DISEÑO SOSTENIBLE DE INGENIERÍA: APLICACIONES EN DISEÑO CAD 3D.

Victoria Larrinúa

En el siguiente blog hablaremos del tema de diseño sostenible en ingeniería tanto de procesos como de productos basado en un artículo desarrollado por SOLIDWORKS. Incluiremos desde el concepto base de ingeniería sostenible hasta el impacto que ha tenido hoy en día y como se puede integrar al modelado de diseño CAD 3D.

¿Alguna vez te has preguntado qué hay detrás del diseño de productos? ¿Qué pasa cuando cumplen su ciclo de vida?

Podemos definir el concepto de “diseño sostenible” como la creación de productos y sistemas no perjudiciales para el ambiente, socialmente equitativos y económicamente viables. Lo podemos clasificar tres enfoques importantes:

• Ecológico: que ofrezca beneficios cuantificables para el medio ambiente.
• Social: un diseño funcional que cubra las necesidades para el cual fue creado, su usabilidad y desecho o reutilización.
• Económico: un diseño que sea competitivo en el mercado y la implementación de procesos que disminuyan el uso de recursos y así obtener una ventaja competitiva.

El concepto de “ingeniería sustentable” no es nada nuevo, podemos adentrarnos en el Informe Brundtland, este informe salió a la luz en 1987 por el gobierno de Noruega, en donde se explica la importancia de tener un medio ambiente protegido y la relación que éste tiene con la parte económica de los países, mencionando que la coexistencia de esto no es más que un “sistema complejo de causa y efecto”.

Es decir que las acciones que se ejecuten para lograr un crecimiento económico que implique el uso de recursos naturales o la interacción con el ambiente repercutirá progresivamente en la economía de manera positiva o negativamente.

Así empezaron a surgir numerosas iniciativas de sostenibilidad, que implicaban más que solo practicas ecológicas, empiezan a crearse normas y leyes de protección al medio ambiente y se derivan los conceptos que hoy conocemos como diseño sostenible de ingeniería.

 ¿Conoces alguna normativa o ley de protección al medio ambiente de tu industria?

Europa que es precursor de este concepto calcula que más del 80 por ciento de todas las repercusiones ambientales relacionadas con los productos se determinan durante la fase de diseño y por esa razón propuso una Política Integrada de Productos, que no sólo promociona, sino que fomenta el desarrollo sostenible.

Las directivas WEEE (Waste of Electrical and Electronic Equipment) y ELV (End of Life Vehicles) se basan en el principio de la responsabilidad ampliada del productor. WEEE requiere que las placas de circuitos no sólo se fabriquen a través de procesos no peligrosos sino que también se diseñen para ser desarmadas, clasificadas y recicladas/desechadas de manera segura.

Además, la directiva ELV indica que los automóviles designados para el mercado europeo (25 estados de la UE) se deben diseñar teniendo las mismas tareas en mente, y los productores deberán pagar “la totalidad o una parte significativa” de los costos relativos al tratamiento de vehículos con un valor cero o negativo en las instalaciones de tratamiento. Legalmente, estas reglas implican que los fabricantes deben afrontar los costos de retiro y reciclaje de sus propios productos

Una de las claves para entender el diseño sostenible es en su inicio, es decir, que las mejoras de productos deben hacerse desde su diseño inicial, si se contemplan los materiales adecuados, se analiza su rendimiento y se implementa la tecnología correcta se accede a una producción más limpia y se contempla el control de la contaminación después de fabricar.

Todos los productos pueden diseñarse como productos sostenibles si los ingenieros piensan realmente en mejorarlos, utilizando materiales que tengan un impacto positivo sobre el ambiente.

Aquí te mostramos algunas de las implementaciones de los aspectos prácticos del diseño sostenible como proceso;

• Uso mínimo de material
• Mejor elección de materiales
• Diseño para desarmar el producto con mayor facilidad
• Reutilización o reciclaje del producto al final de su vida útil
• Consumo mínimo de energía
• Fabricación sin producir desechos peligrosos
• Utilización de tecnologías limpias como perspectiva fundamental

Ahora veamos las implementaciones en los atributos de diseño de productos;

• Conservación de la energía
• Conservación de los materiales
• Componentes peligrosos
• Facilidad de servicio, reparación y posibilidad de ampliación
• Facilidad de desarme/reciclaje

Entendiendo lo anterior podemos  conocer una serie de conceptos que se alineen al cumplimiento de generar un proceso y diseño sostenibles;

Objetivos, directivas y tácticas sostenibles: La unión europea como líder en diseño sostenible ha empezado a establecer programas y normas para sus fabricantes, por consecuente los fabricantes del resto del mundo tendrán que prestar atención a estos programas y cumplirlos.

Diseño de los productos basado en el ciclo de vida:  A menudo, los productos nuevos simplemente reflejan una progresión de cambios basada en viejos procedimientos y diseños. Pasos como el pegado y la soldadura han sustituido a la colocación de tornillos y pernos en muchas áreas, de manera que los subensambles no se pueden abrir para su reparación, sino que se deben tirar y sustituir de manera completa.

Análisis y planificación del ciclo de vida: En el caso del proceso de fabricación de un producto, hacer un análisis del ciclo de vida (LCA) cuantifica la cantidad de energía y de materia prima que son utilizados por un producto en su manufactura y la cantidad de residuos sólidos, líquidos y gaseosos que son generados en cada etapa.

¿Sabías que SOLIDWORKS se puede integrar en todo este proceso de diseño sostenible?

El software de análisis como SOLIDWORKS Simulation y SOLIDWORKS Flow Simulation, al que se accede desde los menús desplegables de la solución de CAD mecánico en 3D de SOLIDWORKS, ayuda a los diseñadores a realizar evaluaciones calificadas del impacto de sus opciones de diseño, y ejecuta rápidamente varios escenarios hipotéticos para optimizar diferentes factores definidos por el usuario.

Optimizar significa diseñar piezas y ensambles con tan poca masa como sea posible, pero con la suficiente como para resistir los fallos en condiciones de funcionamiento normales.

Los estudios habilitados para software que pueden producir resultados significativos incluyen:

• El análisis de geometrías complejas para disminuir el peso, que sugieren el uso de tubos y vigas en doble T en lugar de prismas sólidos
• La comparación de las propiedades mecánicas de una pieza de materiales diferentes, simplemente haciendo clic en una biblioteca de propiedades de materiales para cambiar los parámetros
• La prueba de las diferentes configuraciones de una pieza, usando el Configuration Manager Dichos estudios ofrecen una alternativa de bajo costo a la creación de prototipos físicos de cada iteración de diseño, lo que permite a los diseñadores investigar opciones que, de otra manera, serían demasiado costosas y se tardaría mucho tiempo en construir y probar.

Las ventajas y los inconvenientes se analizan mejor con productos precisos de software para el diseño y el análisis del producto antes de su fabricación, cuyos resultados pueden repetir, compartir y analizar todos los departamentos de una organización, desde el diseño y la fabricación hasta la comercialización y el transporte.

El software que permite procesos de diseño sostenibles en todas las fases del ciclo vital de un producto es una herramienta vital para un funcionamiento correcto en el entorno de diseño actual. Por tanto, las empresas que priorizan la búsqueda de maneras tangibles y metódicas de reducir los costos de material y mejorar los procesos de producción serán líderes en el mantenimiento de los márgenes de beneficios.

Y tú ¿Qué haces para desarrollar tus productos de manera más optima y amigable con el ambiente?

¡Nos vemos en el próximo blog!