INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

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1 INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidad Culhuacán DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTENCIA PARA MOTOR HÍBRIDO T E S I S QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE INGENIERO MECÁNICO Presentan: DIANA FABIOLA ALVARADO RODRÍGUEZ Y EDSEL MISADAI MORALES MARTÍNEZ Directores: M. en C. JOSÉ LUÍS RECHY Y MUÑOZ ING. ARQ. MARÍA JULIANA ESQUIVEL LARA FEBRERO 2008

2 INDICE PÁGINA 1.- Introducción Motor Híbrido Qué es un vehículo de motor híbrido Híbridos en Latinoamérica Nuevos tipos de motores Tipos de vehículos híbridos Elementos Nuevo motor híbrido de Honda Objetivo Desarrollo Metodología del Diseño Desarrollo del Producto Diagrama del Desarrollo de un Producto. 18 DISEÑO DE UN SISTEMA DE POTENCIA PARA MOTOR HIBRIDO

3 INDICE PÁGINA 3.3.-Diagrama de Proceso de Diseño El Diseño y la Calidad del Producto Desarrollo del proceso de Diseño Despliegue de las Funciones de Calidad (Q.F.D) Identificación del Cliente Determinación de los Requerimientos del Cliente Ponderaciones de los Requerimientos del Cliente Estudio Comparativo Traducción de los requerimientos del cliente en términos Mensurables Fijación de Metas de Diseño. 27

4 INDICE PÁGINA Diseño Conceptual Diseño de Detalle Cálculos Planos Estudio Económico Evaluación de costos Conclusiones y recomendaciones Bibliografía Anexos. 81

5 INDICE DE FIGÚRAS PÁGINA Introducción 1. Motor Híbrido 3 2. Vehículo Híbrido 7 3. Cadena Energética de un Vehículo Híbrido 9 4. Nuevo Motor Híbrido 13 Planos 5. Vista Lateral del Vehiculo 70

6 INDICE DE DIAGRAMAS PÁGINA Desarrollo 1. Diagrama del desarrolló de un producto Diagrama del proceso de diseño Diagrama de funciones Diagramas líneas finales Diagrama de línea final Diagrama de proceso interactivo de diseño de detalle Diagrama de base de la ingeniería de concurrente 56

7 INDICE DE TABLAS PÁGINA Desarrollo Tabla 1: Requerimientos deseables 25 Tabla 2: Fijación de metas de diseño 27 Tabla 3: Función primaria 32 Tabla 4: Función secundarias 32 Tabla 5: Función terciarias 32 Tabla 6: Evaluación de conceptos 51 Tabla 7: Requerimientos del cliente 52 Tabla 8 Requerimientos deseable 53 Tabla 9: Diámetro de tubería 59 Tabla 10: Perdidas por accesorios 60 Estudio económico Tabla 11: Costos directos 74

8 INDICE DE PLANOS PÁGINA 1. Plano: Diagrama General Plano: Ensamble de Componentes Plano: Diagrama Hidráulico Unifilar Plano: Diagrama Hidráulico Plano: Diagrama Eléctrico Unifilar Plano: Dibujo General 06 69

9 1.- INTRODUCCIÓN A finales del siglo XX, los automóviles se enfrentan a dos desafíos fundamentales: por un lado, aumentar la seguridad de los ocupantes para reducir así el número de víctimas de los accidentes de tránsito, ya que en los países industrializados constituyen una de las primeras causas de mortalidad; por otro lado, aumentar su eficiencia para reducir el consumo de recursos y la contaminación atmosférica, de la que son uno de los principales causantes. Es por eso en la década de 1970 alentaron a los ingenieros mecánicos a desarrollar nuevas tecnologías para reducir el consumo de los motores convencionales (por ejemplo, controlando la mezcla aire-combustible mediante microprocesadores o reduciendo el peso de los vehículos) y a acelerar los trabajos en motores alternativos. Por ejemplo los automóviles con motores híbrido eléctricos, este tipo de vehículos es extremadamente limpio y silencioso, y resulta ideal para el tráfico urbano. Además, como la mayoría de las centrales eléctricas utiliza carbón, el uso masivo de los vehículos eléctricos reduciría la demanda de petróleo. La desventaja de los automóviles eléctricos es su elevado coste actual (que, entre otras razones, es ocasionado por el bajo número de unidades producidas). Las dos crisis del petróleo de la década de 1970 y las preocupaciones por el medio ambiente han tenido un impacto importante en el sector. 1

10 La situación caótica producida por el petróleo de 1973 y 1978 y el consiguiente incremento del precio del barril, supusieron un gran estímulo para diseñar vehículos y métodos de fabricación que permitieran el ahorro de energía. El posterior desarrollo de motores más eficientes, automóviles más ligeros y carrocerías más aerodinámicas fue reduciendo el consumo de combustible. En la mayoría de los países, los gobiernos aumentaron los impuestos sobre la gasolina y el gasóleo, con lo que modificaron las preferencias de los consumidores a favor de la eficiencia energética y proporcionaron un marco seguro a las empresas automovilísticas que invertían recursos para lograr esta eficiencia. Además, las preocupaciones ecologistas sobre las emisiones de gases de escape, los atascos en las ciudades y el ruido han hecho que en los países más desarrollados se aprueben leyes destinadas a reducir el impacto negativo de los vehículos. El empleo de catalizadores y motores de bajo consumo tiene por objetivo reducir las emisiones nocivas. El desarrollo de automóviles más ligeros y aerodinámicos tiene el mismo efecto, ya que reduce el consumo de combustible. Los sistemas de navegación y las autopistas de peaje o cuota pretenden reducir los atascos y los consiguientes costes sociales, entre ellos la contaminación atmosférica. Las medidas destinadas a aumentar la seguridad de los vehículos, con sistemas como cinturones de seguridad o 2

11 airbag y mejoras en la construcción de la carrocería, han supuesto otro reto para la industria del automóvil a lo largo de los últimos 25 años MOTOR HIBRIDO "Dícese de todo lo que es producto de elementos de distinta naturaleza". Así define la Real Academia Española de la Lengua el término híbrido, que en el mundo del motor es aplicado a los vehículos que pueden ser alimentados por dos o más tipos de grupos propulsores. La Guerra del Golfo Pérsico alertó a los fabricantes sobre un problema que era ya un secreto a voces, el auténtico talón de Aquiles del mundo occidental: la dependencia del petróleo. A partir de este momento, y en su batalla por reducir la contaminación ambiental, las marcas tomaron la salida en una carrera sin meta para encontrar el carburante perfecto. Por un lado, un motor eléctrico para circular por ciudad, donde no es necesaria mucha potencia y se hace imprescindible reducir las emisiones. Este propulsor se combina con un motor térmico, ya sea gasolina o diesel, que cumple una doble función: mover el vehículo por carretera y recargar las baterías cuando éstas se agotan. Fig. 1 Motor Hibrido 3

12 Propulsión mixta, el "carburante perfecto Un coche híbrido utiliza más de una fuente de energía, es decir, un motor de combustión interna y un motor eléctrico. Esto genera que el automóvil no produzca los gases con efecto invernadero. Ya en Europa, Japón y Estados Unidos los coches híbridos se ven con facilidad en las automotoras y revistas del tema. Y aunque empresas dominantes del mercado como Toyota están con planes de sacar más de estos autos al mercado, la pelea, sobre todo con la industria petrolera, aún está en ebullición QUÉ ES UN VEHÍCULO DE MOTOR HÍBRIDO? Un coche híbrido utiliza más de una fuente de energía, es decir, un motor de combustión interna y un motor eléctrico. Los vehículos híbridos se clasifican en dos tipos: paralelo, tanto el motor térmico como el eléctrico pueden hacer girar las ruedas; y serie, el motor térmico genera electricidad y la tracción la proporciona sólo el motor eléctrico. El primer vehículo con motor híbrido que apareció en el mercado fue el Prius de Toyota en 1997, y fue el único en combinar ambos sistemas para maximizar sus ventajas. Se alcanzó un menor consumo y una mayor reducción en la emisión de gases. En el caso de híbridos gasolina-eléctricos, cuando el motor de combustión interna funciona, lo hace con su máxima eficiencia. Si se genera más energía de 4

13 la necesaria, el motor eléctrico se usa como generador y carga las baterías del sistema. En otras situaciones, sólo el motor eléctrico funciona al alimentarse de la energía guardada en la batería. Todos los coches eléctricos utilizan baterías cargadas por una fuente externa, lo que les ocasiona problemas de autonomía de funcionamiento sin recargarlas. Este inconveniente habitual se evita con los coches híbridos HÍBRIDOS EN LATINOAMÉRICA Aunque todavía no es un hecho muy concreto sí es cierto que los coches que mezclan la propulsión eléctrica con motores a gasolina están ganando terreno. Lo que está claro es que los avances tienden a una propulsión que reduzca de forma notoria los contaminantes y aumente la autonomía. Aunque en Latinoamérica, y en particular en Chile, prácticamente el 99% de los vehículos funciona aún con un motor en base a gasolina, gas o petróleo, ya se ven algunos modelos híbridos y otros eléctricos que se usan para aplicaciones específicas (carros de golf, limpieza, montacargas, y embarcaciones navieras medianas). 5

14 En cambio, en Europa, Japón y Estados Unidos los coches híbridos se ven con facilidad en las automotoras y revistas del tema, además de aquellos prototipos eléctricos en base a energía solar que se muestran en ferias y salones de automóviles. Los dos primeros modelos híbridos de Latinoamérica llegaron a Chile durante octubre de 2004, y fueron presentados en el VIII Salón del Automóvil de Santiago. Se trató del Toyota Prius y el Honda Civic Hybrid que posee un motor eléctrico ubicado entre el impulsor de gasolina y la transmisión del vehículo. Ambas compañías pretenden introducir los modelos en Chile a fines de Aunque los sueños a veces van más allá puede que todo sea posible en este mundo, pero que Latinoamérica tenga en sus calles estos benditos automóviles ecológicos es ya una utopía. Ojala lo predecible sorprenda NUEVOS TIPOS DE MOTORES Entre las alternativas a los motores de explosión convencionales, los motores eléctricos parecen ser los más prometedores. El motor de turbina continúa sin resultar práctico a escala comercial por su elevado costo de fabricación y otros problemas; el motor Stirling modernizado presenta todavía obstáculos técnicos, y el motor de vapor, con el que se experimentó en las décadas de 1960 y 1970, demostró ser poco práctico. 6

15 Por otra parte, el motor rotativo Wankel, cuyo consumo es inherentemente mayor, ha seguido produciéndose en pocas cantidades para aplicaciones de alta potencia. Los importantes avances en la tecnología de baterías han permitido fabricar automóviles eléctricos capaces de desarrollar velocidades superiores a los 100 km/h con una gran autonomía. Este tipo de vehículo es extremadamente limpio y silencioso, y resulta ideal para el tráfico urbano. Además, como la mayoría de las centrales eléctricas utiliza carbón, el uso masivo de los vehículos eléctricos reduciría la demanda de petróleo. La desventaja de los automóviles eléctricos es su elevado coste actual (que, entre otras razones, es ocasionado por el bajo número de unidades producidas) y la necesidad de crear una infraestructura adecuada para recargar las baterías. Fig. 2 Vehículo híbrido Se denomina coche híbrido o vehículo eléctrico híbrido a un vehículo en el cual la energía eléctrica que lo impulsa proviene de baterías y, alternativamente, de un motor de combustión interna que mueve un generador. Normalmente, el motor también puede impulsar las ruedas en forma directa. 7

16 En el diseño de un automóvil híbrido, el motor térmico es la fuente de energía que se utiliza como última opción, y se dispone un sistema electrónico para determinar qué motor usar y cuándo hacerlo. En el caso de híbridos gasolina-eléctricos, cuando el motor de combustión interna funciona, lo hace con su máxima eficiencia. Si se genera más energía de la necesaria, el motor eléctrico se usa como generador y carga las baterías del sistema. En otras situaciones, funciona sólo el motor eléctrico, alimentándose de la energía guardada en la batería. En algunos motores electricos es posible recuperar la energía cinética al frenar, convirtiéndola en energía eléctrica. La combinación de un motor de combustión operando siempre a su máxima eficiencia, y la recuperación de energía del frenado (útil especialmente en la ciudad), hace que estos vehículos alcancen mejores rendimientos que los vehículos convencionales. Todos los coches eléctricos utilizan baterías cargadas por una fuente externa, lo que les ocasiona problemas de autonomía de funcionamiento sin recargarlas. Esta queja habitual se evita con los coches híbridos. 8

17 TIPOS DE VEHÍCULOS HÍBRIDOS Los vehículos híbridos se clasifican en dos tipos: Paralelo: tanto el motor térmico como el eléctrico pueden hacer girar las ruedas. Serie: el motor térmico genera electricidad y la tracción la proporciona sólo el motor eléctrico. El vehículo híbrido paralelo es considerado por los expertos como un eslabón en la transición hacia el vehículo híbrido serie, ya que en la medida en que la tecnología y las infraestructuras lo permitan, el híbrido serie lograría que el vehículo dejara de depender de los combustibles fósiles. Fig.3 Cadena Energética de un Vehiculo Hibrido Un vehículo necesita realizar trabajo para desplazarse; para ello debe adquirir energía de alguna fuente y transformarla, con algún tipo de motor (térmico convencional, eléctrico, etcétera), en energía mecánica para que las ruedas giren y se produzca el desplazamiento. 9

18 Un vehículo clásico toma esa energía que se encuentra almacenada en un combustible fósil (p.e. gasolina) y que es liberada mediante la combustión en el interior de un motor térmico convencional. El par de salida de ese motor térmico se trasmite a las ruedas. El motor eléctrico se perfila como el sustituto del motor térmico, puesto que es altamente controlable y sus rendimientos (energía consumida vs. energía útil) son muy altos (por encima del 90% y hasta casi un 100% en algunos casos). En el caso del motor térmico se pierde gran cantidad de energía en calor, ruido y vibraciones. El rendimiento de un motor térmico en un vehículo se encuentra por debajo de un 40%. Así que de cada 10 litros de gasolina lanzamos 6 litros en forma de calor, ruido, vibraciones, residuos, etc. El gran problema actual con el que se encuentra el motor eléctrico para sustituir al térmico en el vehículo es la capacidad de acumulación de energía eléctrica, que es muy baja en comparación con la capacidad de acumulación de energía en forma de combustible. Aproximadamente 1 Kg. de baterías puede almacenar la energía equivalente de 18 gramos de combustible. Esto supone una barrera tecnológica importante para un motor eléctrico. Los motores eléctricos han demostrado capacidades de sobras para impulsar un coche eléctrico (trenes, robots de gran potencia en fábricas). 10

19 Sin embargo, las capacidades de almacenamiento energético en un vehículo móvil obligan a los diseñadores a usar una complicada cadena energética multidisciplinar e híbrida para sustituir a una sencilla y barata cadena energética clásica depósito-motor-ruedas. La electricidad, como moneda de cambio energética, facilita el uso de tecnologías muy diversas, ya que el motor eléctrico consume electricidad, independientemente de la fuente empleada para generarla ELEMENTOS Elementos que pueden ser utilizados en la configuración de la cadena energética de un vehículo híbrido, y deben de estar coordinados mediante un sistema electrónico-informático: Baterías de alta capacidad para almacenar energía eléctrica como para mover el vehículo. Pila de combustible, para conseguir almacenar energía eléctrica en forma de combustible y transformarla en el momento de su utilización. De esa forma se consiguen capacidades de almacenamiento energético similares o superiores a las del depósito de combustible fósil. Paneles fotovoltaicos como ayuda a la recarga de las baterías. 11

20 Volantes de inercia que permitan recuperar la energía desprendida en la frenada. Las baterías no se cargan bajo picos de energía cortos y muy altos, así que acelerar un volante de inercia y luego utilizar esa energía cinética para ir cargando lentamente dichas baterías se perfila como una buena opción. Ultra condensadores para poder realizar la misma función que los volantes de inercia usando sólo tecnología eléctrica. Grupos electrógenos para, en caso de niveles muy bajos de batería, consumir combustible fósil para generar electricidad. De esta forma utilizando una mezcla de tecnologías que apoyen al motor eléctrico se consigue un vehículo que pueda competir en prestaciones con la versión clásica. VENTAJAS Y DESVENTAJAS VENTAJAS Menos ruido que un térmico Más par y más elasticidad que un motor convencional. Respuesta más inmediata. Recuperación de energía en deceleraciones. Mayor autonomía que un eléctrico simple. Mayor suavidad y facilidad de uso Recarga más rápida que un eléctrico (lo que se tarde en llenar el deposito) Mejor funcionamiento en recorridos cortos 12

21 Consumo muy inferior. Un automóvil térmico en frío puede llegar a consumir 20l/100km En recorridos cortos, no hace falta encender el motor térmico, evitando que trabaje en frío, disminuyendo el desgaste. El motor térmico tiene una potencia más ajustada al uso habitual. No se necesita un motor más potente del necesario por si hace falta esa potencia en algunos momentos, porque el motor eléctrico suple la potencia extra requerida. Esto ayuda además a que el motor no sufra algunos problemas de infrautilización como el picado de bielas. Instalación eléctrica más potente y versátil. Es muy difícil que se quede sin batería, por dejarse algo encendido. DESVENTAJAS Mayor peso que un coche convencional (hay que sumar el motor eléctrico y, sobre todo, las baterías). Más complejidad, más posibilidad de averías. Por el momento, también el precio NUEVO MOTOR HÍBRIDO DE HONDA A partir de 2006 los Honda Civic híbridos serán impulsados por un nuevo motor desarrollado por la marca japonesa que combina un i-vtec de tres etapas y el sistema IMA (Integrated Motor Assist) revisado para obtener una Fig. 4 Nuevo motor mayor eficiencia. 13

22 El motor i-vtec de 3 etapas utiliza tres vías hidráulicas para acoplar y desacoplar cinco grupos de balancines, permitiendo tres etapas distintas de control según las condiciones de conducción, para alcanzar una Foto ampliada combinación de conducción ágil y mayor ahorro de combustible. En la desaceleración, cuando los cilindros van al ralentí, la combustión se suspende y los cilindros quedan aislados. Así se reduce la pérdida por bombeo y aumenta la recuperación de la energía de frenado un 10% respecto al actual Civic IMA. Se ha hecho todo lo virtualmente posible para reducir la fricción, incluyendo el uso de pistones de fundición de aluminio, con una mínima expansión térmica, aros de pistón ionizados y perfeccionamiento de las paredes del cilindro para lograr una superficie más suave. Por su parte, el motor eléctrico logra potencias 1,5 veces mayores a las del modelo actual sin incrementar el tamaño. El inversor utilizado para controlar la velocidad del motor, también desarrollado y fabricado independientemente por Honda, se integra en la unidad de control electrónico del motor para un control digital más preciso, lo que contribuye a una mayor eficiencia y una mayor economía de combustible. La potencia de la batería se ha aumentado en un 30% respecto al modelo actual, y el diseño más compacto y a medida de su caja ofrece una mayor capacidad de refrigeración y resistencia a la vibración para una fiabilidad a largo plazo. El resultado de la integración de estos dos sistemas es un motor con un 20% más de potencia, de modo que el rendimiento efectivo es el de un motor de 1.8 litros. 14

23 2.- OBJETIVO Crear una unidad de potencia que moverá un motor hibrido que tendrá una aplicación en los automóviles y poder ofrecer a los clientes una forma más limpia de ambiente ya que se utilizara agua o aceite para su funcionamiento eficiente y confiable además será de bajo costo, para satisfacer las necesidades del cliente, así como lograr un impacto ecológico favorable. 15

24 3.- DESARROLLO. Para el desarrollo del diseño se seguirá la metodología de diseño METODOLOGÍA DEL DISEÑO Un método es una propuesta de una forma de proceder. Consiste en una serie de actividades a realizar para lograr un propósito. En el diseño mecánico la metodología debe plantear los pasos a seguir para que con la aplicación de los conocimientos que provee el estudio de la mecánica, se pueda llevar acabo el desarrollo del producto; depende su etapa de comprensión del problema a resolver hasta la generalización de toda la información necesaria. y minuciosamente detallada para que haga factible su fabricación, uso, conservación y retiro. Actualmente uno de los temas que atraen mas la atención del trabajo de la investigación sobre el diseño de ingeniería, es precisamente su aspecto metodológico. Hasta ahora hace escasamente una década de años, los libros sobre diseño mecánico dedicaban una parte introductoria, solo algunas líneas mediante las cuales se describía alguna metodología general de diseño. 16

25 Típicamente la enseñanza formal del diseño mecánico se sicu inscribía, al cálculo de elementos de máquinas, y en los mejores casos los ingenieros de diseño a través de la experiencia personal adquirida durante el ejercicio de la profesión desarrollaba su propia metodología DESARROLLO DEL PRODUCTO Se denomina Desarrollo del Producto al conjunto de etapas mediante las cuales es posible que la información derivada de la detección de una necesidad evolucione desde su estado de idea hasta la consecución del objeto físico mediante el cual se satisface la necesidad. De manera simplificada en la figura siguiente, el desarrollo del producto se puede representar como la sucesión de eventos que inician en la detección de la necesidad. A continuación con la comprensión del problema a resolver, la generación de conceptos de solución, la selección del mejor concepto, el desarrollo del diseño de detalle, ensayos y refinamiento del producto, fabricación y finalmente su distribución, para hacer llegar al lugar y en el tiempo que se requiera. 17

26 DIAGRAMA DEL DESARROLLO DE UN PRODUCTO Comprensión del Problema Generación de Conceptos Selección del mejor Concepto Necesidad Diseño de Detalle Uso Distribución Fabricación Ensayos y Refinamiento del Producto DIAGRAMA DE PROCESO DE DISEÑO NECESIDAD FUNCIÓN CONCEPTO FORMA PRODUCTO Comprensión del Problema Q.F.D Diseño Conceptual Diseño de Detalle Fabricación Metas del Diseño 18

27 3.4.- EL DISEÑO Y LA CALIDAD DEL PRODUCTO La calidad de un producto tiene relación con la medida con que éste satisface las expectativas del cliente. Un producto de calidad es aquel cuyas características funcionales, aspecto, durabilidad, confiabilidad, facilidad de reparación, tecnología involucrada, etc., son compatibles con el precio que el cliente esta dispuesto a pagar por el. Es decir aquel producto cuyos valores de uso y de cambio están equilibrados. El valor de uso de un producto depende esencialmente de los atributos tecnológicos que le son asignados, durante el proceso de diseño, fabricación y ensamble. Por su parte el valor de cambio esta sujeto a factores de mercado. Ambos aspectos de valor de uso y valor de cambio, deben ser considerados durante el proceso de diseño, ya que si el producto solo posee altos atributos de valor de uso, pero no es vendible es muy probable que el proceso de diseño se haya realizado a partir de consideraciones erróneas. De esta manera puede afirmarse que la calidad de un producto es el conjunto de los atributos que se le asignan durante el proceso de diseño, cuidando que tales atributos correspondan a las expectativas del cliente. 19

28 Los cambios de los factores ambientales, económicos y tecnológicos establecen también cambios en los parámetros de calidad de manera que las nociones de calidad son cambiantes y relativas al lugar y al tiempo en que se desarrolla el proceso de diseño. Para el proceso de diseño el termino cliente, debe tomarse en su significado más amplio, ya que representa no solamente al usuario o al comprador del producto, si no que incluye también si no a quién lo fábrica, ensambla, distribuye, comercializa, y proporciona servicio al producto DESARROLLO DEL PROCESO DE DISEÑO Para desarrollar el diseño se iniciara con el primer paso del proceso de diseño que se refiere a la comprensión del problema, con la herramienta de control de calidad que es el despliegue de las funciones de calidad (QFD) para llegar a las metas del diseño como sigue: 20

29 DESPLIEGUE DE LAS FUNCIONES DE CALIDAD (Q.F.D) El despliegue de las funciones de calidad conocido por los siglos QFD, cuyo significado es Quality Function Deployment, es una herramienta, la cual de manera sistemática se determina los requerimientos del cliente y se traducen a requerimientos técnicos mensurables, con el objeto de establecer durante la etapa de comprensión del problema las características que debe poseer el producto a diseñar. La realización del despliegue de las funciones de calidad, sigue una serie de pasos que se muestran a continuación: Paso 1.- Identificación del Cliente. Paso 2.- Determinación de los Requerimientos del Cliente. Paso 3.- Ponderaciones de los Requerimientos del Cliente. Paso 4.- Estudio Comparativo. Paso 5.-Traducción de los Requerimientos del Cliente en términos mensurables. Paso 6.- Fijación de Metas de Diseño. 21

30 IDENTIFICACIÓN DEL CLIENTE CLIENTE Personas en general que desean adquirir un automóvil con el motor híbrido. Servicio de mantenimiento especialista para darle mantenimiento a esta nueva tecnología. COMERCIANTE La persona que esta convencida de que el producto funciona, y esta dispuesto a comercializar con el producto. FINANCIAMIENTO DEL PRODUCTO producción. La persona que estará dispuesta a invertir en el producto para llevarlo a FABRICANTE La persona q nos dará un Fácil ensamblaje, buen costo y el tiempo de vida de 2 a 3 años. 22

31 ENSAMBLE DEL PRODUCTO Fácil de ensamblar Con poca herramienta Las partes que constituyen el producto sean confiables (resistentes y durables) Partes que estén en el mercado QUIEN DARÁ MANTENIMIENTO AL PRODUCTO Fácil acceso a sus componentes Sin complicaciones al desarmar y armar Partes que estén en el mercado No sea muy costoso QUIEN ESTABLECE Y VIGILA EL COMPORTAMIENTO DE LAS RESTRICCIONES LEGALES Buscar la mejor manera de convencer al gobierno de que nuestro producto contribuirá a la disminución de la contaminación del aire y ruido DETERMINACIÓN DE LOS REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE DESEMPEÑO FUNCIONALES Similar al motor de combustión interna, Vida útil mayor a 5 años. El Rendimiento del motor competirá con los motores existentes en el marcado. La Fiabilidad del motor será convincente para que los intereses del cliente sean mayores y tengan seguridad de lo que adquirió. 23

32 RESTRICCIONES ESPACIALES Dimensiones del arreglo de bombas serán de 150 cm. de largo por 64.5 cm. de ancho MANUFACTURABILIDAD El número de piezas del motor serán pocas y existentes en el mercado. Fácil ensamblaje y montaje de las piezas ECONOMÍA Costo de inversión < $60, PONDERACIONES DE LOS REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE OBLIGATORIOS A.-Costeable< $60,000 B.-Compacto 150 X 64 X 0.5 cm C.-Presión de <2500 PSI D.-Motor de <12 Volts DESEABLES a.-fácil instalación (en cualquier vehiculo) b.-silencioso > 65 desiveles c.-durable < 10 años d.-ligero < 80 kg E.-Entrega de <20 GPM 24

33 Tabla 1 Requerimientos deseables REQ. DESEABLES a b c d No. De + Peso relativo * 100 a).-facil INSTALACION b).- SILENCIOSO c).- DURABLE d).-ligero Importante - Importante Total: ESTUDIO COMPARATIVO En este punto no se realizara debido que es un producto es nuevo y se apega a un diseño por innovación y evolución TRADUCCIÓN DE LOS REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE EN TÉRMINOS MENSURABLES Este es un paso decisivo en la aplicación de la metodología del QFD. Ya que en esencia esta metodología busca integrar los requerimientos del cliente con el proceso de diseño. Ahora se trata de convertir un lenguaje que en un alto porcentaje es subjetivo, en otro que sea concreto y pueda medirse. 25

34 En algunos casos los requerimientos del cliente están planteados en términos técnicos perfectamente mensurables, para los cuales no es necesario hacer ninguna traducción. En otros casos es necesario escudriñar en el significado del requerimiento a fin de que se pueda expresar en uno o más términos mensurables de ingeniería. A estos términos de ingeniería también se le llaman especificaciones de diseño. Supongamos que se esta diseñando un elemento que debe unirse a un sistema mecánico mayor, y que uno de los requerimientos del cliente consista en Que se instale fácilmente, como tal este requerimiento no se puede cuantificar a menos de que se exprese en otros términos: por ejemplo el numero de movimientos necesarios, o la cantidad de herramientas necesarias, o el tiempo limite para llevar a cabo la instalación. Estos tres últimos si son requerimientos que se pueden medir. NOTA: Para este diseño no se requieren traducir los requerimientos 26

35 FIJACIÓN DE METAS DE DISEÑO TABLA 2 Fijación de metas de diseño Simbolo Significado Mucha relacion Media relacion Alguna relacion TRADUCCION REQ. DEL CLIENTE Costeable Compacto Presion Motor Entrega del fluido Facil Instalacion Durable Silencioso Ligero REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE % Costeable Compacto Presion Motor Entrega del fluido Facil instalacion 22.2 Durable 44.4 Silencioso 11.1 Ligero 22.2 METAS UNIDADES pesos metros psi volts gpm dimensiones años desiveles kilogramos > > 1 < < x64.5cm < 5 > 65 < 80 27

36 DISEÑO CONCEPTUAL El Proceso Creativo del Diseño comienza con la necesidad, transcurre a través de las ideas y concluye con la concepción de formas. El Diseño Conceptual corresponde a la Segunda Fase, es decir a la de las ideas. Si se recurre al razonamiento Heurístico se puede decir que el producto sigue a la forma, esta sigue al concepto. Este a la función; y esta última a la necesidad. El Diseño Conceptual corresponde al desarrollo de las ideas fundamentales del objeto; es decir es en esta fase donde se decide sobre que principios físicos se basara la solución del problema, la disposición constructiva o arquitectura del objeto y la idea general de la apariencia que tendrá el producto terminado. Diseño Conceptual. *Principios de Funcionamiento. *Arquitectura. *Apariencia General. En virtud de lo anterior un nuevo concepto de diseño se puede basar en una propuesta que sea distinta a la existente, en alguno o más de los tres enfoques citados, como principio de funcionamiento, arquitectura y apariencia general. Un Concepto Innovador de un producto es aquel que se basa en un nuevo principio de funcionamiento. 28