Criterios de Diseño en Ingeniería Industrial: Dimensiones, Materiales y Esfuerzos

Criterios Dimensionales

Criterio general:

1. Según especificaciones.
2. Menores posibles.

Condicionantes o excepciones:

• Resistencia de materiales.
• Montaje.
• Mantenimiento.
• Usabilidad y ergonomía.

Pesos e Inercias

Criterio general:

1. Menores posibles, tanto por peso como por inercia de piezas móviles.

Problemas:

• Motorizaciones más potentes.
• Movimientos oscilantes, descentrados, etc. => Vibraciones.

Condicionantes o excepciones:

• Contrapesos => menores fuerzas y pares.
• Volantes de inercia => Absorción de fuerzas irregulares.

Materiales

Criterio general:

1. Según especificaciones: Transparencia, fragilidad, dureza, corrosión, térmicas…
2. Propiedades mecánicas => Tenacidad.
3. Más ligeros posibles.
4. Facilidad de fabricación.

Esfuerzos Mecánicos Estáticos

Esfuerzos principales:

1. Momento flector.
2. Axial.
3. Cizalladura.
4. Momento torsor.
5. Pandeo.

Momento Flector

Criterio general:

1. Menores posibles.

Condicionantes:

• Disposición de cargas.
• Aumento del momento de inercia de la sección resistente.
• Controlar el pandeo.
• Controlar la deformación. Posible límite de cálculo en vez de la resistencia. (En vigas, flecha = 1/500 de la luz).

Axial

1. Menores posibles.

Condicionantes:

• Vigilar anisotropía. Materiales con comportamientos diferentes a tracción que a compresión.
• Controlar el pandeo. Aumento de la sección resistente.

Cizalladura

1. Menores posibles.

Condicionantes:

• Secciones pequeñas suficientes para cargas axiales. Aumento de la sección resistente.
• Controlar elementos de unión de pletinas, chapas, etc.

Momento Torsor

Criterio general:

1. Secciones mínimas, pero maximizando el momento de inercia.

Condicionantes:

• Posibilidad de secciones huecas.
• Disposición de cargas. (Lo más cercanas posibles al eje de giro).

Pandeo

En cargas axiales de compresión, secciones que maximicen el momento de inercia respecto al eje de carga. Se debe verificar que la excentricidad posible de la carga quede lo máximo posible en el interior de la sección.

Fatiga

Rotura de piezas sometidas a esfuerzos cíclicos muy por debajo de los límites teóricos de resistencia.

Criterios de diseño:

1. En esfuerzos cíclicos, ampliar mucho el margen de seguridad. El límite de cálculo de diseño puede llegar a ser incluso el 20% del máximo o menos.
2. Redondear aristas que produzcan concentración de tensiones. Evitar zonas donde se puedan nuclear posibles grietas.

Temperatura

Verificar rango de temperaturas de uso del material. Fusión, transformaciones en la estructura interna y temperaturas de transición dúctil-frágil. Fenómenos de oxidación seca se incrementan con la temperatura. Vigilar con las soldaduras y la Zona Afectada Térmicamente (ZAT).

Oxidación

Selección de materiales y revestimientos (y duración de los mismos) según las condiciones de trabajo.