Emprendiendo Con Sentido Humano

Cálculo de cargas en diseño ingenieril


Durante el diseño y desarrollo de piezas, partes de máquinas o sistemas mecánicos, se requiere de soluciones ingenieriles rápidas de gran exactitud. Normalmente, esto se realiza mediante herramientas de software especializado y laboratorios muy completos, donde se trata de modelar lo mejor posible cada evento para poder simular la situación lo más apegado a la realidad. Dando con esto la mayoría de las veces, el mejor conocimiento descriptivo de dicha situación, permitiendo un diseño optimizado sea a partir modelos matemáticos o modelos empíricos. Sin embargo, existe una gran cantidad de casos similares en el diseño que aún no se encuentran normados y que es posible generar un banco de soluciones a partir de ecuaciones o fórmulas matemáticas simples obtenibles de una caracterización de dichos eventos. Para ejemplificar esta idea, se puede considerar el problema del cálculo de cargas máximas a aplicar en sistemas con ensambles roscados, los cuales lo podemos encontrar en la industria automotriz, metalmecánica, aeronáutica, etc. 

Normalmente los ensambles roscados en acero, son calculables de manera sencilla dado que existen normas en donde se tienen a la mano ecuaciones para este cometido. Sin embargo, para el caso cuando el ensamble está formado por acero y materiales de aleación ligera, no existe nada claramente normalizado. Para esto, un buen modelo en CAD que permita simular la situación del ensamble utilizando técnicas como elemento finito y comportamientos elastoplásticos de los materiales en cuestión, además de un modelo que caracterice la mecánica de la fractura del evento preciso de manera localizada y un modelo de diseño de experimentos para estudiar los parámetros más significativos, puede arrojar un buen modelo empírico para calcular cargas de desgarramiento de roscas y fractura transversal de la tornillería. 

Este tipo de razonamiento y proceso ingenieril puede permitir explotar un área de oportunidad para determinar herramientas de cálculo de bolsillo o aplicaciones para dispositivos electrónicos, que permitan al ingeniero de diseño el dimensionamiento rápido de piezas de sistemas mecánicos en oficinas de ingeniería, y un conocimiento más profundo de las diferentes variables y parámetros del sistema, sin tener los grandes laboratorios especializados.