1. DISEÑO MECÁNICO I
Julio Vergara Aimone
ICM 2312

2. TEMARIO
IDENTIFICACIÓN DEL CURSO
OBJETIVOS (COMPETENCIAS)
CONTENIDOS PRINCIPALES
BIBLIOGRAFÍA Y DATOS
EVALUACIÓN Y VARIOS

3. IDENTIFICACIÓN DEL CURSO
Curso : Diseño Mecánico I (ICM2312)
Módulos : L2 y W2; V2 Ayudantías
Créditos : 10
ICM1113 Diseño Gráfico en Ingeniería, o
Requisitos : ICM1122 Diseño Gráfico en Obras Civiles e
ICE1302 Mecánica de Sólidos
Semestre : I - 2010
Profesor : Julio Vergara Aimone
Ayudante : Alan Pino Araya
J.Vergara ICM2312

4. OBJETIVOS (COMPETENCIAS)
 Definir diseño y diseño mecánico, conocer las
exigencias y limitaciones.
 Conocer los fundamentos del diseño mecánico
aplicados a elementos de máquinas.
 Comprender el comportamiento mecánico de
los materiales estructurales en sus ambientes.
 Conocer los criterios de falla que inciden en el
diseño mecánico.
 Trabajar en equipo en el desarrollo de un
proyecto aplicado de diseño mecánico.
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5. CONTENIDOS PRINCIPALES
 Cap. 1) Diseño. D C R E
 Cap. 2) Materiales. D C R E
 Cap. 3) Esfuerzos y deformaciones. D C R E
 Cap. 4) Elementos mecánicos. D C R E
 Cap. 5) Transmisión. D C R E
 Cap. 6) Uniones. D C R E
 Cap. 7) Casos (paralelo). D C R E
 Cap. 8) Visitas (por confirmar). D C R E
 Cap. 9) Proyecto (paralelo). D C R E
D (descriptivo); C (conceptual); R (reflexivo); E (ejercicio)
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6. CONTENIDOS PRINCIPALES
D C R E
 Capítulo 1) Diseño: definiciones, introducción
al diseño en ingeniería mecánica, el proceso,
su contexto actual y los problemas típicos.
220
Determinación de Necesidades 200 MD Trayectoria A Trayectoria C
180 Trayectoria B
Definición del Problema 160
140
Síntesis 120
100
Análisis y Optimización 80
60
Evaluación 40 A B C
20 Tiempo
Presentación 0
2000 2004 2008 2012 2015
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7. CONTENIDOS PRINCIPALES
D C R E
 Capítulo 2) Materiales: los usados en ingeniería
mecánica, clásicos, actuales y avanzados. Pro-
piedades y selección. Modos de falla.
1800
°C
1600
1400
1200 1130°C
1000
800 723°C
600
400
200
%C
0
0 1 2 3 4 5 6 7
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8. CONTENIDOS PRINCIPALES
D C R E
 Capítulo 3) Esfuerzos y deformaciones: análisis
teórico-práctico, herramientas de cálculo gráfico,
modelos, aplicación de criterios de falla.
tnt Z
tMAX
dZ
Y
X FZ
½(s1-s3) AY sX
tYX tXY
sY
sZ
g
sP3 sP2 sP1 FY AX
sn FX b tXZ
a
½(s2-s3) ½(s1-s2) tYZ tZX
tZY
AZ
½(s2+s3) dA sZ
½(s1+s3) tZY
½(s1+s2)
tZX
A
B jva
C
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9. CONTENIDOS PRINCIPALES
D C R E
 Capítulo 4) Elementos mecánicos: fundamentos
para el diseño de elementos mecánicos. Análisis
de esfuerzo en cuerpos continuos y fracturados.
3
1.0 s3
s2
sy 1
2
s1
0.5
s2
s2
0.0 s1
0.5 s1
sy s3
-0.5
-1.0
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10. CONTENIDOS PRINCIPALES
D C R E
 Capítulo 5) Transmisión: fundamentos, diseño
y selección de elementos de transmisión, ejes,
rodamientos, flechas, ajustes y tolerancias.
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11. CONTENIDOS PRINCIPALES
D C R E
 Capítulo 6) Uniones: dimensionamiento de las
uniones apernadas, soldadas y otras. Teoría y
casos prácticos de soldadura y sus materiales.
5
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12. CONTENIDOS PRINCIPALES
D C R E
 Capítulo 7) Casos (paralelo): historias de diseño
de ingeniería que muestran la responsabilidad
profesional y personal del diseñador mecánico.
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13. CONTENIDOS PRINCIPALES
D C R E
 Capítulo 8) Visitas (por confirmar): plantas de
fuerza que integren dispositivos y elementos
mecánicos vistos en clases (fotos: visita 2009).
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14. CONTENIDOS PRINCIPALES
D C R E
 Capítulo 9) Proyecto (paralelo): trabajo aplicado
innovador que integre la mayoría de las materias
de clases en una modalidad grupal.
0 1 2 3 4 5
Planeación Concepto Sistemas Detalle Pruebas Producción
A
B
C
D
E
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15. BIBLIOGRAFÍA Y DATOS
 NORTON, Robert. Diseño de Máquinas, Prentice
Hall, 1999.
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16. BIBLIOGRAFÍA Y DATOS
 SHIGLEY, Joseph E. y MISCHKE, Charles R.
Diseño en Ingeniería Mecánica. 5a Ed., México,
McGraw Hill, 1990.
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17. BIBLIOGRAFÍA Y DATOS
 NASH, William A., Mecánica de Materiales.
Schaum`s Outlines Series, 1994.
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18. BIBLIOGRAFÍA Y DATOS
OTROS:
 ASHBY, Michael. Engineering Materials I: An Introduction to
their Properties and Applications, Pergamon Press, 1980.
 COLLINS, Jack. Failure of Materials in Mechanical Design:
Analysis, Prediction, Prevention, John Wiley & Sons, 1981.
 HERZBERG, Richard. Deformation and Fracture Mechanics of
Engineering Materials, 2nd Ed., John Wiley & Sons, 1983.
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19. BIBLIOGRAFÍA Y DATOS
OTROS:
 POPOV, Egor P. Mecánica de Materiales. México, Limusa, 1996.
 LARBURU Arizabálaga, Nicolás. Máquinas, prontuario, técnicas
máquinas herramientas, España, Paraninfo, 1991.
 Catálogo SKF de Rodamientos (físico o virtual).
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20. BIBLIOGRAFÍA Y DATOS
Mejor referencia de estudio:
 La que hará Ud. mismo.
Felipe Benavides
ICM 2312 - 2010
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21. EVALUACIÓN
 Tres (3) evaluaciones individuales:
 20%, cada una. Detalles en cada caso.
 Examen para quienes logren menos de 4.0.
 Un (1) proyecto grupal de diseño mecánico:
 25%, según guía (varias entregas).
 Nota mínima: 4.0 (varios hitos).
 Contribución a la clase:
 10%, Controles de lectura y tareas.
 05%, Participación, asistencia (no una marca
de inicio), puntualidad, contribuciones, visitas.
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22. EVALUACIÓN
Tres (3) Interrogaciones individuales:
 I1: capítulos 1 y 2
 I2: capítulos 3 y 4
 I3: capítulos 5 y 6
Recomendaciones:
Para el estudio, siga el orden de este curso, no la
secuencia de cursos anteriores.
Estudie “clase a clase”, no antes de la “I”, ya que
es fácil perder el hilo.
Visite al profesor; al menos una vez en el módulo.
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23. EVALUACIÓN
Nota: En diseño, no siempre:
5 + 5 = 10
¿Por qué?:
El diseño implica compromisos (costo, espacios,
apariencia, tiempo) y optimización (geometría,
materiales, recubrimientos, etc.).
Para nosotros significa comenzar a desarrollar el
criterio del ingeniero mecánico, que no es trivial.
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24. EL PROYECTO
Proyecto de Diseño Mecánico:
 Diseño innovador, sustentable y creativo de
un sistema de generación de energía eólica
adosado a una barra con uniones apernadas.
 Uso de materiales de descarte (conciencia
ambiental). Habrá un leve aporte de dinero
para algún dispositivo crítico.
 Desempeño relativo acorde a mejor ajuste
entre teoría y práctica. Máximo rendimiento
generador con el menor peso. Cálculos.
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25. EL PROYECTO
Sitio
Proyecto de Diseño Mecánico:
(soporte)
En rojo: fijo, base de diseño
En gris: variable, vuestro diseño C B
Distancia mínima
Fase 1) Proceso de Diseño.
Fase 2) Construcción.
Fase 3a) Desempeño en A. dinamómetro
Recurso Ajuste al diseño. Luz
(ventilador) Materiales, peso, $, etc. A
Fase 3b) Predicción de falla en B.
Deflexión (aspas y barra).
Inestabilidad en C, etc. Ejemplo
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26. EL PROYECTO
Proyecto de Diseño Mecánico:
Elementos de Evaluación (subjetivos):
a) Proceso de diseño: básico a detallado (70% tiempo).
b) Selección consciente de materiales acorde a desempeño.
c) Contribución de materiales de descarte en el total (balance).
d) Desempeño vs Predicción de Diseño, i.e. criterios de falla, etc.
e) Atributos de estilo, superficie, elegancia, belleza (Edsel).
f) Diseño técnico, i.e. selección de conceptos eólicos.
g) Selección de los mecanismos de rodadura en A.
h) Ajuste a presupuesto (restricción gerencial) y “mercado”.
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27. EL PROYECTO
Proyecto de Diseño Mecánico:
Elementos de Evaluación (objetivos):
1) Potencia máxima (torque y velocidad) entregada en A.
2) Peso mínimo de las piezas de unión y materiales.
3) Relación potencia a peso (i.e. 1 mW con 1 g > 1 W con 5 kg)
4) Cuidado a Interferencias (deflexión) entre aspas y barras.
5) Diseño de flecha, descansos, vigas, soldaduras, pernos.
6) Ruptura de uniones al soporte según criterios de falla.
7) Flexión y ángulo de la barra o columna en operación.
8) Ajuste entre desempeño y predicción de diseño, etc.
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28. EL PROYECTO
Proyecto de Diseño Mecánico:
Entregas: Extensión:
a) Misión del Producto (Planeación, ~3ª semana). a) 01 página.
b) Especificaciones Meta (Concepto, ~ 5ª semana). b) 03 páginas.
c) Selección de Concepto (Concepto, ~7ª semana) c) 10 páginas.
d) Descripción del Concepto (Concepto, ~9ª semana). d) 02 páginas.
e) Diseño de los Sistemas (Sistemas, ~11ª semana) e) 04 páginas.
f) Diseño documentado (Detalle, ~12ª semana) f) 12 páginas.
g) Construcción del prototipo (Detalle, ~13ª semana). g) ficha
h) Test de Desempeño (Pruebas/Ajustes, ~14ª semana). h) ficha
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29. EL PROYECTO
Proyecto de Diseño Mecánico:
Entregas: se harán mediante blog de cada gru-
po, en las fechas indicadas en el programa de
curso, salvo que el profesor o las ayudante las
modifiquen por una razón justificada. Este in-
cluirá un video de 5 minutos de su concepción,
desarrollo y funcionamiento.
Informe Final: documento integral del diseño, el
historial y resumen de información con cálculos
de los elementos mecánicos, atributos de mer-
cado y otros datos “reservados” del proyecto.
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30. CONTACTO
 Profesor: Julio Vergara Aimone (DIMM-5760)
Oficial de la Armada 1979-2005
Investigador de CCHEN 1986-1994
Director de CCHEN 1995-2009
Profesor UAI-UDD (MBA) 1996-2008
Profesor APN (Arq. Naval) 1996-1997
Proyecto de Fragatas 1999-2002
Creador y Coord. del MIE 2005-2010
Profesor Asistente DIMM 2008-2010
J.Vergara ICM2312

31. CONTACTO
 Profesor: Julio Vergara Aimone (DIMM-5760)
 PhD Ingeniería Nuclear (MIT)
 MSc Ingeniería de Materiales (MIT)
 MSc Arquitectura Naval (MIT)
 MSc Ingeniería Nuclear (MIT)
 MBA Dirección de Empresas (UAI)
 ING Ingeniero Naval Mecánico (APN)
 LIC Licenciado Ciencias Navales (APN)
 Ayudante: Alan Pino Araya (aapino@puc.cl)
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