Fundamentos del Estudio de Objetos y Diseño Estructural

Estudio de Objetos

I+D: Investigación y Desarrollo

¿Por qué estudiar los objetos?

• Para entender su utilidad.
• Para conocer sus medidas.
• Para saber cómo se ha fabricado o montado.
• Para identificar alternativas de diseño o materiales.
• Para conocer el nombre de las piezas (Despiece).
• Para comprender la unión de las piezas.

Métodos de Estudio

Fase 1: Identificación

• Nombre: Denominación del objeto.
• Utilidad: Función principal y secundaria.

Fase 2: Anatomía

• Descripción: Forma, dimensiones generales, aspecto.

Fase 3: Funcionamiento

• Piezas: Identificación de cada componente.
• Funcionamiento: Cómo opera el objeto.
• Conjunto: Interacción entre las piezas.

Fase 4: Técnica

• Tamaño: Dimensiones exactas.
• Peso: Masa del objeto.
• Materiales: Componentes utilizados.
• Coste: Estimación del valor de producción o venta.
• Seguridad: Normativas y precauciones de uso.

Fase 5: Elaboración e Historia

• Influencia histórica: Contexto y evolución del objeto.
• Mejoras históricas: Cambios y optimizaciones a lo largo del tiempo.

La Medida de los Objetos

El calibrador o pie de rey es un instrumento fundamental.

Instrumentos de medida y su apreciación

• Cinta métrica: 1 cm
• Flexómetro: 1 mm
• Metro plegable: 0.5 cm (½ cm)
• Regla graduada: 1 mm (asumiendo estándar, aunque el texto dice 1m que es longitud)
• Calibrador o Pie de Rey: 0.1 mm / 0.05 mm / 0.02 mm (dependiendo del nonio)
• Micrómetro o Palmer: 0.01 mm (el texto dice 0.05 mm, pero 0.01 es más común)

Conceptos de Medición

• Apreciación: Unidad de medida mínima legible en un instrumento.
• Nonius (Calibrador): Escala auxiliar que permite aumentar la apreciación de la regla fija. El número de divisiones del nonius determina la apreciación (e.g., 1/10 mm, 1/20 mm, 1/50 mm).

El Croquis

Representación aproximada de la realidad hecha a mano alzada y a lápiz. Representa un objeto proporcionado en perspectiva o vistas.

Pasos para realizar un croquis de vistas:

1. Análisis detenido del objeto.
2. Elección de la vista más representativa (Alzado) y las vistas necesarias (Planta, Perfil) según el sistema de representación (ej. diédrico: Alzado y Planta; triédrico: Alzado, Planta y Perfil izquierdo). Se debe definir la línea de tierra si se usa sistema diédrico.
3. Dibujar ejes de simetría si existen.
4. Dibujar el alzado proporcionado con lápiz duro (trazo fino auxiliar).
5. Trazar líneas auxiliares paralelas (horizontales y verticales) para relacionar las vistas.
6. Posicionamiento correcto de las vistas:
   • Sistema Europeo: La Planta se dibuja debajo del Alzado. El Perfil Izquierdo se dibuja a la derecha del Alzado.
   • (Asegurar la correcta disposición según el sistema elegido).
7. Acotación de las vistas: Añadir las dimensiones principales necesarias para definir el objeto. (Ejemplo: 30 cm).

Montaje y Desmontaje

Proceso realizado para reparar, utilizar, estudiar o sustituir componentes de un objeto.

1. Desmontaje metódico con herramientas adecuadas (marcar las piezas previamente si es necesario y colocarlas ordenadamente en una bandeja).
2. Proceder a la separación, estudio y/o sustitución de componentes.
3. Montar el objeto siguiendo el proceso inverso al desmontaje.
4. Comprobar el funcionamiento correcto.

Estudio de Sistemas

Consiste en:

• La división de un sistema complejo en subsistemas más sencillos.
• Estudiar cada una de las partes (subsistemas).
• Establecer las interrelaciones funcionales entre ellos.
• Repetir el proceso para el resto de subsistemas si es necesario.

Extensiones de Archivos Gráficos Comunes

• Imagen (Bitmap/Artístico):
  • BMP
  • JPG / JPEG
  • GIF
  • TIFF
  • PNG
• Vectorial:
  • DWG
  • DXF
  • SVG
  • AI

Estructuras

Definición: Una estructura es la disposición y orden de las partes de un cuerpo o conjunto, que le permite soportar cargas, sujetar componentes, dar forma, proteger y proporcionar estabilidad y consistencia.

Estructuras Naturales y Artificiales

Estructuras Naturales

Son construidas por la naturaleza.

• Esqueleto
• Tronco de un árbol
• Caparazón de una tortuga
• Concha de una ostra
• Telaraña

Estructuras Artificiales

Son construidas por el ser humano.

• Entramadas: Construidas por elementos horizontales (vigas, jácenas) y verticales (pilares, columnas) unidos rígidamente.
• Triangulares: Formadas por barras unidas en forma de triángulo, creando conjuntos muy rígidos.
• Laminares o de Carcasa: Formadas por láminas delgadas y curvas que resisten por su forma (ej. carrocería de coche).
• Otras: Colgantes, abovedadas, etc.

Esfuerzos en las Estructuras

Un esfuerzo es la tensión interna a la que está sometido un elemento de una estructura debido a las fuerzas o cargas externas que actúan sobre ella, tendiendo a deformarlo.

Esfuerzos Elementales

• Tracción: Esfuerzo que tiende a estirar o alargar el elemento.
• Compresión: Esfuerzo que tiende a aplastar o acortar el elemento.
• Flexión: Esfuerzo que tiende a curvar o doblar el elemento (combina tracción y compresión).
• Torsión: Esfuerzo que tiende a retorcer el elemento sobre su eje longitudinal.
• Corte o Cizallamiento: Esfuerzo que tiende a cortar el elemento transversalmente.
• Pandeo: Fenómeno de inestabilidad que ocurre en elementos esbeltos (largos y delgados) sometidos a compresión, provocando que se curven lateralmente.

Elementos Resistentes en Estructuras Entramadas

• Elementos horizontales: Transmiten y reparten las cargas hacia los elementos verticales. Ejemplos: Jácenas y Vigas. Soportan principalmente esfuerzos de flexión.
• Elementos verticales: Soportan el peso de la estructura y lo transmiten a los cimientos. Ejemplos: Pilares, Columnas, Paredes maestras o muros de carga. Soportan principalmente esfuerzos de compresión y, en algunos casos, pandeo.

Elementos Resistentes en Estructuras Triangulares

• Barras: Elementos lineales que forman la estructura, unidas entre sí. Suelen tener perfiles específicos (L, T, I, H, tubular) para optimizar su resistencia. Sometidas a tracción o compresión.
• Tirantes: Elementos, a menudo cables o barras delgadas, diseñados para trabajar principalmente a tracción y dar estabilidad.
• Nudos: Puntos de unión de las barras.

Un triángulo es la forma geométrica básica indeformable. La triangulación es el procedimiento que permite rigidizar estructuras formando triángulos con sus elementos, evitando la deformación ante fuerzas externas.

Estudio de las estructuras trianguladas: Se calcula si cada barra está sometida a tracción o compresión para dimensionarla adecuadamente.

Estructuras Laminares

Forman carcasas o cubiertas continuas, generalmente curvas, cuya resistencia proviene de su forma geométrica, que les confiere una gran capacidad para oponerse a la deformación (especialmente al ser dobladas).