Proy. Video Orfebreria Muisca: Crisol y Hornillo

A continuacion presento un material audiovisual producido en el desarrollo de proyecto de grado para obtener el titulo de Licenciado en Diseño Tecnologico, de la Universidad Pedagogica Nacional.
Este video presenta la aproximacion al proceso de fabricacion de un crisol y un hornillo utilizado  por los muiscas en la realizacion de piezas orfebres.

Este proyecto partio de la curiosidad generada gracias al espacio academico "Mundo Tecnico Prehispano", en torno a la tecnica y tecnologia prehistorica. El interes se enfoco en comprender los procesos de fabricacion de piezas metalicas precolombinas un tanto complejas y claro esta, deslumbrantes en su belleza. Este interes poco a poco se fue enfocando hacia los procesos tecnicos involucrados en la orfebreria que permitian obtener y transformar los metales.

Se decide encocar la atencion en la fabricacion de dos utensilios ceramicos utilizados para la fusion de los metales en la epoca precolombina, en este caso tratando de contextualizarlo para la sociedad Muisca, grupo humano que habito el altiplano cundiboyacense.

Dicho proceso de aproximacion requirio desarrollar simultaneamente tres enfoques que delimitarian el proyecto y establecerian los parametros para su ejecucion y desarrollo. Uno de ellos es la metodologia adoptada, que se baso en la Arqueologia Experimental, como conjunto de actividades experimentales que permiten explicar las funciones y dinamicas asociadas a los objetos a reconstruir del pasado. Otro es el concepto de tecnica prehistorica, entendida como un conjunto de procesos productos de la reflexion del artesano que permitian solucionar problemas asociados a actividades productivas. Esta se se describe ampliamente con el concepto de Cadena Operatoria, que es el conjunto de operaciones requeridas para transformar la materia prima en un artificio, desde su extraccion, hasta el uso del objeto producido.

Finalmente y afin con el caracter educativo del programa de formacion, el proyecto fue desarrollado con el fin de producir un material de caracter educativo, que diera cuenta del proceso desarrollado y permitiera lllevar dichos saberes y experiencias adquiridas en torno a la actividad experimental de reconstruccion, a un espacio de caracter educativo (aula) con fines didacticos, elaborandose y produciendose un video, ya que el uso de la imagen y sonido es importante para los procesos de aprendizaje-enseñanza.

El video que a continuacion comparto, compila las experiencias y procesos en la maravillosa aventura de desenterrar el pasado y recuperar la historia tecnica y tecnologica poseida por nuestros antepasados:

Enlace a Video: https://www.youtube.com/watch?v=ACm0se2nTeg

A efectos de derechos de autor y para proteger el material, presento una descripcion de caracter legal realizada sobre  el material:

Copyright © 2017. Oscar Cardona. - Orfebreria Muisca: Crisol y Horno Universidad Pedagógica Nacional - Facultad Ciencia y Tecnologia,  Lic Diseño Tecnológico. Bogota 2017 Todos los Derechos Reservados

Este video es el resultado del desarrollo del proyecto de grado "RECONSTRUCCIÓN EXPERIMENTAL DEL PROCESO DE FABRICACION CERÁMICO DE UN HORNO Y UN CRISOL UTILIZADOS EN LA ORFEBRERIA MUISCA"  del programa de Licenciatura en Diseño Tecnologico que actualmente se esta adelantando en la Universidad Pedagógica Nacional , Facultad de Ciencia y Tecnologia.

Hasta una proxima....

Agradecimientos:

Fabio Gonzalez: Director Proyecto de Grado
Carlos Rodriguez: Profesor "Mundo Tecnico Prehispano" (Universidad Pedagógica Nacional ) y asesor consultado para el proyecto.
Juan Manuel Llanos (Antropólogo M.S. - Arqueólogo Ph.D.): Asesor consultado para el proyecto de grado.
Salomon Fique: Residente Bojaca
Rene Vidal: Asesor trabajo en ceramica.

A mis padres Oscar y Alba.

Proy. Reloj Mecanico

En esta oportunidad presento un proyecto de diseño mecanico realizado en la asignatura de Diseño 6.

Inicia el semestre con el ejercicio de diseñar una solucion mecánica un problema identificado. Para ello se sigue una secuencia de diseño proporcionada en el texto Diseño de Productos de Ulrich y Eppinger (2004).

La secuencia seguida para el proyecto con base en dicho texto fue:
Identificar oportunidades de desarrollo de producto.
Identificar necesidades del cliente.
Generacion de conceptos de producto.
Seleccion de  concepto de producto.
Diseño y calculo ingenieril.
Fabricacion y prueba.

Las anteriores fases del producto se desarrollaron dentro de una metodologia seleccionada para el proyecto, llamada Dixon que consiste en las siguientes fases:

• Reconocimiento de meta
• Especificacion de tareas
• Definicion de concepto
• Analisis ingenieril
• Especificaciones
• Produccion

Seleccionada esta metodologia, se definio el cronograma a seguir para el desarrollo del proyecto.

Inicialmente este inicia con el planteamiento de tres ideas, las cuales se seleccionaron con base en intereses personales excepto por uno que fue sugerido.

Las tres  ideas fueron las siguientes:

Mesa Cartesiana: esta surge de la necesidad personal de contar con un dispositivo de coordenadas cartesianas para fabricar piezas pequeñas, emulando una fresadora.

Montura Ecuatorial: dentro de mis intereses esta la astrofotografia, que es la fotografia de astros. La idea plantea la fabricacion de una montura de bajo costo para la fotografia aficionada.

Reloj Mecanico: esta idea fue sugerida como alternativa a la montura ecuatorial. El reto de este proyecto consistia en diseñar un mecanismo de reloj que funcionara sin fuente electrica, solo por el uso de pesas.


Planteadas las ideas, la primera exploracion a realizar es sobre los principios fisicos implicitos en los aparatos mencionados. Para ello elabore unas presentaciones en las que se sintetizan los principios fisicos que permitan entender el funcionamiento del mecanismo y el posterior diseño. Claro esta que esto iba acompañado de una exploracion de antecedentes, es decir que dispositivos ya se encuentran en el mercado, sobre las ideas planteadas.



Presentacion Principios Fisicos Mesa Cartesiana

Presentacion Principios Fisicos Montura Ecuatorial

Presentacion Principios Fisicos Reloj Mecanico

Indagados estos principios se deben explorar alternativas a cada uno para evaluar la idea mas viable a desarrollar de cada uno.

Mientras esto se desarrollaba, en paralelo se trabajo en el diseño de un logo representativo, que reflejara una idea, gusto o ideal del estudiante, logo que identificaria una bitacora en la que se recopilaba el trabajo y finalmente al proyecto. 

Para seleccionar la idea, esta fue sometida a evaluacion por una poblacion de 25 sujetos, que permitiera identificar la idea con mayor potencial. Esto permite encausar esfuerzos en el desarrollo de un proyecto con miras a que este sea exitoso, especialmente si se pretende poner este en un mercado.

La idea seleccionada fue el Reloj Mecanico.

La premisa para que este funcionara es que fuera totalmente mecanico, sin ayuda digital y/o electrica. Para ello este seria impulsado por la energia potencial de una masa, y para regular el descenso de esta, se utiliza un sistema mecanico denominado escape, tal y como funcionan los relojes de pendulo.

Como funciona un reloj mecanico?. Horas y minutos. Youtube

Para ello fue necesario explorar diferentes sistemas de escape desarrollados para relojes. A continuacion encuentran animaciones de algunos de los tipos de escapes identificados en la busqueda:

Escape Graham:

Circular Pallets Deadbeat Escapement. Ken Kuo. Youtube

 

Escape Suizo: 

Mecanismo de escape suizo. Prototipo funcional. 

Laura Vargas Ortiz. Youtube

Escape de Paletas:

Mecanismo de escape de Reloj - 3. Manuel Javier Carvajal. Youtube.

Finalmente se escogio el sistema Pinwheel:

Pin Wheel Escapement. Ken Kuo. Youtube.

 
Seleccionado el sistema de escape, despues de un proceso de evaluacion utilizando una matriz, basada en las matrices de evaluacion de productos propuesta por Ulrich y Eppinger (2004), se proceden a definir los aspectos fisicos del funcionamiento del reloj.

Entre esos aspectos se define el concepto de forma a transmitir en el reloj, para ello se realizaron esquemas muy sencillos que permitieran evaluar diferentes propuestas de reloj. Finalmente se obtienen 3 esquemas, a traves de una matriz de evaluacion, para seleccionar un diseño que fusione dos de los tres propuestos.

Finalizado la generacion de conceptos se procede a realizar el analisis ingenieril y a partir de estos definir las especificaciones. 

Para el diseño de este se realizaron los siguientes analisis:

• Tiempo de oscilacion de un pendulo en funcion de su longitud.
• Calculo de la relacion de transmision del tren de engtranajes.
• Calculo dimensiones de los engranajes: modulo, diametros, pasos, numero de dientes (ya calculados previamente en la relacion de transmision), angulo de presion.
• Analisis rotacion dinamica: Aceleracion angular, momento angular, inercia de masa. 
• Calculo de la masa a aplicar en la pesa motriz.
• Torque en los ejes de los engranajes.
• Calculo centro de masa varilla y masa del pendulo.  

Fue necesario realizar iteraciones en los calculos y claro esta corregir errores en los mismos.

Con los parametros obtenidos, se procede al diseño de los componentes usando  Autocad 2013. (© 2015 Autodesk Inc). Este proceso tambien fue iterativo, ya a efectos de limitacion de tiempo, era necesario avanzar en la medida que se obtenian las dimensiones de las piezas en los calculos, especialmente las distancias entre ejes y su distribucion.


Finalizado este proceso se procedio a su construccion y ensamblaje.

Finalmente el momento esperado, a saber la prueba. Para ello fue necesario ajustar la masa, que por cierto fue mucho menor de lo calculado (el reloj se movio con una masa de aproximadamente 4 kg, versus los 15kg calculados)
modificar las uñas del sistema de escape que no lograban ajustar el plano de contacto con los pines, y la longitud del pendulo que afectaba el periodo de oscilacion.

Aqui encuentran un video de prueba realizado con el reloj previo a su presentacion (*1):

Finalmente su presentacion en una pequeña gran muestra de Diseño presentada en la Universidad Pedagogica Nacional. Aprovecho el espacio para mostrar fotos de las muestras presentadas en la muestra, cortesia del Profesor Yovanni Aldana, muestras desarrolladas en la asignatura Fundamentos de Tecnologia (*2):

Hasta un proximo proyecto....

Referencias:

Autocad 2013. © 2015 Autodesk Inc. 
 
Ulrich, K. & Eppinger, S. (2013). Diseño y desarrollo de productos (5th ed.). México, D.F.: McGraw-Hill Educación.

*1: Reloj Mecanico "Moon Clock" Copyright © 2016. Oscar Cardona.Todos los Derechos Reservados.

*2: Fotografia de trabajos bajo derecho de propiedad de sus respectivos autores. La presentacion de estos, con fines de divulgacion educativa, no desconoce dichos derechos. Abstengase de usarlos sin la autorizacion de su autor(es).

Fecha: Semestre 9 - 2016

Prof: Fabio Gonzales

Proy. Tren Reductor-Grua

En el desarrollo de la asignatura Materiales y Procesos 2, se plantea el desarrollo de una materialidad que de cuenta de los aprendizajes adquiridos sobre los tipos de materiales disponibles (naturales o no) que pueden ser utilizados en la construccion de artefactos y evidencie un proceso de manufactura asociado a ese material. Uno de los criterios establecidos consistio en diseñar un elemento que permitiera levantar una carga de 500gr.

De forma similtanea en la asignatura Diseño 3, se estaba trabajando los conceptos de esfurzos (tension, compresion, torsion) y como proyecto se solicita realizar el analisis de esfuerzos de un elemento mecanico.

Aprovechando elcriterio planteado de elaborar un dispositivo que levantara cargass, se decide realizar un proyecto conjunto en el que se realize una exploracion de materiales, evidenciar un proceso de manufactura y realizar un analisis de cargas (se realizo analisis de esfuerzos estaticos). Despues de varias ideas, se decide construir una grua, que permitiera levantar la carga solicitada a la que se realizaria el analisis de esfuerzos. Como plus para el proyecto se decide realizar los componentes mecanicos de esta, a saber los engranajes por medio del proceso de molde, es decir fabricar las piezas por moldes.

Para ello fue necesario calcular las relaciones que permitieran levantar la carga con un motor un tanto simple, es decir un motor electrico de 3 voltios.
Imagen

Calculada la relación se procede a buscar los engranajes que permitan obtener esa relacion de transmisión. Luego se realizan moldes a partir de estos (el dueño de los engranajes solo permitia copiarlos, no perforarlos ni alterarlos).

Para ello se fabrican los moldes con silicona de la que se utiliza para el sellado de ventanas. Esta presenta el inconveniente que demora mucho tiempo en fraguar y pueden quedar burbujas en la superficie del molde. 

Imagen foto molde

Se empieza a aplicar la silicona sobre el engranaje

Se cubre toda la parte lateral del engranaje primero, para expulsar posibles bolsas de aire entre los dientes.

Molde completo.

Molde seco con el engranaje en su interior

Terminados los moldes y habiendo estos secado, se procede a preparar resina poliester y verterla en el molde. Tiempo despues se nos recomendo el añadir cargas, que son elementos adicionales que mezclados con la resina mejora sus propiedades mecanicas. Esto fue evidente ya que al momento de probar el tren de engranajes, se sintio una que otra esuirla saltar. Para minimizar el impacto se decide agregar algo de vaselina en la superficie de los engranajes.

Resina ya vertida en el molde. Aun se pueden observar las burbujas de aire. Estas poco a poco salen a la superficie

Engranaje pequeño en proceso de fraguado

Piezas ya fraguadas liberadas de sus moldes

Finalmente se ensambla el conjunto, utilizando ejes de aluminio, y un chasis en madera:

Ensamble de los engranajes, ejes y soporte

Este es el resultado final:

Sobre el motor ahi que agregar que el compañero Andres desarrollo una aplicacion en arduino, para controlar las revluciones y el sentido de giro. Este control permitio accionar el mecanismo sin traumatismos en los engranajes, producto de altas velocidades. Es decir, se desarrollo un control de motor a traves de pulsos o PWM como sueles ser llamado. Sobre este tipo de controles se encuentran tutoriales muy interesantes en internet. Perosnalmente porbe uno, y es muy sencilla la programacion, sin mencionar que el control del motor es muy efectiva. Tambien se pueden encontrar controles de motores por PWM sin necesidad de la plataforma Arduino.

Este tipo de ejercicios es muy interesante para llevar al aula, pudiendo ser desarrollado como proyecto. En este tipo de actividades se pueden integrar diferentes tematicas, que al momento de ser aplicadas en una materialdad, adquieren sentid para el estudiante, le permiten reconocer sus fortalezas y debilidades y le estimula a explorar otros campos, como sucedio en este caso con el control de motores por pulsos.

En este enlace pueden consultar el documento producido sobre los calculos de esfuerzos. 

Calculo de esfuerzos en Ejes.

Anoto que este puede tener errores teoricos, matematicos, etc., por lo que la aplicacion de los contenidos esta bajo resposabilidad del lector. Este documento es una aproximacion a ese tipo de ejercicios ingenieriles, y puede ser consultado de forma orientativa (o decir como no hacer este tipo de ejercicios). Sugerimos consultar fuentes o personas expertas si se requiere un ejercicio riguroso, preciso y confiable.

Hasta una proxima eperiencia de diseño.

Oscar J. Cardona Lara.
Andres Escobar. 
Hernan Clavijo

Fecha: Semestre 6 - 2015

Profesores Asignaturas Diseño 3 y Materiales y Procesos 2

 

Proy. OVA - Objeto Virtual de Aprendizaje.

En esta oportunidad comparto la experiencia en torno a la creacion de Objetos Virtuales de Aprendizaje adelantado en la asignatura de informatica 2.

Dentro del desarrollo de dicha asignatura, se contemplaba el manejo de diferentes recursos disponibles en la red, con el fin de proponer materiales didacticos muy necesarios en los espacios academicos, que estan fuertemente permeados por el uso de tecnologias de la informacion, entre ellas la mas destacable Internet.

Un OVA es "un conjunto de recursos digitales, autocontenible y reutilizable, con un propósito educativo y constituido por al menos tres componentes internos: contenidos, actividades de aprendizaje y elementos de contextualización" (MEN , 2006).

Dentro del las caracteristicas importantes de un OVA estan la entidad y soporte digital del mismo, su autocomtenibilidad  su tamaño y complejidad sencillos y la reusabilidad.
 Los componentes de un OVA son:
Contenidos: son representaciones del saber, conjunto de definiciones y teorías. Procedimientos: el desarrollo de procesos intelectuales y/o corporales planeados en el OVA.
Actividades: propuestas de trabajo para el estudiante, con el fin de que este apropie los contenidos desarrolllados. 
Contextualización: es la ambientacion educativa dada al estudiante que se logra con una Introducción (presentacion del OVA), objetivos (las capacidades que se espera que desarrolle el estudiante con el recurso), resumen, etc. 

Dentro de los factores claves que reune un OVA estan los siguientes:
Factor pedagógico: comprenden los objetivosde aprendizaje esperados por el diseñador, la guia didactica proporcionada por las actividades del OVA y la flexibilidad de estas actividades.
Factor didáctico-curricular: se tienen las actividades que corrigen automáticamente y retroalimentan al estudiante. 
Factor Técnico-estético: Manejo de imágenes, color, texto, multimedias, etc. Factor Funcional: Interfaz intuitiva, fácil navegación (se recomienda máx. 3 niveles).


Pueden encontrar mas informacion sobre los ovas en los siguientes enlaces:
Que es un Objeto de Aprendizaje
Por MEN Colombia.

Lineamientos para la elaboracion de modulos/objetos virtuales de aprendizaje. Por Marta Lucia Escobar E. Universidad Catolica de Oriente.

y definitivamente muy importante los modelos de Diseño de un OVA disponible en Calameo (Usuario jnc jncc)




La actividad desarrollada consistio en hacer un OVA para explicar los fenomenos de resistencia del aire, cuando un paracaidista abre el paracaidas.

El resultado lo comparto en este enlace:

OVA PARACAIDAS


Oscar J. Cardona Lara.
Andres Escobar.

Fecha: Semestre 6 - 2015

Prof: Divaona Arellano.

Proy. Libelula Mecanica.

Finaliza el semestre y la asignatura de Diseño 2 con un proyecto inspirado en la Bionica, ciencia que tiene como objeto aplicar los conocimientos obtenidos de la naturaleza, en soluciones artificiales.

Una de dichas aplicaciones han sido los animatronicos, que sos sistemas mecanicos que emulan el movimiento de los animales, muy utilizados en museos interactivos, y que tuvieron su momento en peliculas donde se simulaban seres prehistoricos o de otros mundos.


Aqui encontraran un ejemplo:

En nuestro caso seleccionamos una libelula.
 Primero se estudio muy brevemente las caracteristicas de este insecto, para seleccionar los movimientos a reproducir, para posteriormente hacer un analisis mecanico de dichos movimientos y finalmente materializarla.

Lamentablmente no guarde registro del analisis mecanico debido a su brevedad, pero les comparto fotos del proceso constructivo.

Se desarma un carrito de juguete y se toma su caja mecanica, a la cual se le sujetan discos plasticos en los ejes:

 

Se arma el sistema mecanico que simulara el movimiento de las alas

 

Se arma la estructura de soporte

 Montaje del circuito de control remoto

Detalle de la cola

 

 Armado parcial

 Detalle mecanico de la boca.

  Prueba del circuito RC

 

Ajustes en el taller

 Contemplando a una compañera,
quien contempla la materialidad final

Y finalmente un video de la libelula funcionando.

Oscar Cardona - Andres Escobar.

Fecha: Semestre 5 - 2014

Prof: Rodrigo Romero

Proy. Estructuras

En esta oportunidad, ya habiando explorado la forma conceptualmente desde la mirada de Wucius Wong, continuamos con un elemento tenido en cuenta en algunos elementos facticos, pero que no siempre resulta obvio o visible.

Se trata de las estructuras, para los cuales exploramos los referentes conceptuales proporcionados por dos autores con sus respectivos textos:
"Comprension de las estructuras en arquitectura" de Fuller Moore (2001), "Principios Fundamentales de Diseño de Estructuras" de Niels Lisborg (1965) y adicionalmente realizando una reflexion sobre la presencia de las estructuras en la naturaleza, consultamos "Los Origenes de la Forma" de Cristopher Williams (1984).

Estas actividades se desarrollaron en 3 etapas, en que se cambiaron los materiales, formas, tamaños y cargas aplicadas.

Inicialmente se construyen estructuras que soporten el peso de dos ladrillos (bloque macizo de construccion), cuya condicion  es que debe ser hecha en papel (bond de ??gr) usando como maximo el papel de un formato A3, sin usar pegamento entre sus elementos.

Mi propuesta:

 

Con carga

 

Aportes de los compañeros:

 

 

 

Posteriormente se realizan estructuras en pasta (alimenticia), bajo unas dimensiones, que va a estar sometida a la carga proporcionada por dos ladrillos.


Aqui unos videos de los que fallaron inmediatamente:

Luego de los que cumplieron con un tiempo minimo y la carga solicitada:

Finalmente el que realice, que cumplio con las condiciones excepto la mas importante, las dimensiones (quedo sobredimensionado):

 De esta en caso de fallar se debian proporcionar un informe que explique el motivo de su falla. Con la ayuda del analisis del video se determinaron varias causas que ocasionaron la falla de la estructura. Una es que al tener unos elementos (columnas) mas altos que otros, las columnas mas altas soportan inicialmente la carga, como son pocas estas fallan dejando caer la carga con algo de velocidad. Al caer sucede que las columnas restantes deben soportar esa carga, para lo cual no son suficientes (las primeras columnas ya fallaron), y junto con la pequeña velocidad de caida (una velocidad muy pequeña pero suficiente para generar un esfuerzo adicional) provocan la falla de estas ultimas. Otra de las causas mas comunes es la ausencia de elementos transverzales (riostras) que permitan controlar el balanceo lateral de dos elementos en angulo (viga y columna).

Seguidamente se realiza una estructura en papel que soporte la carga de una persona especifica (aprox 80Kg), para la que se ide una altura minima de 8 cm y que el material no debe estar reforzado con ningun elemento extraño, solamente unido con pegamento en los puntos de union (esta vez si cumpli con los requisitos).
  
Algunas imagenes de diferentes estructuras antes de las pruebas:

Mi propuesta de estructura:

 

Finalmente se construye un puente en madera balso, que debe incorporar dentro de su forma un arco, este puende debera soportar el peso de 5 ladrillos.

Mi propuesta con pruebas de carga y en la entrega: 

Las entregas de los compañeros:

 

 

 

Aunque extenso el trabajo aqui realizado, fue bastante gratificante poder comprobar en fisico los conceptos relacionados con las estructuras abordadas, junto con conocimientos previos de calculos de estructuras desarrollados en la asignatura de Estatica (Prof Fabio Gonzales R), que en conjunto permitieron llegar a las anteriores materialidades con elevado exito (solo 3 estructuras de lasde madera fallaron). 

Este tipo de actividades en las que se aterrizan los conceptos adquiridos son de vital importancia ya que permiten comprender la relacion del concepto con la realidad , junto con las variables que se pueden manifestar en este tipo de situaciones, productos de muchos factores que intervienen: materiales, tipos de elementos, disposicion, perfiles de los elementos, aplicacion de la carga, etc.

Adicional permiten tener como referentes actividades de base con las que desarrollar acciones educativas en las aulas, que al ser implementadas dan la oportunidad de generar ambientes de aprendizajes variados, que se salen de lo rutinario, estimulando la participacion de los estudiantes y propicia condiciones en que estos desarrollan habilidades cognitivas (apreciacion espacial y dimensional) y procedimentales (habilidades motrices finas, conocimiento de procesos, herramientas y materiales, solucion de problemas).

Queda como punto personal llevar una actividad de estas al aula.

Oscar J. Cardona Lara.
 

Fecha: Semestre 5 - 2014

Prof: Rodrigo Romero