegido fue el de ratchet por mediode palanca para generar un torque cuando en suextremo se aplica una fuerza.
GENERACIÓN DE CONCEPTOS:
VALORACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE
SOLUCIÓN GENERADAS
PRESENTACIÓN DE LA ALTERNATIVA DE
DISEÑO GLOBAL DOMINANTE Y
JUSTIFICACIÓN
GENERACIÓN Y EVALUACIÓN DEL
PRODUCTO
PARTE MECANICA PARTE ELECTRONICA
Ratchet.
Camisa donde se aloja el
ratchet.
Visualización.
Sensado.
Adquisición del torque
deseado.
Sonido.
Control
GENERACIÓN Y EVALUACIÓN DEL
PRODUCTO
•Entre el componente estandarizado mas importante paranuestro proyecto tenemos el del mecanismo de ratchet yaque se consigue muy fácil y a un bajo precio mientras que sihubiera tocado realizarlo, tomaría bastante tiempo y muchomas dinero por el mecanizado especial que requeriría.
GENERACIÓN Y EVALUACIÓN DEL
PRODUCTO
• El material del cual esta hecho el ratchet es acero SAE 6150 laminadoy forjado que es especial para varillas que se utilizan para torsión.
• La caja que va a contener los dispositivos electrónicos será realizadacon fibra de vidrio material que resiste muy bien golpes que puedanocurrir por la manipulación de la herramienta protegiendo de estamanera los elementos electrónicos.
GENERACIÓN Y EVALUACIÓN DEL
PRODUCTO
• El sensado fue la función mas compleja de lograr debido a quela galga extensiometrica muestra ruido además que hay que tenergran cuidado con la instalación y protección de la galga en ellugar indicado.
DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA
• Fotografías:
DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA
• Funcionamiento:
DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA
• Aspectos de seguridad:
– No existen riesgos para la salud humana
(voltaje de operación y corrientes bajos).
• Aspectos de control:
– Encendido y apagado
– Ingreso de datos
– Unidades de medida
DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA
• Aspectos de ergonomia
APORTE Y VALOR SOCIAL DEL DISEÑO
• Medición del torque a través de lasmicrodeformaciones generadas en el ratchetsensadas por galgas extensiométricas.
•Facilidad de adquisición para pequeñasempresas.
ANÁLISIS ECONÓMICO
•Costos de diseño• Adquisición de sensores poco efectivos para elproyecto: 50 000 pesos.
ANÁLISIS ECONÓMICO
•Costos de materiales•Camisa y ratchet: 90 000 pesos.
•Galgas extensiométricas: 58 000 pesos.
•Componentes electrónicos: 50 000 pesos.
•Fibra de vidrio: 30 000 pesos.
•Mango: 20 000 pesos.
•Costos de fabricación:•Manufactura: 50 000 pesos.
•Costos de ensamble:
•Colocación de las galgas: 15 000 pesos (materiales)
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
•Se debe tener cuidado con el manejo de las galgas ya que el procesamiento de la señal puede complicarse más de la cuenta.
•El proceso de diseño requiere una constante reevaluación para tener en cuenta variaciones que puedan afectar positivamente el prototipo final.
•Es fundamental ofrecer soluciones que beneficien sectores de población marginados del mercado actual.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
•El desarrollo de este proyecto nos ha permitido afianzar y profundizar conocimientos adquiridos durante el transcurso de la carrera, y nos ha incitado a la investigación sobre todo de mercado, que tiene poco énfasis en el resto de asignaturas.
•A pesar de ofrecer mayor precisión, los torquímetros digitales no han tenido gran aceptación por ser más delicados que los análogos.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Y
HERRAMIENTAS DE INGENIERÍA
EMPLEADAS
•ULRICH KARL, EPPINGER STEVEN; Diseño y
desarrollo de productos, Enfoque Multidiciplinario.
Editorial McGraw-HILL. 2004.
•ULLMAN DAVID. The mechanical design process.
Editorial McGraw-HILL International editions. 1992.
•SCLATER, CHIRONIS, Mechanisms And Mechanical
Devices Sourcebook 3rd ed McGraw-Hil 2001.
•Patente: REYNERSTON John L. Digital Torque Wrench.
Junio 26 de 2006.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Y
HERRAMIENTAS DE INGENIERÍA
EMPLEADAS
• Patente: Hsuan-Sen Shiao. Torque-indicating wrench.
Agosto 16 de 2005.
•Patente: Rainone Michael D. Digital Beam Torque
Wrench. Mato 6 de 2008.
MUCHAS GRACIAS
EDSON IVÁN BELTRÁN FORERO ([email protected])
LUIS FELIPE ARÉVALO CARO ([email protected])
CÉSAR ANDRÉS MOLANO B. ([email protected])
