jueves, 6 de agosto de 2020

SolidWorks: 4 usos en la ingeniería

SolidWorks es un software CAD, esto quiere decir que es un software de diseño asistido por computadora. En otras palabras, Solidworks es un software que nos permite realizar diferentes tipos de diseños de manera intuitiva y eficiente.

En la actualidad existen muchos programas CAD, sin embargo SolidWorks es uno de los más usado debido a la gran cantidad de herramientas y paquetes que posee. Este software es uno de los más importantes en el mundo de la ingeniería y el diseño junto a AutoCAD.

Aunque SolidWorks es usado principalmente en el mundo de la ingeniería, vale mencionar, que también es usado en otros ámbitos como en la moda, el deporte, creación de accesorios y diferentes tipos de proyectos a grande o pequeña escala. 

Es importante aclarar que SolidWorks tiene muchos usos, todo depende de las necesidades. Los usos que aquí nombramos son los más básicos y los más aplicados, sin embargo el mundo de SolidWoks es muy amplio.


Proceso de diseño en SolidWorks. Fuente: adrformacion SolidWorks


Usos de SolidWorks


Realizar croquis 2D (bidimensional) o planos


Una de las principales ventajas que tiene SolidWorks es la facilidad de transformar diseños de 2D (bidimensionales) a 3D (tridimensionales) y viceversa, algo que en AutoCAD, por ejemplo, no es tan fácil. 

Gracias a los procesos y las herramientas intuitivas que tiene SolidWorks es posible plasmar y obtener planos mediante diseños tridimensionales o, de manera inversa, lograr realizar diseños tridimensionales mediante planos o croquis.

El fuerte de SolidWorks son sus herramientas para realizar modelos y estudios tridimensionales pero esto no quita la gran utilidad que tiene en la generación de croquis y planos. SolidWorks es un excelente aliado al momento de obtener diferentes planos con sus normas, leyendas y características especificas.


Croquis realizado en SolidWorks. Fuente: UDDIMSI - SolidWorks, canal de YouTube.


Realizar modelos 3D (tridimensional)


El fuerte de SolidWorks, como herramienta CAD, es el permitirnos realizar modelos tridimensionales de forma rápida, intuitiva y eficiente.

El software nos permite realizar piezas tridimensionales pero además de esto nos permite ensamblar diferentes piezas para obtener una máquina compuesta. Es decir, con esta herramienta podemos realizar piezas simples y piezas compuestas. Las herramientas para el ensamblaje que tiene el software permite que este proceso sea bastante fácil e intuitivo de realizar.

En la ingeniería, el poder realizar diseños y modelos tridimensionales, y además poder incluir la posibilidad del ensamblaje, es de mucha utilidad porque permite observar, mejorar y optimizar un producto sin la necesidad de tener que construirlo en físico o sin tener que gastar cierta cantidad de recursos.


Diseño 3D en SolidWorks. Fuente: Studioseed - Diseño en SolidWorks



Estudio de cargas


Esta aplicación se aplica mucho en el ámbito ingenieril. El estudio de cargas nos permite observar el comportamiento de nuestro diseño mecánico bajo el efecto de diferentes cargas (fuerzas y esfuerzos). Esto es fundamental para saber si nuestro diseño mecánico en realidad va a lograr cumplir el objetivo para el cual fue diseñado.

En el estudio de cargas, tenemos que SolidWorks nos permite observar los puntos donde el esfuerzo es mayor o donde el esfuerzo es menor. Gracias a esto podemos rediseñar y optimizar el producto que estamos modelando. Al realizar este estudio tenemos que SolidWorks de manera directa nos proporciona una escala de colores en donde nos muestra los puntos críticos del diseño al recibir una carga.

En la ingeniería la eficiencia es fundamental, es por ello que el análisis de cargas nos permite observar una variable de gran importancia: el sobrediseño. El sobrediseño ocurre cuando el diseño que estamos realizando esta muy por encima de las especificaciones que deseamos, en el estudio de cargas podemos observar estos problemas y eliminarlos.


Cómo agregar una carga puntual sobre elementos tipo viga en ...
Análisis de carga. Fuente: SolidWorks blog.


Realizar animaciones/simulaciones


SolidWorks tiene una aplicación conocida como ''SolidWorks Motion''. Esta herramienta es de gran utilidad para observar el comportamiento de un diseño en movimiento, es decir, nos permite hacer una simulación.

Con esta simulación podemos estudiar diferentes variables, como ejemplo: que no haya interferencia entre las diferentes piezas/partes, la potencia de los motores, el comportamiento del diseño frente a cargas dinámicas (debido al movimiento) y otras similares.

La simulación, en la ingeniería, es de suma importancia ya que nos permite observar el comportamiento de nuestro diseño en movimiento y en acción. Además, el software nos permite generar diferentes vídeos que son de gran utilidad en las presentación y estudio de nuestro diseño ingenieril. 


2019 SolidWorks - Vistas explosionadas
Animación en SolidWorks. Fuente: SolidWorks Help.


Referencias


  1.  Web Oficial de Solidworks (en inglés)
  2.  Web Oficial de Solidworks (en castellano)
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domingo, 26 de julio de 2020

Problema de crédito e intereses.

Problema: Pamela quiere obtener un préstamo de S/10000 para modelar su casa. Se le ofrecen tres crediticias que son:


  1. Presto fácil, un interés del 12% semestral y un tiempo de 6 años.
  2. Pago al toque, un interés del 5.5% trimestral y un tiempo de 7 años.
  3. Deuda cero, un interés del 1.85% mensual y un tiempo de 78 meses.

Para resolver este problema buscaremos el interés compuesto que se debe pagar a cada institución. Usaremos la siguiente formula: 



i = C·[(1 + i)^(n) - 1] 


Donde:

  • i = interés
  • C = capital pedido
  • n = periodo de tiempo basado en el tipo de interés  

Procedemos a calcular el interés para cada empresa: 

1) Presto fácil: el interés es 12% semestral por ende debemos colocar el periodo de tiempo en semestre.


i = (10000)·[(1 + 0.12)^(12) - 1] 
i = (10000)·(2.89)
i = S/28959.75

2) Pago al toque: el interés es del 5.5% trimestral por ende debemos colocar el periodo de tiempo en trimestre.


i = (10000)·[(1 + 0.0055)^(28) - 1] 
i = (10000)·(3.47)
i = S/34778.43

3)Deuda cero: en interés es del 1.85% mensual por ende debemos colocar el periodo de tiempo en meses.


i = (10000)·[(1 + 0.018)^(78) - 1] 
i = (10000)·(3.02)
i = S/30209.31


Finalmente, la mejor opción es elegir las condiciones de préstamo de Presto fácil, esto es debido a que con esta institución pagaremos menos interés.


Créditos:

  • Este problema fue sacado de la página de Facebook: Brainlat.

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Variables directamente proporcionales e inversamente propoporcionales.

Problema: Analiza los datos presentados en la tabla, calcula el cociente constante y el producto constante y determine si son cantidades inversamente proporcionales o directamente proporcionales. 



Para resolver este problema debemos seguir los siguientes pasos:


  1. Identificar si los datos son inversa o directamente proporcionales.
  2. Si los datos son directamente proporcionales entonces se calcula el cociente constante.
  3. Si los datos son inversamente proporcionales entonces se calcula el producto constante.

Seguimos el procedimiento descrito: 

1) Observando los datos podemos observar que son inversamente proporcionales. Esto se sabe porque mientras los valores -x- aumentan los valores de -y- disminuyen, es decir, el comportamiento es inverso.



2) Como los datos son inversamente proporcionales debemos calcular el producto constante, se usa la siguiente ecuación: 


y = k/x ; Ecuación para variables inversamente proporcionales 

Procedemos a calcular la constante, elegimos cualquier par ordenado:

k = y·x 
k = (24)·(1) 
k = 24 

Por tanto, el producto constante viene siendo 24. 



Si quieres aprender más sobre la relación entre magnitudes te dejo este enlace: 

  • https://300mots.blogspot.com/2019/08/magnitudes-correlacionadas.html


Créditos:

  • Este problema fue sacado de la página de Facebook: Brainlat.

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viernes, 24 de julio de 2020

Problema: recta tangente y elipse.

Determine el valor de -p- de modo que la recta y = x +p  sea tangente a la elipse x²+2y² = 6.


Inicialmente tenemos dos funciones:

  • y = x + p ; ecuación de la recta
  • x²+2y² = 6 ; ecuación de la elipse

Para resolver este problema vamos aplicar dos condiciones

  1. Igualar la derivada de cada función, ya que la derivada representa la tangencia.
  2. Igualar las funciones, esto porque ambas tienen un punto en común.

Procedemos a calcular las derivadas:

y = x + p;
y' = 1

Para el elipse, por comodidad, despejamos la variable -y- y luego derivamos:

x²+2y² = 6
x²+2y² = 6
2y² = 6 -x²
y² = 3 - x²/2
y = √(3 - x²/2)

Derivamos:

y = (3-x²/2)¹/²
y' = (1/2)·(3-x²/2)⁻¹/²·(-x)
y' = (-x/2)/√(3 - x²/2)


Procedemos a igualar las pendientes:

  • (-x/2)/√(3 - x²/2) = 1  .......... ecuación 1


Como las funciones son tangentes aplicamos la segunda condición:

  • √(3 - x²/2) = x + p ............. ecuación 2


Lo que haremos será resolver este sistema, para ello despejaremos a -x- de la ecuación 1:


(-x/2)/√(3 - x²/2) = 1
-x/2 = √(3 - x²/2)
x²/4 = 3 - x²/2
x²/2 + x²/4 = 3
3x²/4 = 3
x = √4
x = ±2 , tenemos dos soluciones


Veamos que tenemos dos soluciones, para saber cuál condición en verdad nos da la recta tangente debemos sustituir las soluciones en la derivada de la elipse y ver si cumplen la igualdad:


(-x/2)/√(3 - x²/2) = 1
(-2/2)/√(3 - (2)²/2) = 1
-1/1 = 1
-1 ≠ 1 ; por tanto x = +2 no cumple la igualdad

(-(-2)/2)/√(3 - x²/2) = 1
(2/2)/√(3 - (-2)²/2) = 1
1/1 = 1
1 ≠ 1 ; por tanto x = -2 si cumple la igualdad

Finalmente, procedemos a buscar el valor de -p- con el valor que cumple la igualdad:

p = √(3 - x²/2) - x
p = √(3 - (-2)²/2) - (-2)
p = 3 ; siendo este el valor necesario para que exista tangencia


Se debe cumplir que p = ±3 para que y = x + p sea tangente a la elipse x²+2y² = 6. 

Las rectas tangentes serían:

  • y = x + 3 
  • y = x - 3



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Problema: ángulos internos y externos de una circunferencia.

Del gráfico, calcula -x- si A, B, C y D son puntos de tangencia.



Para resolver el problema a continuación debemos plantear formulas asociadas al ángulo interno y ángulo externo de una circunferencia.


Si tenemos lo siguiente (ángulo externo):


Entonces podemos afirmar que:

∝ + AB = 180º 


Si tenemos lo siguiente (ángulo interno):



Entonces podemos afirmar que:

∝ = (AC + ED)/2


Para resolver nuestro problema usaremos estas definiciones.




1) Aplicamos definición de ángulo externo:

60º + CD = 180º ; CD = 120º 
70º + BA = 180º; BA = 110º 

2) Aplicamos definición de ángulo interno:

x = (CD + BA)/2
x = (120º + 110º) /2
x = 230º/2
x = 115º 

Por tanto, podemos afirmar que el ángulo -x- tiene un valor de 115º. Opción E.


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martes, 23 de junio de 2020

Problema: Un conductor tiene una resistencia de 80 ohms ¿Cuál es la corriente si el conductor se conecta a una batería de 20 voltios?


La corriente que circular por el conductor es de 0.25 amperes. Sabiendo que tiene una resistencia de 80 ohms y se conecta a una batería de 20 voltios.


Respuesta:

Para resolver este problema debemos aplicar la ley de Ohm, esta nos dice que:

V = I·R

Donde:

  • V = voltaje
  • I = intensidad de corriente
  • R = resistencia



Usaremos esta ecuación y obtendremos la intensidad de corriente:

(20 V) = I·(80 Ω)
I = 20 V / 80 Ω
I = 0.25 A 

Por tanto, podemos afirmar que la corriente que circular por el conductor viene siendo de 0.25 amperes.

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Problema: Un buzo desea sumergirse a 30 m de profundidad, pero necesita saber la presión hidrostática a dicha profundidad, pues bien sabe que solo puede soportar 250,000 Pa. ¿Podrá sumergirse?


No, el buzo no podrá sumergirse hasta los 30 metros de profundidad. En esta profundidad tenemos que la presión hidrostática sobrepasa a la presión que se puede soportar.


Resolución:

Para resolver este problema debemos aplicar teoría de presión hidrostática. La misma se define como:

P = d·g·h

Donde:

  • P = presión
  • d = densidad
  • g = gravedad
  • h = profundidad




Entonces, aplicando esta ecuación, sabiendo que el fluido es agua, calculamos la presión a los 30 m:

P = (1000 kg/m³)·(9.8 m/s²)·(30)
P = 294,000 Pa

Como 294,000 Pa > 250,000 Pa podemos concluir que el buzo NO puede sumergirse hasta los 30 metros puesto que no soportaría la presión a esa profundidad.


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SolidWorks: 4 usos en la ingeniería

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