INTRODUCCION
Cuando se plantea la creación de una pieza, el diseñador debe tener especial cuidado en considerar todas las variables cuya influencia puede ser importante en el desarrollo del proyecto. Estas variables son las involucradas en cada uno de los pasos intermedios existentes entre la aparición del concepto inicial del producto y su fabricación. Por lo tanto, el diseñador debe conocer las particularidades de los materiales con los que trabaja, las condiciones operativas de la pieza, las que impone el método de fabricación y la viabilidad económica del proyecto.
La tarea es a menudo compleja y, en muchas ocasiones, los resultados no siempre concuerdan con la idea original o bien esta idea debe ser replanteada ante la imposibilidad de su puesta en práctica.
La forma tradicional de abordar el diseño de una pieza de plástico inyectada parte de una propuesta básica junto con la elección de un determinado material. A continuación, y siguiendo etapas secuenciales, el modelo se depura a fin de conseguir las características de rigidez y consistencia deseadas.
Sin embargo, cuestiones como la influencia de las condiciones de transformación sobre el comportamiento posterior de la pieza o la consideración de las acciones externas que la misma pudiera soportar a lo largo de su vida útil -extremadamente difíciles de evaluar a priori- obligan a trabajar con un elevado nivel de incertidumbre y a emplear factores de seguridad elevados. Esto lleva a fabricar artículos sobredimensionados o con grandes espesores de pared.
Por otra parte, el máximo espesor de los artículos inyectados está limitado por el proceso de inyección y las contracciones que sufre el material en el interior del molde. Así pues, para obtener idénticas prestaciones mecánicas con espesores reducidos, la pieza debe nerviarse de forma abundante con los procesos tradicionales.
La propia naturaleza iterativa del diseño en ingeniería ha hecho que la consecución de un diseño óptimo requiera de la realización de numerosas pruebas, pues cada cambio efectuado en una etapa puede eventualmente afectar al resto. Así mismo, la presencia de un equipo experto ha sido condición imprescindible para acometer con garantías de éxito la construcción del molde de inyección, asegurar la fiabilidad de la pieza y pasar a su fabricación en serie. En el mercado actual, la calidad o la ausencia total de defectos en un proyecto es un requisito insoslayable para cualquier fabricante. Conseguirlo implica destinar mayores recursos al mismo; esto es, el empleo de más dinero, personal y tiempo. Así ocurre que los costes de desarrollo aumentan considerablemente y por tanto se pierde competitividad.
La solución a este problema radica en una utilización efectiva de los recursos, y es aquí donde las nuevas tecnologías CAD/CAE para el diseño de piezas [1] encuentran su mayor aplicación.
Hasta hace relativamente pocos años, estos programas veían limitada su aplicación por la necesidad de invertir grandes sumas en la adquisición de complejos equipos informáticos. En la actualidad y gracias a los continuos avances de la microinformática, la aparición de ordenadores más rápidos y potentes a bajo precio ha hecho posible su generalización. Sin embargo, mientras las técnicas y programas de diseño asistido por ordenador (CAD) son de uso común en casi todas las empresas, las técnicas de ingeniería asistida por ordenador (CAE) no han alcanzado, todavía, la difusión de las anteriores. Es importante destacar que la verdadera ventaja competitiva se obtiene de la utilización conjunta de ambas técnicas y de su aplicación paralela al diseño [2].
La mayoría de los paquetes de software se basan en técnicas de discretización por elementos finitos y son de aplicación general a todo tipo de materiales, aunque en el caso de los plásticos existen programas específicos que simulan las condiciones del proceso de inyección y que disponen de una muy amplia librería de familias, variedades y grados de plásticos así como de todas sus características [3].
Este artículo se centra en el proceso de cálculo mecánico de piezas, para lo cual se expone, a modo de ejemplo, el cálculo de la carcasa de una bomba periférica para agua en plástico.
VENTAJAS Y LIMITACIONES DE LA SIMULACION.
Las ventajas del uso de las herramientas al diseño de piezas resultan evidentes. Su gran versatilidad permite resolver problemas de carácter multidisciplinar y gran complejidad con precisión ajustada y con conocimiento de la magnitud del error cometido en las aproximaciones. No sólo proporcionan más y mejor información que los métodos tradicionales sino que se obtienen grandes ahorros en los costes y en el tiempo de desarrollo de los proyectos, lo que permite evaluar rápidamente cualquier modificación que se introduzca.
Del mayor acercamiento a la realidad se consiguen piezas más ajustadas y ahorro de material. Por otro lado, mediante la simulación numérica se obtiene un conocimiento detallado y profundo del producto antes de su existencia física y, bajo condiciones de funcionamiento extremas, se reduce en gran medida la posibilidad de que se produzcan problemas a posteriori.
El inconveniente más importante del método es la creencia absoluta en los datos que proporcionan los programas. Desde el momento en que es el usuario quien plantea correcta o incorrectamente el programa se debe ser crítico con los resultados y someterlos a una discusión exhaustiva antes de aceptarlos como válidos. La conclusión final es que el método de los elementos finitos es una potente herramienta siempre que sea utilizada por manos expertas.
publicado por: Pedro Rizo, ITT 3semestre ing.ind
