Aplicacion de TRIZ

1. 8° CONGRESO IBEROAMERICANO DE INGENIERÍA MECÁNICA
Cusco, 23 al 25 de Octubre de 2007
ALCANCES Y APLICACIONES EN LA FASE DE DISEÑO CONCEPTUAL DE
TRIZ, TEORÍA DE RESOLUCIÓN ACELERADA DE PROBLEMAS DEL
ÁMBITO MECÁNICO EN CHILE.
Dr. Ing. Pedro Sariego Pastén; Ing. Felix Pizarro Martinez
Departamento de Mecánica.
Universidad Técnica Federico Santa Maria
Avenida España 1680 Valparaíso- Chile
Pedro.sariego@usm.cl; Feliz.pizarro@usm.cl
RESUMEN
El trabajo presenta una panorámica general de los métodos de diseño y sus
implicancias con la inventiva y la innovación en el ámbito de la Ingeniería
Mecánica y destaca a la Teoría de Resolución Acelerada para la Inventiva,
denominada TRIZ, como una metodología de diseño adecuada para potenciar los
niveles de inventiva, especialmente en la fase de diseño conceptual de la
ingeniería mecánica. El trabajo presenta una síntesis de principales herramientas,
incluyendo los cuarenta Principios de Inventiva y la Matriz de Contradicciones de
TRIZ, como así mismo los conceptos de Sustancia Campo y Ciclo de Vida. Se
ilustran además algunos resultados de desarrollo del método en Chile a nivel
académico, basadas especialmente en experiencias en el Departamento de
Mecánica de la UTFSM, donde se observa que TRIZ, por ser un método sistémico
que se integra rápidamente a la mentalidad de los alumnos de ingeniería; como
también las experiencias de aplicaciones industrial a la fecha, tales como; diseño
de: mesa de bipedestación, dispositivo utilizado preferentemente por usuarios
discapacitados; y la aplicación en algunos diseño de máquinas para la industria.
Se destaca el hecho que TRIZ es una de las principales herramientas de diseño e
ingeniería utilizadas a nivel mundial en la actualidad.

2. I. INTRODUCCION
Se dice con razón que ”la innovación tecnológica se ha convertido en una
demanda indispensable para el desarrollo económico y social de los países y para
la supervivencia y éxito de las empresas e instituciones.” , es así que as
empresas e incluso los gobiernos de los países industrializados han impulsado al
diseño como una actividad estratégica dentro y fuera de sus organizaciones, al
punto de que se ha convertido en una herramienta clave para crear ventajas
competitivas sostenibles en el tiempo. Esto, porque el diseño es el centro del
proceso de toma de decisiones en el desarrollo de productos, el lugar y el
momento preciso para hacer realidad las apetencias de los usuarios, donde se
tiene la mayor libertad para crear lo nuevo, rediseñar lo viejo, actualizar lo que
está en uso, donde mejor se ensaya y aplican los nuevos materiales, las nuevas
tecnologías, los nuevas visiones y conceptos sobre los productos [8].
En ese marco, y entendiendo que para que exista innovación debe haber un
modelo de gestión que comercialice un producto que alguien haya inventado,
creado, descubierto, generalmente mediante procesos denominados inventiva. Lo
cierto es que es justamente la inventiva la que, en países como Chile y en todo el
ámbito latino americano, tiende a estar en el ámbito de la técnica, bastante atrás
respecto de los países industrializados. Una serie compleja de factores conspiran
para dar como resultado la situación descrita, pero sin lugar a dudas una de las
principales falencias es la falta uso e incluso de conocimiento de metodologías
que potencian la inventiva.
Existe por cierto una cantidad enorme de métodos de diseño e inventiva, se
propone en este trabajo a la Teoría de Resolución de Problemas de Inventiva
(TRIZ), que es una metodología práctica y se ve así misma como una “ciencia en
desarrollo”. Se trata de una metodología que nació en Rusia en los años 50, de
amplio uso en la empresas de desarrollo de producto en el mundo industrializado
en la actualidad, empresas interesadas en potenciar sus niveles de inventiva, para
mantener y/o acrecentar sus niveles de innovación y por consiguiente sus
ventajas competitivas a escala mundial. TRIZ ha demostrando ser efectiva
auxiliando en la solución de problemas y para desarrollar las estrategias de
tecnologías futuras en todas las ramas de la industria y de la ciencia, su
conocimiento en los ámbitos de la ingeniería mecánica es natural y de acuerdo a
la experiencia en desarrollos propios una gran ayuda al momento del diseño
conceptual.
II. ENFOQUES DE LA INVENTIVA Y LA INNOVACION EN EL DISEÑO
MEDIANTE TRIZ.
Existen una serie de enfoques de diseño de producto, las diferencias más
grandes se dan entre las visiones, formas, conceptos, métodos y herramientas
que se generan desde el ámbito Diseño Industrial versus los que se desarrollan
desde los campos de la Ingeniería de Diseño. En el ámbito de la ingeniería que
se estudia en nuestras escuelas de ingeniería, se reconoce a Christopher Jones
(1981), como el pionero del estudio de los métodos de diseño y de proyecto,
quien señalara que el ciclo de diseño comprende tres etapas, a saber: análisis,

3. síntesis y evaluación, mismas que renombra como divergencia, transformación y
convergencia para asociarlas a la labor de diseño.
A la fecha, se conocen en la actualidad aportes teóricos al diseño de diversos
autores, que ha llevado a agrupar a los métodos de diseño en tres grandes
grupos, a saber: Métodos Sistemáticos, que derivan de la Teoría de Sistemas,
cuyos grandes autores son Altshuller, Beiltz entre otros. Métodos Integradores,
nacidos de la experiencia del mercado, cuyo gran referente es Pugh y Métodos
Axiomáticos, que se originan en el desarrollo de las tecnologías informáticas en el
ámbito de la manufactura, el diseño y la ingeniería en general, teniendo a Shu
como uno de sus grandes autores. Bajo estos grupos teóricos han sido agrupadas
un conjunto amplio de métodos de diseño, los cuales son utilizados
indistintamente en distintos lugares del mundo.
TRIZ, se inserta en el marco de Teorías Sistemáticas y da cuenta de un grupo
de metodologías creadas por Altshuller tales como la matriz de contradicciones
(las 39 caracteristicas técnicas y físicas y los 40 principios de inventiva), la
sustancia campos, las curvas de progreso; y sus continuadores que crearon
método como ARIZ (algoritmos de resolución de inventiva de problemas);
sistemas estructurales y otros, de alto impacto en la inventiva y en la innovación
de productos y procesos.
Ahora bien, todos los modelos de diseño, las metodologías e incluso las
filosofías de diseño ven en éste, lo que han venido ha definir como “una
actividad”, “dominios de interacción entre el usuario y el objeto”. La gran cuestión
es el corazón del proceso de diseño, esto es el proceso de creación, de inventiva,
de creación de una cosa nueva, que se denomina diseño conceptual.
Figura 1. Parámetros conceptuales de TRIZ [5].
Colecta de
datos
Formulación
del problema
Identificar la
contradicción
Resolver la
contradicción
Implementar la
solución
Problema
inicial
Modelos de evolución
Condiciones especificas

4. La problemática se potencia cuando se examinan herramientas y/o métodos de
apoyo al diseño, un análisis detallado indica que de todos los ámbitos del diseño,
especialmente el relacionado con la mecánica y sus derivaciones, es el diseño
conceptual el más huérfano de apoyo de herramientas, metodologías y hasta
tecnologías.
Esto hasta que surgiera con fuerza la alternativa del Método TRIZ. Esta es
básicamente una metodología estructurada para la innovación, que examina los
problemas de inventiva en forma metódica, explorando espacios de soluciones
para generar ideas creativas. La figura 1 ilustra la fuerza metódica de TRIZ,
indicando que el problema inicial pasa por una serie de etapas hasta que es
posible formular el problema correctamente, identificar la contradicción que ha de
resolverse correctamente para resolver e implantar la solución. El método fue
desarrollado en la antigua URSS por Genrich Altshuller, constituyó por años una
metodología más dentro del universo de métodos de diseño, desconocido por
décadas en occidente. TRIZ, que es acrónico del ruso y que viene a significar el
“Teoría de Resolución Inventiva de Problemas”. El colapso de la URSS permitió
que se tuviera conocimiento en occidente y desde esa época ha sido un método
sumamente difundido en los países industrializados que tienen en la innovación el
eje de su desarrollo económico, mientras que en los países como Chile, centrado
en la producción de recursos naturales, es prácticamente desconocido. TRIZ es
un método basado en la ciencia y en el conocimiento que se concentra en
resolver contradicciones en sistemas comportamientos que muestra
contradicciones pasadas o similares. Sus etapas son básicamente la de
establecer las fases de definición del problema, la formulación, la categorización
del problema, el desarrollo de conceptos de solución, la priorización e
implementación de soluciones.
Buscadores científicos como Scurus indican cerca de 5000 referencias, con un
crecimiento expotencial mes a mes, la mayoría de ellas son referencias sobre
aplicaciones de la metodología en diversos campos del saber y sus derivaciones
en el ámbito industrial. El número de páginas web de TRIZ en el mundo, al
momento de redactar este documento superaba el millon cuatrocientas mil
referencias.
Según TRIZ, el proceso creativo que lleva a la innovación de sistemas
tecnológicos, no es algo caprichoso, al azar y/o misterioso, que depende de la
percepción y de la psicología de cada persona. En realidad todo lo contrario, se
trata en todo momento de de un proceso perfectamente estructurado y basado en
un metodología fácil de aprender, de manera que las personas se enfrenten con
éxito a problemas de innovación tecnológica y sean notablemente inventivas,
produzcan inventos, de manera programada y exitosa. De ahí su éxito en
economías que necesitan de la innovación para su desarrollo. TRIZ indica que la
gran mayoría de los problemas de inventiva ya han sido resueltos y que las
soluciones aportadas, se pueden clasificar y ordenar de forma en que es posible
tener acceso a ellas de manera fácil y rápida.
En términos generales, la teoría consiste en descubrir las principales
contradicciones en un problema de innovación tecnológica o la necesidad de
generar un invento, estas contradicciones se dividen básicamente en:
Contradicciones Técnicas, que son las que involucran a dos elementos de un

5. sistema tecnológico. Contradicciones Físicas que corresponden a una sola parte
del sistema tecnológico. Como consideración especial se debe señalar que TRIZ
se aplica mejor a problemas cuyo diseño o rendimiento son de larga duración y
que aparentan demostrar contradicciones. TRIZ se recomienda para personas
lógicas y analíticas, y es muy efectivo en ayudar a ingenieros a pensar más
creativamente. TRIZ requiere de conocimiento de física, entrenamiento
considerable y práctica para proporcionar la eficiencia adecuada. Del análisis de
un gran número patentes, Altshuller desarrolló los denominados “40 principios de
invención”, que se especifican en la siguiente tabla.
1. Segmentación 11. Precaución previa 21. Pasar rápidamente 31. Materiales porosos
2. Extracción 12. Equipotencialidad 22. Convertir lo negativo
en positivo
32. Cambios de color
3. Calidad Local 13. Inversión 23. Retroalimentación 33. Homogeneidad
4. Asimetría 14. Esfericidad –
Curvatura
24. Mediador 34. Restauración y
regeneración de partes
5. Combinar 15. Dinámica 25. Autoservicio 35. Cambios de
parámetros
6. Universalidad 16. Acciones parciales 26. Copiar 36. Transiciones de
Fase
7. Anidación 17. Otra dimensión 27. Objetos baratos u de
corta vida
37. Expansión Térmica
8. Contrapeso 18. Vibraciones
Mecánicas
28. Sustitución de
sistemas mecánicos
38. Oxidantes Fuertes
9. Reacción preliminar 19. Acción Periódica 29. Neumática e
hidráulicas
39. Atmósferas inertes
10. Acción preliminar 20. Continuidad de la
acción útil
30. Membranas
delgadas
40. Materiales
compuestos
Tabla 1. Los 40 Principios de Invención de Altshuller [5].
Estos cuarenta principios son contrastados con 39 parámetros o características
de cualquier sistema tecnológico a través de lo que se denomina Matriz de
Contradicciones.
1. Peso de un objeto en
movimiento
11. Tensión, presión 21. Potencia 31. Efectos secundarios
dañinos
2. Peso de un objeto sin
movimiento
12. Forma 22. Desperdicio de
energía
32. Manufacturabilidad
3. Longitud de un objeto
en movimiento
13. Estabilidad de un
objeto
23. Desperdicio de
sustancia
33. Conveniencia de uso
4. Longitud de un objeto
sin movimiento
14. Resistencia 24. Perdida de
información
34. Reparabilidad
5. Área de un objeto en
movimiento
15. Durabilidad de un
objeto en movimiento
25. Desperdicio de
tiempo
35. Adaptabilidad
6. Área de un objeto sin
movimiento
16. Durabilidad de sin
objeto sin movimiento
26. cantidad de
sustancia
36. Complejidad de un
mecanismo
7. Volumen de un objeto
en movimiento
17. Temperatura 27. Confiabilidad 37. Complejidad de
control
8. Volumen de un objeto
sin movimiento
18. Brillo 28. Precisión de medi-
ciones
38. Nivel de automa-
tización

6. 9. Velocidad 19. Energía de un objeto
en movimiento
29. Precisión de manu-
facturas
39. Productividad
10. Fuerza 20. Energía de un objeto
sin movimiento
30. Factores
perjudiciales actuando
en un objeto
Tabla 2. Las 39 características o parámetros de cualquier sistema tecnológico [5].
III. MATRIZ DE CONTRADICCIONES
La Matriz de Contradicciones es el lugar donde se contrastan las características o
parámetros del sistema tecnológico que se deben mejorar, frente a los parámetros
de diseño que se deterioran. En la intersección de estos se establecen los
principales principios de inventiva involucrados.
El uso de la matriz de Altshuller comprende 5 pasos:
• Ante un determinado problema de diseño se ha de convertir el problema en
comento se ha de identificar los elementos del mismo con dos parámetros
o características
• Posteriormente se ha de Identificar la correspondencia entre los dos
parámetros o características de diseño citadas con alguno de los 39
parámetros generalizados de Altshuller
• Se han de buscar los principios de inventiva que permitan resolver el
conflicto de diseño usando la matriz. Existen herramientas desarrolladas
en Excel en que los parámetros generales tienen números asociados con
ellos, se ha de buscar el correspondiente corte entre las filas y columnas
que poseen esos números asociados.
• Los números que aparecen en la celda correspondiente, corresponden a
principios de inventiva
• Se debe analizar cada uno de los principios de inventiva resultantes y
establecer si están en correspondencia con la naturaleza del problema.
Se ha de tratar de
adaptar los
principios de
inventiva
correspondientes a posibles soluciones del problema de diseño A modo de
ejemplo, se ilustra la matriz para las seis primeras características, en las
intersecciones se ilustran los principios de inventiva a los que se hace referencia.
1 2 3 4 5 6

7. Figura 3. Parte de la Matriz de Contradicciones de Altshuller. Se indica el número
de los parámetros generales que se contrastan por pares. El número de
recuadros presenta los principios de inventiva involucrados [5].
Esto significa que se ha de considerar los principios indicados y por consiguiente
el problema puede tratar de la solución de algunos de los ítems que se indican
para cada caso.
IV. ANÁLISIS DE PROBLEMA APLICANDO MATRIZ DE CONTRADICCIONES
DE TRIZ ([1] y [4]).
A modo de ejemplo, de los casos analizados en Chile utilizando la matriz de
contradicciones, se ilustra el resultado de la innovación en un alimentador de
correa para mineral grueso ubicado bajo el chancador primario, que se ilustra en
la siguiente figura, con una capacidad de 6000 ton/hr, para un top size de mineral
de 10”.
IDEALIDAD: El sistema ideal será aquel que no demande mayores costos
operacionales por concepto de consumo de energía y manutención, manteniendo
los niveles de disponibilidad actuales.
EFECTOS: El autor de Triz observó que a gran parte de las soluciones
simplemente aplicaban las ventajas de un efecto conocido. Estos efectos pueden
ser físicos, químicos y geométricos y para la obtención de ideas se emplea la
teoría en cuestión.
1
15. 8.
29. 34
29. 17.
38. 34
2
10. 1.
29. 35
35. 30.
13. 2
3
15. 8.
29. 34
15. 17.
4
4
35. 28.
40. 29
17. 7.
10. 40
5
2. 17.
29. 4
14. 15.
18. 4
6
30. 2.
14. 18
26. 7.
9. 39

8. Figura 4: Geometría del alimentador de correa bajo el chancador primario.
CONTRADICCIONES
• Contradicciones técnicas
Lo primero que se ha hecho ha sido analizar los 39 parámetros de ingeniería para
determinar cuáles pueden llegar a afectar al incremento de velocidad de la pala.
Tras dicho análisis, el número inicial de parámetros se ha reducido a 5 que se
incluyen en la tabla 5. En segundo lugar se han identificado las posibles
contradicciones que pueden ocurrir entre los 39 parámetros. Para ello, se ha
tenido en cuenta que la mejora de un parámetro empeora otro.
Parámetro a Mejorar Parámetro que se deteriora
14. Resistencia
15. Durabilidad de un objeto en
movimiento
23. Desperdicio de sustancia
25. Desperdicio de tiempo
39. Productividad
1. Peso de un objeto en
movimiento
9. Velocidad
Tabla 3: Parámetros generalizados de ingeniería.
Una vez determinadas las contradicciones existentes, la matriz de contradicciones
selecciona (a partir de los 40 principios inventivos de Altshuller) se seleccionan
aquellos parámetros que son más interesantes para romper la contradicción,
indicados en la matriz de la siguiente tabla.
.

9. Tabla 4: El resultado de la matriz de contradicciones
Para romper esta contradicción se podrían emplear los principios inventivos se
ordenan por orden de importancia, de lo que se obtiene los de mayor relevancia
asociados con el problema, a saber:
35. Transformación de los estados físicos y químicos de un objeto
a. Cambiar un estado de agregación de un objeto, concentración de densidad, grado
de flexibilidad, temperatura.
5. Combinando
a. Combine en un espacio objetos homogéneos u objetos destinados a operar
contiguamente
b. Combine en tiempo operaciones homogéneas o contiguas
• Contradicciones físicas
La contradicción física que se emplea en este caso es la de “separación en el
espacio”, cuyo aplicación es la de quitar, parte del material que es dañino o esta
en riesgo para hacerla tan pequeña hasta desaparecer”
Ideas obtenidas
La idea obtenida a partir del análisis de las contradicciones técnicas y físicas
apunta a disminuir la tensión en la cinta mediante la disminución del material que
se encuentra sobre la cinta del alimentador de correa (cambiar un estado de
agregación + combine en un espacio objetos homogéneos), y que induce fuerzas
de arrastre significativas. Para cumplir con tal objetivo se trabaja con la
modificación (tamaño de la descarga), del cajón de alimentación al equipo para
bajar la tensión de corte del mineral que se encuentra en su interior y a su vez
bajar la tensión en la cinta al disminuir los esfuerzos cortantes antes
mencionados. En las figuras 5 y 6 se aprecia el análisis de tensiones practicado
en el cajón de alimentación antes y después de implementar la modificación para
mejorar la vida de la cinta, que fue evaluada en términos de potencia instalada,
tensiones en la cinta y por consiguiente, vida útil actual y futura de la misma.

10. Figura 5: Geometría original y distribución de tensiones de Von Mises para la
geometría original
Figura 6: Modificación geométrica propuesta y Distribución de esfuerzos de Von
Mises para la modificación propuesta por TRIZ
La secuencia de figuras ilustra claramente la mejora en el equipo a nivel de
concentraciones de esfuerzos, lo que muestra de paso, la potencia de la solución.
V. CONCLUSIONES
Las principales conclusiones de este trabajo son las siguientes:
.
• La innovación y especialmente la inventiva es una capacidad que todo ser
humano en el ámbito de la técnica puede potenciar a través de
herramientas metodológicas apropiadas.
• La metodología TRIZ es una herramienta potente para apoyar esta tarea
de aprendizaje acelerado para la innovación, especialmente en el ámbito
del desarrollo de producto involucrada con la Ingeniería Mecánica.
• TRIZ es una herramienta sistemática para diseñar que entrega unas
estrategias efectivas de resolución de problemas, elimina las barreras entre
dominios de inventiva en el diseño conceptual. Genera un enfoque

11. equilibrado tremendamente potente para el diseño conceptual, cosa que se
pudo probar en el ejemplo ilustrado.
• Es del todo necesario promover la difusión de esta metodología en las
escuelas de ingeniería de nuestros países, especialmente de ingeniería
mecánica, para apoyar el desarrollo de nuestras naciones.
REFERENCIAS.
[1] P. Sariego, R. Espinoza.,. Estrategia de Introducción y Aplicaciones de TRIZ en la Industria
Minera Chilena. 2do Congreso Iberoamericano de Innovación tecnológica. Monterrey México,
2007.
[2] P. Sariego, R. Espinoza., Pasos Para Potenciar La Innovación Olvidada En Chile. Un Ejemplo
De Cooperación Universidad Empresa Para Romper El Paradigma. 1er Congreso
Iberoamericano de Innovación tecnológica. Puebla México, 2006.
[[3] W. Maloney., Oportunidades perdidas: Innovación y crecimiento en base a recursos en
América Latina, Foro de Economía de Minerales, Vol III, páginas 25-68, Ediciones Universidad
Católica de Chile, Santiago de Chile, 2005
[4] M. Cerda., Desarrollo de aplicaciones de TRIZ en la minería. Seminario Procesos Productivos.
Santiago, Chile, 2007.
[5] P. Sariego, C. Troncoso et all., La Innovación de Producto Utilizando la Teoría de
Resolución de Problemas – TRIZ. Alcances y Aplicaciones en Chile. Congreso Nacional de
Ingenieros Mecánicos. Universidad de Talca, Curicó - Chile, 2006.