Este documento describe el desarrollo de un torquímetro digital. Explica que se realizó una investigación de mercado y se identificaron los requerimientos del cliente. Luego, se generaron y evaluaron conceptos de diseño y se seleccionó un sensor de galga extensiométrica. Finalmente, se describe el prototipo desarrollado y se analizan aspectos técnicos, económicos y de valor social del diseño.

1. Edson Ivan Beltran Forero
Luis Felipe Arevalo Caro
César Andrés Molano Bautista
Bogotá D.C., junio de 2010
Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica
Línea de Investigación, Innovación y Desarrollo Tecnológico
XXVI MUESTRA
DE MÁQUINAS Y PROTOTIPOS
TORQUIMETRO DIGITAL

2. ANTECEDENTES Y FUNDAMENTACIÓN
•Para iniciar con el desarrollo del proyecto primero se
investigo las fuerzas que interactúan sobre un perno
precargado y su importancia.
•Para reconocer que camino seguir en el desarrollo del
proyecto fue necesario primero definir un inicio que fue el
de entrevistar mecánicos que interactuaran con
torquimetros ya fueran estos digitales, de trinquete, de
aguja, etc.
• La financiación del proyecto es realizada por los
integrantes del grupo, nadie externo colaboro con ayudas
económicas.

3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA DE DISEÑO
• ¿A quien?: Talleres minoristas de mantenimiento
automotriz, también integrantes de las grandes empresas
como por ejemplo concesionarios.
• ¿Qué y para qué? El usuario es el amo del torque que
desea utilizar.
• ¿Por qué?: precios altos y de difícil adquisición por parte
de pequeños mecánicos.
•¿Dónde y cuando? El prototipo será presentado
finalizando el primer semestre del año 2010.

4. REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE
Necesidad Especificación Unidades/Formas de
medición
El torquímetro digital agiliza el tiempo
para colocar el valor del torque
deseado
Practicidad en el ingreso de
datos
Rapidez: segundos
Facilidad (subjetiva)
El torquímetro digital es más resistente
a las inclemencias del trabajo en el
taller.
Resistencia Psi, MPa
El torquímetro digital tiene buena
precisión.
Precisión Tolerancias pequeñas
El torquímetro digital tiene un mango
ergonómico
Ergonomía Comodidad (subjetiva)
El torquímetro digital avisa por medio
de una luz y un pito la llegada del
torque.
Mecanismo de aviso visual o
sonoro
Candelas (cd), decibeles (dB)
En el proceso de calibración del
torquímetro digital se verifican las
baterías y el torquímetro se apaga solo
después de un tiempo sin uso.
Ahorro de energía mW/h
El torquímetro digital maneja lb*ft y
Nm.
Versatilidad en sistemas de
medida
lb-ft, N-m

5. REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE
Con el torquímetro digital hay más
tiempo de uso antes de que se
descalibre
Tiempo de utilidad Horas, minutos, segundos
El torquímetro digital tiene una
memoria para los torques que más se
utilicen.
Almacenamiento de datos Tamaño de la memoria: bits
El torquímetro digital avisa cada 25%
de avance del torque deseado por
medio de cambios de luces.
Aviso de avance N-m, lb-ft
El torquímetro digital sirve para utilizar
como llave de torsión normal.
Versatilidad de uso N-m, lb-ft
El torquímetro digital tiene un peso
razonable
Ligereza Kg
El torquímetro digital tiene mango
extensible
Extensión de la herramienta cm, mm, in
El torquímetro digital esta realizado
con productos de venta en Colombia
fáciles de conseguir.
Accesibilidad en el mercado Pesos ($)
Necesidad Especificación Unidades/Formas de medición

6. ANÁLISIS DE LA COMPETENCIA
(BENCHMARKING)
Proto industrial tools Northern Industrial Snap-on
Craftsman Hazet KTC Kyoto tool

7. ESPECIFICACIONES DE INGENIERÍA (QFD)
Ver vinculo:
QFD

8. FUNCIONES:
DIAGRAMA DE DESCOMPOSICIÓN FUNCIONAL

9. GENERACIÓN DE CONCEPTOS:
VALORACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE
SOLUCIÓN GENERADAS
• La búsqueda interna fue algo complicado debido al poco conocimiento acerca
de sensores existentes en la industria y de tecnología cercana a nuestro
mercado colombiano. Debido a esto realizamos una lluvia de ideas en la que
cada integrante fue dando una solución a las partes planteadas fueran están
viables o no ya que el tiempo para lanzar la idea lo reducimos.
•En la búsqueda externa si se obtuvo mas éxito ya que se encuentra buena
cantidad de información acerca de los sensores y mecanismo que pueden servir
para un torquimetro digital.

10. GENERACIÓN DE CONCEPTOS:
VALORACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE
SOLUCIÓN GENERADAS
•Galga extensiometrica: es el sensor elegido debido
a su pequeño tamaño, buena cantidad de
información, fácil adquisición y de precio bajo.
•El mecanismo elegido fue el de ratchet por medio
de palanca para generar un torque cuando en su
extremo se aplica una fuerza.

11. GENERACIÓN DE CONCEPTOS:
VALORACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE
SOLUCIÓN GENERADAS

12. PRESENTACIÓN DE LA ALTERNATIVA DE
DISEÑO GLOBAL DOMINANTE Y
JUSTIFICACIÓN

13. GENERACIÓN Y EVALUACIÓN DEL
PRODUCTO
PARTE MECANICA PARTE ELECTRONICA
Ratchet.
Camisa donde se aloja el
ratchet.
Visualización.
Sensado.
Adquisición del torque
deseado.
Sonido.
Control

14. GENERACIÓN Y EVALUACIÓN DEL
PRODUCTO
•Entre el componente estandarizado mas importante para
nuestro proyecto tenemos el del mecanismo de ratchet ya
que se consigue muy fácil y a un bajo precio mientras que si
hubiera tocado realizarlo, tomaría bastante tiempo y mucho
mas dinero por el mecanizado especial que requeriría.

15. GENERACIÓN Y EVALUACIÓN DEL
PRODUCTO
• El material del cual esta hecho el ratchet es acero SAE 6150 laminado
y forjado que es especial para varillas que se utilizan para torsión.
• La caja que va a contener los dispositivos electrónicos será realizada
con fibra de vidrio material que resiste muy bien golpes que puedan
ocurrir por la manipulación de la herramienta protegiendo de esta
manera los elementos electrónicos.

16. GENERACIÓN Y EVALUACIÓN DEL
PRODUCTO
• El sensado fue la función mas compleja de lograr debido a que
la galga extensiometrica muestra ruido además que hay que tener
gran cuidado con la instalación y protección de la galga en el
lugar indicado.

17. DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA
• Fotografías:

18. DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA
• Funcionamiento:

19. DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA
• Aspectos de seguridad:
– No existen riesgos para la salud humana
(voltaje de operación y corrientes bajos).
• Aspectos de control:
– Encendido y apagado
– Ingreso de datos
– Unidades de medida

20. DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA
• Aspectos de ergonomia

21. APORTE Y VALOR SOCIAL DEL DISEÑO
• Medición del torque a través de las
microdeformaciones generadas en el ratchet
sensadas por galgas extensiométricas.
•Facilidad de adquisición para pequeñas
empresas.

22. ANÁLISIS ECONÓMICO
•Costos de diseño
• Adquisición de sensores poco efectivos para el
proyecto: 50 000 pesos.

23. ANÁLISIS ECONÓMICO
•Costos de materiales
•Camisa y ratchet: 90 000 pesos.
•Galgas extensiométricas: 58 000 pesos.
•Componentes electrónicos: 50 000 pesos.
•Fibra de vidrio: 30 000 pesos.
•Mango: 20 000 pesos.
•Costos de fabricación:
•Manufactura: 50 000 pesos.
•Costos de ensamble:
•Colocación de las galgas: 15 000 pesos (materiales)

24. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
•Se debe tener cuidado con el manejo de las
galgas ya que el procesamiento de la señal
puede complicarse más de la cuenta.
•El proceso de diseño requiere una constante
reevaluación para tener en cuenta variaciones
que puedan afectar positivamente el prototipo
final.
•Es fundamental ofrecer soluciones que
beneficien sectores de población marginados del
mercado actual.

25. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
•El desarrollo de este proyecto nos ha permitido
afianzar y profundizar conocimientos adquiridos
durante el transcurso de la carrera, y nos ha
incitado a la investigación sobre todo de
mercado, que tiene poco énfasis en el resto de
asignaturas.
•A pesar de ofrecer mayor precisión, los
torquímetros digitales no han tenido gran
aceptación por ser más delicados que los
análogos.

26. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Y
HERRAMIENTAS DE INGENIERÍA
EMPLEADAS
•ULRICH KARL, EPPINGER STEVEN; Diseño y
desarrollo de productos, Enfoque Multidiciplinario.
Editorial McGraw-HILL. 2004.
•ULLMAN DAVID. The mechanical design process.
Editorial McGraw-HILL International editions. 1992.
•SCLATER, CHIRONIS, Mechanisms And Mechanical
Devices Sourcebook 3rd ed McGraw-Hil 2001.
•Patente: REYNERSTON John L. Digital Torque Wrench.
Junio 26 de 2006.

27. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Y
HERRAMIENTAS DE INGENIERÍA
EMPLEADAS
• Patente: Hsuan-Sen Shiao. Torque-indicating wrench.
Agosto 16 de 2005.
•Patente: Rainone Michael D. Digital Beam Torque
Wrench. Mato 6 de 2008.

28. MUCHAS GRACIAS
EDSON IVÁN BELTRÁN FORERO (eibeltranf@unal.edu.co)
LUIS FELIPE ARÉVALO CARO (lfarevaloca@unal.edu.co)
CÉSAR ANDRÉS MOLANO B. (camolanob@unal.edu.co)