1. Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica
Línea de Investigación, Innovación y Desarrollo Tecnológico
XXIV MUESTRA DE MÁQUINAS Y PROTOTIPOS
MERTT - Máquina de Ensayos a Resortes
Tratados Térmicamente
Estudiantes:
Edgar A. Bolivar Nieto
John Freddy Ochoa A.
Alexandra Vivas Liévano
Directores:
Ing. Nelson Arzola
Ing. Edwin Cárdenas
Bogotá D.C., junio de 2009

2. ANTECEDENTES Y FUNDAMENTACIÓN
El ensayo de tratamientos térmicos que se lleva a cabo
actualmente por los estudiantes es de forma manual y bastante
imprecisa ya que las mediciones se realizan por medio de un
dinamómetro y un flexómetro acoplados de manera
provisional.
Con el fin de optimizar el ensayo y sus resultados se propuso la
construcción de la MERTT.
Su desarrollo se estimo en $520.000 pesos colombianos
incialmente aunque este valor se incrementó durante los cuatro
meses que duró el proceso.

3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Lá máquina actualmente utilizada en la realización
del ensayo presenta imprecisiones en las medidas
debidas a la mala adaptación de los elementos y al
cabeceo brusco que se genera en el cabezal móvil.
Se requiere mejorar las condiciones del ensayo de
una manera considerable y además integrar
medidas de seguridad para el operario.

4. REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE
Funcionabilidad
Medir la distancia recorrida por el resorte elongado.
Reducir el margen de error de la medida.
Evitar el cabeceo.
Medir la fuerza aplicada.
Aplicación de fuerza indicada.
Velocidad de aplicación de la fuerza en forma correcta.
Que el resorte vuelva a su estado inicial automáticamente al terminar la prueba.
Comodidad
No impedir el tránsito de las demás personas en el laboratorio.
Fácil mantenimiento.
Fácil manejo.
Poco espacio de operación.
Reducción del trabajo físico.
Otros
Instrucciones claras y precisas de operación.
Maquina robusta.

5. BENCHMARKING
El MERTT es un
dispositivo con fines
netamente académicos,
por lo que es único, visto
de esta forma, es difícil
encontrar productos en el
mercado que cumplan
exactamente la misma
función. Para comenzar el
diseño tomamos
máquinas que se usan
para ensayos a tensión en
otro tipo de probetas.

6. FUNCIONES:
DIAGRAMA DE DESCOMPOSICIÓN FUNCIONAL
Para el desarrollo del ensayo generamos la caja gris que nos
resume el proceso:

7. FUNCIONES:
DIAGRAMA DE DESCOMPOSICIÓN FUNCIONAL
Se presentaron diferentes opciones para los diferentes sistemas de la
máquina:
Dinamómetro
Cremallera
Digital
Fin de la
Carrera
Celda de
Tornillo sinfin USB
Carga
Conductividad
Cadena Ultrasónicos
en el resorte
Banda - Polea Resorte Patron Serial
Motor Sinfin Corona Encoder Resorte patron
Energia Cadena Paralelo
Fuerza igual a
Manivela Correa - Polea
cero
Sistema
ZigBee
Neumático
Gancho
Sistema
Probeta
Hidráulico
Mordaza
Condiciones
Usuario
Iniciales

8. GENERACIÓN DE CONCEPTOS
El diseño que cuenta con una manivela
supone una disminución importante en
los costos y en la dificultad de la
manufactura.
Al incorporarle un motor al dispositivo
se reduce el trabajo suministrado por el
operario. Ademas supone una mayor
estabilidad en la máquina evitando el
cabeceo y los movimientos bruscos que
afectan las mediciones.

9. GENERACIÓN DE CONCEPTOS
Al diseño que cuenta con un sistema de sinfín corona se le
agregó una transmisión de polea sincrónica para comunicar
los dos tornillos guías

10. GENERACIÓN DE CONCEPTOS
La elongación del resorte se
realiza por medio de un
sistema de tornillos que
desplazan un cabezal movil al
que va sujeta la parte superior
del resorte.

11. GENERACIÓN DE CONCEPTOS
Para la medicion de la fuerza
diseñamos nuestro propio
dinamómetro utilizando un resorte
patron de constante y
comportameinto conocidos en serie
con la probeta con la que se va a
realizar el ensayo.
De hecho la elongación de los
resortes es la medición, la fuerza
aplicada se calcula en función de la
constante del patrón.

12. PRESENTACIÓN DE LA ALTERNATIVA DE
DISEÑO DOMINANTE Y JUSTIFICACIÓN
El análisis de los diferentes
conceptos generados nos llevó a
este diseño final para la MERTT.
Además se implementó un software
de adquisición y manipulación de
datos, esto hace que ademas de la
precisión ofrecida, se obtengan
resultados en menor tiempo y con
facilidad de almacenamiento y
manipulación.

13. APORTE Y VALOR SOCIAL DEL DISEÑO
La implementación de esta máquina facilita la
realización de un ensayo poco común y de
difícil acceso en la industria. Ademas reduce
costos ante una eventual adquisición ya que los
dispositivos que se desempeñan de manera
similar tienen enfoque industrial y exceden por
mucho las necesidades del laboratorio.

14. ANÁLISIS ECONÓMICO
Cant. Descripción Valor pesos colombianos
1 Microcontrolador Freescale MC68HC908GP32. $15.000
1 Display LCD 16x2 Caracteres con Backlight. $14.000
P.E. Cable protocolo RS-232 Serial (Con conectores). $7.000
1 Circuito impreso en Baquela. $12.000
P.E Demás componentes, conectores, condensadores, $28.000
Resistencias, leds, Max 232, Circuitos de potencia motor.
P.E Sensores de Fuerza, deformimetros, Encoders. $30.000
P.E Motor D.C. $70.000
1 Eje roscado de 1 m longitud en acero AISI 1040 $ 40.000
1 Bastidor de la máquina $ 80.000
P.E Engranajes para transmisión de potencia $ 50.000
P.E Demás elementos de maquinaria incluidos tornillo, tuercas, $150.000
remaches, o elementos mecanizados.
Total $494.000

15. ANÁLISIS ECONÓMICO
Como se puede observar en la tabla anterior, el
presupuesto inicial se realizó de manera muy
conservadora.
Los gastos se fueron incrementando a medida
que se realizaban las adquisiciones de los
diferentes componentes. Esto fue en realidad
inevitable si no se quería afectar la eficacia y
efectividad de nuestro dispositivo.

16. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
•Las etapas del proceso de diseño en realidad
nos ayudan a llevar el desarrollo de nuestros
productos de una manera organizada y eficaz, al
principio parece muy teórico e innecesario, pero
al llegar a la etapa de manufactura y ensamble
es muy importante tener claras las ideas y los
objetivos de cada uno de los componentes del
diseño y la manera en que se integra a la
máquina.

17. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
•Los presupuestos deben hacerse con base en
averiguaciones exaustivas, el no consultar
muchas y muy variadas fuentes lleva al
desconocimiento del mercado y de los
componentes que tenemos al alcance
•Siempre deben tenerse en cuenta las
necesidades reales para las que es creada la
máquina, no en lo que al diseñador le parece que
debería hacerse.

18. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Y
HERRAMIENTAS DE INGENIERÍA
EMPLEADAS
• ULRICH KARL y EPPINGER STEVEN. “Diseño y Desarrollo de Productos,
Enfoque Multidisciplinario”, McGraw Hill Interamericana, 2004.
• ULLMAN DAVID. “The Mechanical Design Process”, McGraw Hill
International Editions,1992.
•Ansys
•Solid Edge
•StatGraphics

19. MUCHAS GRACIAS
EDGAR A. BOLÍVAR NIETO eabolivarn@unal.edu.co
JOHN FREDDY OCHOA A. jfochoaa@unal.edu.co
ALEXANDRA VIVAS LIÉVANO davivasl@unal.edu.co