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TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CERRO AZUL INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA INSTRUCTOR: M.C. ANGEL ARCADIO CRUZ  1.1.- EVOLUCIÓN DEL DISEÑO ASISTIDO POR COMPUTADORA El avance vertiginoso del software y hardware, en estos últimos años h...

TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CERRO AZUL INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA INSTRUCTOR: M.C. ANGEL ARCADIO CRUZ  1.1.- EVOLUCIÓN DEL DISEÑO ASISTIDO POR COMPUTADORA El avance vertiginoso del software y hardware, en estos últimos años ha modificado la forma de entender el concepto de CAD, actualmente se entiende como la integración del diseño y del análisis (CAD unida al CAE). La técnica CAE necesita de una gran potencia de cálculo de los computadores, lo cual implica una memoria RAM considerable, velocidad de proceso y una calidad de exhibición de los resultados; estas características se vienen consiguiendo con los nuevos computadores a precios aceptables para nuestro medio. Esto ha permitido que los profesionales relacionados a estas tecnologías mejoren su productividad, calidad y oportunidad, de manera que puedan dedicar un mayor tiempo en la mejora de los diseños. SABER INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL ELECTRÓNICA Y AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL  1.1.- EVOLUCIÓN DEL DISEÑO ASISTIDO POR COMPUTADORA La aplicación del software CAD en la ingeniería abarca la elaboración de cuadros sinópticos, diagramas de diversos tipos, gráficos estadísticos, representación normalizada de piezas para su diseño y fabricación, representación tridimensional de modelos dinámicos en multimedia, análisis con elementos finitos, aplicaciones en realidad virtual, robótica, etc. Los software CAD pueden ser usados de dos maneras generales, a través de lenguajes de programación y de paquetes aplicativos. El CAD es una técnica de análisis, una manera de crear un modelo del comportamiento de un producto aun antes de que se haya construido. SABER INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL ELECTRÓNICA Y AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL  1.1.- EVOLUCIÓN DEL DISEÑO ASISTIDO POR COMPUTADORA SABER INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL ELECTRÓNICA Y AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL  1.1.- EVOLUCIÓN DEL DISEÑO ASISTIDO POR COMPUTADORA SABER INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL ELECTRÓNICA Y AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL  1.1.- EVOLUCIÓN DEL DISEÑO ASISTIDO POR COMPUTADORA SABER INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL ELECTRÓNICA Y AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL  1.1.- EVOLUCIÓN DEL DISEÑO ASISTIDO POR COMPUTADORA A continuación se presentan algunas definiciones alternas al denominado Diseño Asistido por Computador (CAD): Cad (Computer aided drafting): Dibujo asistido por computador. CADD (Computer Aided Design and Drafting): Diseño y dibujo asistido por computadora. CAE (Computer Aided Engineering): Ingeniería asistida por computador. CAM (Computer Aided Manufacturing): Manufactura asistida por computador. CIM (Computer Integrated Manufacturing) Manufactura integrada por computador. FEA (Finite Element Analysis): Análisis por elementos finitos. SABER INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL ELECTRÓNICA Y AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL  1.2.- PROGRAMAS CAD ACTUALES El software CAD (Computer Aided Design) es un conjunto de programas informáticos que permiten crear, modificar, analizar y documentar representaciones gráficas bidimensionales o tridimensionales (2D o 3D) de objetos físicos; el software CAD se utiliza como alternativa a los borradores manuales y los prototipos de productos. El software CAD permite explorar conceptos de diseño, visualizar con renderizaciones fotorrealistas y simular el rendimiento real. También permite realizar una amplia gama de diseños de una manera más rápida y efectiva, al reemplazar todas las reglas de T, escalas y transportadores empleados tradicionalmente, y sustituirlas por una gran variedad de funciones especializadas que permiten establecer el tamaño y la forma de cualquier objeto. SABER INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL ELECTRÓNICA Y AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL  1.2.- PROGRAMAS CAD ACTUALES 1.- AutoCAD 2.- Solidworks Desarrollado por Autodesk, es uno de los Se trata de uno de los software más populares programas CAD más conocidos y dentro del ámbito del diseño asistido por ampliamente utilizados en el mundo. Se computadora, utilizado por quienes ya cuentan usa en una amplia variedad de industrias, con experiencia en la materia. Las opciones y incluyendo arquitectura, ingeniería y funcionalidades dentro de la aplicación diseño industrial; en conjunto con la permiten la generación de modelados de que suite de programas especializados en incluyen validación de diseño o ingeniería. diversas áreas de la ingeniería. Arroja tres tipos de archivos: pieza, ensamble y dibujo. Esto hace que, profesionales que se dedican al diseño de piezas industriales puedan emplearlo en las diferentes etapas del proceso de producción y defiendan la idea de que Solidworks se encuentra entre los mejores programas CAD actuales. SABER INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL ELECTRÓNICA Y AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL  1.2.- PROGRAMAS CAD ACTUALES 3.- CATIA CATIA (Computer-Aided Three-Dimensional Interactive Application) es una potente suite de software de diseño y modelado 3D; es ampliamente utilizado en la industria aeroespacial, automotriz y de manufactura, en el diseño de productos. En este sentido, CATIA ofrece un conjunto completo de herramientas para el diseño avanzado y la ingeniería de sistemas u otras ingenierías afines. Su capacidad para crear modelos complejos, realizar análisis avanzados y facilitar la colaboración en proyectos multidisciplinarios lo convierte en una herramienta esencial para la creación de productos y sistemas de alta calidad. SABER INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL ELECTRÓNICA Y AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL  1.3.- PROGRAMAS CAE ACTUALES La ingeniería asistida por computadora es el uso de software informático en todas las industrias para simular el rendimiento del producto para mejorar los diseños o ayudar en la resolución de problemas de ingeniería. Esto incluye la simulación, validación y optimización de productos, procesos y herramientas de fabricación. Un proceso CAE típico comprende pasos de pre- procesamiento, resolución y pos-procesamiento. En la fase de pre-procesamiento, los ingenieros modelan la geometría (o una representación del sistema) y las propiedades físicas del diseño, así como el entorno, en forma de cargas o restricciones aplicadas. A continuación, el modelo se resuelve utilizando una formulación matemática apropiada de la física subyacente. En la fase de pos- procesamiento, los resultados se presentan al ingeniero para su revisión. SABER INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL ELECTRÓNICA Y AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL  1.3.- PROGRAMAS CAE ACTUALES Ventajas de la ingeniería asistida por ordenador Las ventajas de la CAE se centran sobre todo en la reducción de la creación de prototipos y la realización de pruebas, que pueden resultar costosas, además de aumentar la eficacia del proceso de diseño. Sin embargo, la mayor ventaja de utilizar CAE es que permite a diseñadores e ingenieros optimizar sus diseños para crear el mejor producto posible dentro de las especificaciones de diseño. Hoy en día, los ingenieros pueden y deben elegir el nivel de precisión que mejor se adapte a sus necesidades para responder a las preguntas de ingeniería con el mínimo esfuerzo computacional. El nivel de precisión va desde técnicas de modelado de alta fidelidad que permiten la predicción del comportamiento real dentro de un pequeño porcentaje o incluso menos hasta métodos rápidos que permiten predicciones rápidas de tendencias. SABER INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL ELECTRÓNICA Y AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL  1.3.- PROGRAMAS CAE ACTUALES FE-SAFE Software Fe-Safe es una herramienta cómputo CAE para procesar análisis en ingeniería y resolver problemas de esfuerzos por fatiga usando modelos de elementos finitos dentro de Abaqus; es un programa que calcula esfuerzos de tensión multiaxiales sometidos a fatiga. Calcula la vida por fatiga en cada punto del modelo 3D analizado y produciendo reportes gráficos sobre la concentración y puntos críticos de esfuerzos. Determina el límite de esfuerzo para poder diseñar con seguridad, estimas curvas para mostrar probabilidades de fallas por fatiga; los reportes de análisis y resultados son desplegados en Abaqus. SABER INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL ELECTRÓNICA Y AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL  1.3.- PROGRAMAS CAE ACTUALES SOLIDWORKS® SIMULATION Ees un paquete de herramientas de análisis estructural fáciles de usar que utilizan el análisis de elementos finitos (FEA) para predecir el comportamiento físico real de un producto mediante la prueba virtual de modelos CAD; el paquete proporciona capacidades de análisis estáticos lineales y no lineales, y de análisis dinámicos. Las distintas versiones (Standard, Professional y Premium) permite optimizar los diseños, determinar la resistencia mecánica de los productos, su durabilidad, la topología, las frecuencias naturales y probar la transferencia de calor y las inestabilidades de pandeo. También puede realizar simulaciones multifísicas secuenciales. SABER INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL ELECTRÓNICA Y AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL  1.3.- PROGRAMAS CAE ACTUALES FLOW SIMULATION - CFD SOFTWARE BY FLOMERICS ENGINEERING FLOW DYNAMICS, Software de CFD de propósito general para simulación y análisis de flujo en fluidos y transferencia de calor. El programa está integrado con PROE, SOLIDWORKS, CATIA, NX, INVENTOR y elimina las interfaces numéricas de los cálculos haciéndolos más gráficos. FLO THERM Es el software líder utilizado para la simulación térmica en la industria; es una manera de analizar la temperatura, el flujo y la presión en el análisis de los componentes, de las tarjetas de circuito impreso y de los sistemas completos. FLO VENT Es un software de cómputo CFD para predecir los flujos de aire, flujo de contaminación y transferencia de calor. Sigue un análisis termo-fluido dinámico de ambientes tales como: centros de datos, salas de servidores, salas blancas y laboratorios. Se apoya en la misma infraestructura que FloTHERM. SABER INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL ELECTRÓNICA Y AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL  1.4.- NECESIDADES DE LA INDUSTRIA El diseño en ingeniería es el proceso de concebir ideas en el desarrollo de la solución de un problema tecnológico, para lo cual usa conocimientos, recursos y productos existentes para satisfacer una necesidad o resolver un problema; el diseño puede dividirse en dos grandes categorías: diseño de productos y diseño de sistemas o procesos. El diseño de un objeto debe realizarse respetando normas nacionales e internacionales como: ANSI (American Nacional Standards Institute), ASME (American Society of Mechanical Engineers, ISO (Internacional Standards Organization), STEP (Standard for the Exchange of Product Data),etc. SABER INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL ELECTRÓNICA Y AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL  1.4.- NECESIDADES DE LA INDUSTRIA La construcción de piezas con geometrías complejas no sería una realidad sin la introducción y desarrollo de las técnicas de diseño y manufactura CAD/CAM. Junto con este desarrollo se ha incrementado además la pauta de calidad, garantía y reducción de tiempo entre la idea de un producto y su fabricación. A continuación se observa el algoritmo generalizado de los pasos a seguir en la concepción del diseño y ciclo de vida de un producto. SABER INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL ELECTRÓNICA Y AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL  1.4.- NECESIDADES DE LA INDUSTRIA Diseño Asistido por Computadora (CAD) El software CAD es fundamental en la fase de diseño del ciclo de vida del producto; este software permite a los diseñadores crear modelos en 2D y 3D con gran precisión. Las ventajas del CAD incluyen: Incremento de la productividad: Los ingenieros y diseñadores pueden crear y modificar diseños rápidamente, lo que aumenta la eficiencia. Mejora en la calidad del diseño: La precisión y el detalle que ofrece CAD aseguran diseños de alta calidad. Documentación detallada: CAD genera diagramas detallados que son esenciales para la fabricación y el ensamblaje. Base de datos de fabricación: Los diseños creados en CAD pueden ser fácilmente transferidos a sistemas de fabricación para su producción. SABER INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL ELECTRÓNICA Y AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL  1.4.- NECESIDADES DE LA INDUSTRIA Los modelos tridimensionales paramétricos creados en un sistema de CAD son: Modelo de alambre “Wireframe” (información geométrica de entrada, usada para la representación de los vértices y aristas). De superficie (visualización y trabajos superficiales, usados en control numérico). Sólidos (análisis de ingeniería, se le asignan propiedades, son usados en el análisis con elementos finitos). SABER INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL ELECTRÓNICA Y AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL  1.4.- NECESIDADES DE LA INDUSTRIA Ingeniería Asistida por Computadora (CAE) CAE es crucial para la validación y optimización de los diseños; utiliza análisis y simulaciones para predecir cómo se comportará un producto bajo diversas condiciones; las ventajas de CAE incluyen: Validación de diseños: Simula el rendimiento del producto para identificar y solucionar problemas antes de la fabricación. Optimización del producto: Permite ajustar y mejorar el diseño para maximizar el rendimiento y la eficiencia. Reducción de prototipos físicos: Al realizar pruebas virtuales, se minimiza la necesidad de prototipos costosos. CAE incluye herramientas como análisis de elementos finitos (FEA) y dinámica de fluidos computacional (CFD). SABER INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL ELECTRÓNICA Y AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL  1.4.- NECESIDADES DE LA INDUSTRIA En resumen, CAD, CAM y CAE son tecnologías complementarias que juegan roles cruciales en el ciclo de vida del producto. Mientras que CAD se enfoca en el diseño y la creación de modelos detallados, CAM automatiza el proceso de fabricación y CAE asegura que los diseños sean validados y optimizados antes de la producción. En un entorno cada vez más digital, estas herramientas son indispensables para cualquier empresa que busque mantenerse competitiva en la industria. SABER INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL ELECTRÓNICA Y AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL