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77Ingeniería y Sociedad – UC. Vol 7, Nº 1p. 7-19. 2012

HERRAMIENTA DIDÁCTICA COMPUTACIONAL PARA REALIZAR EL DISEÑO GEOMÉTRICO-CINEMÁTICO DE UN SISTEMA DE LEVA DE DISCO

CON DIFERENTES SEGUIDORES. Hurtado, L.; Pérez, F.; Valdés, J.; Velasco, J.

Escuela de Ingeniería Mecánica. Facultad de Ingeniería. Universidad de Carabobo. Estado Carabobo. Venezuela.

email: [email protected]

Resumen: La enseñanza en el área de ingeniería ha ido evolucionando a través de los años, buscando la mejor manera de llegar al estudiante y de dar facilidades al docente, de forma tal que le permita mejorar la calidad de la propia enseñanza y del aprendizaje, compartir conocimientos e información, crear un sistema flexible que responda a las necesidades de la sociedad, y de ello no se escapan los sistemas de levas, que constituyen un eslabón fundamental en la red cinemática para la transmisión de potencia y un área de estudio en ingeniería mecánica. Esto conllevó a diseñar una herramienta didáctica computacional para la mejor comprensión del tema, en el cual se seleccionó el mecanismo a desarrollar apoyándose en los elementos mecánicos más usados en el área automotriz e industrial, que generan cierta complejidad de diseño y que requieren de apoyo en referencias e información bibliográfica para su dimensionamiento, necesitando definir parámetros, ecuaciones y leyes físicas que definen el movimiento; para ello se seleccionó la herramienta computacional, teorías de interfaz gráfica que contempla un ambiente amigable, atractiva visualmente, ordenada y práctica, permitiendo así al usuario visualizar la variación del comportamiento gráfico y cinemático a medida que se modifican los parámetros de entrada al programa. Validado con evaluación heurística y encuestas, lo que permitió lograr una herramienta computacional que evalúa y representa un diseño geométrico y cinemático de los mecanismos de levas de disco a través de una aplicación creada en Visual Basic 6.0 mediante datos geométricos de la leva y las características de movimiento del seguidor introducidas por el usuario, el perfil de la leva en 2D, los diagramas de desplazamiento, velocidad, aceleración y sobreaceleración (jerk) del seguidor y una animación en 3D del sistema.

Palabras Claves: Levas, seguidor, desplazamiento, transmisión de potencia, mecanismo, diseño instruccional.

COMPUTER LEARNING TOOL TO MAKE THE GEOMETRIC-CINEMATIC DESIGN OF A DISC CAM SYSTEM WITH SEVERAL

FOLLOWERS Abstract: Through the years, education in the area of engineering has evolved to find a way and a method to facilitate understanding in teachers and students, as it has happened in the area of cam systems, which is an essential link to the cinematic network for power transmission and constitutes an area of mechanical engineering. This lead to the design of a computer tool that makes easier the understanding of the subject, in which the mechanism to be designed was based on references and bibliographical information. To this end, parameters and equations were defined and the computer tool selected based upon graphical interface theories, which has a friendly environment and is visually attractive, orderly and practical. These allow the user to visualize graphic and cinematic behavior while the input parameters to the program are modified, all of which being validated with heuristic evaluation and surveys. This allowed the evaluation, by means of a computers tool, of the geometrical and cinematic design of the disk cam mechanisms through an application created in Visual Basic 6,0 by obtaining by means of the cam’s geometric data and the characteristics of the follower’s movement carried out by the user, the cam’s profile in 2D; the displacement diagrams, velocity, acceleration and the jerk diagrams of the tracker and a 3D animation of the system.

Key words: Cam, tracker, displacement, power transmission, mechanism.

88 Herramienta didáctica computacional para realizar el diseño geométrico-cinemático de un sistema de leva de disco con diferentes seguidores.

INTRODUCCIÓN

Actualmente la enseñanza está matizada por el uso de los medios técnicos auxiliares, dentro de los cuales la computadora ha desempeñado una función preponderante por las ventajas que ha incorporado, si bien estas tecnologías tienen un gran potencial para divulgar conocimiento, fomentar un aprendizaje más efectivo y desarrollar servicios educativos más eficientes, este potencial no podrá explotarse al máximo a menos que las tecnologías estén al servicio de la puesta en marcha de estrategias educativas, y no a la inversa, tanto para la explicación de los conceptos como para su conocimiento en el mundo tecnológico y educativo.

La leva, mostrada en la figura 1, nos permite obtener un movimiento lineal alternativo o uno oscilante, a partir de uno giratorio; pero no nos permite obtener el giratorio a partir de uno lineal alternativo (o de uno oscilante). Es un mecanismo no reversible. Este mecanismo se emplea en: motores de automóviles (para la apertura y cierre de las válvulas), programadores de lavadoras (para la apertura y cierre de los circuitos que gobiernan su funcionamiento), carretes de pesca (mecanismo de avance-retroceso del carrete), cortapelos, depiladoras, cerraduras, y otros. Para su correcto funcionamiento, este mecanismo necesita, al menos: árbol, soporte, leva y seguidor de leva (palpador) acompañado de un sistema de recuperación (muelle, resorte...)(Cejarosu 2005).

El árbol es el eje de giro de la leva y el encargado de transmitirle su movimiento giratorio.

El soporte es el encargado de mantener unido todo el conjunto y, normalmente, guiar el movimiento del seguidor.

La leva es siempre la que recibe el movimiento giratorio a través del eje o del árbol en el que está montada.

Su perfil hace que el seguidor ejecute un ciclo de movimientos muy preciso.

El seguidor (palpador) apoya directamente sobre el perfil de la leva y se mueve a medida que ella gira. Para conseguir que el seguidor esté permanentemente en contacto con la leva es necesario dotarlo de un sistema de recuperación (normalmente un muelle o un resorte)

La aplicación de las levas variando su geometría y variando sus parámetros cinemáticos, variaciones muy interesante para su desarrollo, hizo que García, Flores e Higuera en el 2007, en Pereira Colombia, generaran perfiles de levas de disco y levas cilíndricas en 3D usando Solidwork; en otra investigación mediante una aplicación de Visual Basic, y partiendo también de la digitalización del perfil de levas de disco, con sus movimientos del seguidor en dirección al centro de rotación de la leva realizado por Bolívar en el 2002 en la Universidad de Carabobo, en este caso se dibuja la leva usando Autocad como herramienta CAD para su representación. Otros estudios han aplicado el conocimiento de las levas como el caso del análisis de un sistema de leva-seguidor para la simulación en un banco de ensayo de prótesis de válvulas cardiacas, Nieves y Landaeta en el 2008 llevaron a cabo tan importante estudio.

Figura 1. Una leva con seguidor.


Por lo tanto, la necesidad de conocer y llevar al estudiante el diseño de levas hace que esta aplicación sea una herramienta útil en el proceso de diseño y enseñanza–aprendizaje de los sistemas de levas de disco, tema de estudio en el área de diseño mecánico de la Universidad de Carabobo.

La utilización de esta herramienta computacional permite, además de obtener en poco tiempo la leva con las características deseadas, escoger las configuraciones más convenientes, visualizar el perfil de la leva para predecir las características de movimiento del mecanismo y una animación en 3D del sistema.

ELEMENTOS DEL TRABAJO Y METODOLOGÍA

El diseño de los mecanismos de levas de disco, consiste básicamente en la representación gráfica de su perfil de acuerdo a las exigencias particulares que determinan su funcionamiento y que definen sus características; por lo tanto es necesario seguir un proceso que permita obtener el perfil de manera que el mecanismo resultante tenga un óptimo funcionamiento (Reyes 2000).

El proceso de diseño de un mecanismo leva - seguidor consiste básicamente en tres pasos fundamentales:

Definición de la ley de desplazamiento Reinholtz (2002) explica que existen varias funciones que son utilizadas comúnmente en la definición de la función de desplazamiento, pero básicamente se desprenden de dos familias: la polinomial y la trigonométrica. Ellas han sido muy utilizadas por su sencillez y porque proporcionan las características básicas necesarias en la dinámica de un mecanismo leva–seguidor, además, el uso del computador permite realizar los cálculos para

este tipo de funciones de una manera sencilla y rápida.

Obtención del perfil de la leva A partir de las leyes de desplazamiento que determinarán el movimiento del seguidor a lo largo de un ciclo de giro de la leva, se obtendrán los puntos que generan su superficie. Esto se puede realizar por dos métodos: el gráfico, que consiste en representar al seguidor en cada una de las posiciones (ángulo de rotación) de la leva a través del proceso de inversión cinemática del seguidor; y mediante el método analítico, que hace referencia a un proceso por medio del cual se determina el perfil de una leva suponiendo conocida su función de desplazamiento.

Comprobación del perfil obtenido Los problemas geométricos de la leva son básicamente dos: doble contacto del seguidor sobre la leva y presencia de picos y degeneraciones en el perfil de la leva.

Diagramas de desplazamiento mecánico de Leva-Seguidor Los diagramas de desplazamiento, son los encargados de definir el ciclo de movimiento con que trabajará el mecanismo de leva. Para definir la función o funciones de desplazamiento, se debe tomar en cuenta las posibilidades de movimiento que tiene el seguidor, el cual puede alejarse del centro de rotación de la leva (ascenso o avance), puede acercarse al centro de rotación de la leva (descenso o retorno) o permanecer en reposo mientras la leva gira (descanso o reposo).

Los diagramas de desplazamiento pueden contener múltiples combinaciones de estos tres tipos de movimientos que configuran finalmente el movimiento deseado.

Para lograr el funcionamiento óptimo del mecanismo, se deben tomar en cuenta las


siguientes condiciones a la hora de definir la ley de desplazamiento:

• La curva de velocidad del seguidor debe ser una función continua, ya que esto garantiza que no haya saltos ni valores infinitos en la curva de aceleración, hecho que provocaría fuerzas elevadas que conllevarían a la destrucción del mecanismo o a la pérdida de contacto entre la leva y el seguidor (Shigley y Uicker en 1998).

• Debe procurarse la continuidad hasta la segunda derivada en la curva de desplazamiento del seguidor, es decir, garantizar que la curva de aceleración sea suave, evitando así los valores infinitos de sobre aceleración y con esto, problemas de ruido y vibraciones que perjudicarían el mecanismo, sobre todo si este funciona a altas velocidades (Shigley y Uicker en 1998).

• Cuanto mayor sea el orden de continuidad en las derivadas de la curva de desplazamiento, más suave será el movimiento del mecanismo y por lo tanto tendrá un mejor desempeño (Shigley y Uicker en 1998).

Estrategia metodológica Esta estrategia se dividió en las siguientes fases:• Revisión y síntesis de información,

apoyándose en bibliografías referidas al tema como estudios realizados por otros autores.

• Selección del mecanismo a desarrollar, aplicando criterios de mayor aplicación industrial y automotriz, parte fundamental e importante que define el sistema de levas de disco, para el estudio en el comportamiento cinemático considerando criterios de aplicación mecánica y didáctica impartida en clases actualmente.

• Definición de parámetros y ecuaciones, que involucren el diseño geométrico y ecuaciones necesarias para definir el

comportamiento cinemático de los sistemas de levas de disco.

• Selección del programa computacional, basándose en los existentes y utilizados en la facultad de ingeniería de la Universidad de Carabobo en el área de la enseñanza, seleccionando el más adecuado para el desarrollo de la herramienta apoyándose el conocimiento que la misma facultad imparte para su aprendizaje como es el caso de Visual Basic 6.0.

• Desarrollo del algoritmo computacional, donde se incluyen los parámetros y ecuaciones necesarias para el desarrollo del diseño de levas de disco, así como el mecanismo leva-seguidor, siendo capaz de procesar información y realizar procedimientos matemáticos.

• Elaboración de la interfaz gráfica, en este caso se logró la organización de los elementos, armonía de los colores, buen tamaño del texto, imágenes y animaciones explicativas acordes a lo exigido, sonidos agradables, mensajes de acuerdo al nivel del usuario e identificación de los botones de manera lógica y secuencial, según Galvis Álvaro H, (1992).

• Asignación del código computacional a todos los elementos de la interfaz gráfica, logrando así la herramienta didáctica computacional, en la que se muestra el perfil de la leva y visualiza las curvas de desplazamiento, velocidad y aceleración del seguidor.

• Verificación y validación de los resultados, realizando ejemplos prácticos dictados en las asignaturas existentes en la formación del Ingeniero Mecánico, tomando en cuenta varias referencias, realizando evaluación heurística, verificando en la misma la evaluación de parte del usuario de la visibilidad del sistema, del lenguaje, de la prevención de errores mientras se ejecuta la herramienta didáctico-computacional, la estética de dialogo y diseño minimalista, en la ayuda general y documentación, verificando el control y la


libertad para el usuario, en su consistencia y estándares; esto acompañado de encuestas a usuarios del software donde se indagó la visualización del diseño geométrico y el comportamiento cinemático de un sistema de leva de disco, la distribución de los elementos de la pantalla, la calidad de gráficos, calidad de animaciones, calidad del sonido, documentación escrita complementaria, el aporte de instrucciones en el programa y si presenta elementos innecesarios la interfaz grafica.

RESULTADOS

Descripción de la aplicación Levas-UC El programa es una herramienta didáctica computacional diseñada para evaluar el diseño geométrico-cinemático de sistemas de levas de disco de manera fácil y sencilla, donde se permite la interacción del usuario con el programa, y este pueda reforzar sus conocimientos teóricos y prácticos

La herramienta se divide básicamente en dos secciones: La primera contiene una guía teórica acerca de los mecanismos de levas, la cual contiene todo el material referente a estos sistemas, desde los tipos de mecanismos de levas, diseño gráfico y analítico de los diferentes tipos de diagramas de desplazamiento y de los perfiles de levas, entre otros y un manual de usuario donde se explica todo lo referente al manejo de la herramienta didáctica.

La segunda sección consiste en un módulo de diseño, donde el usuario puede representar gráficamente su propio mecanismo de leva de disco siguiendo una serie de pasos donde deberá ingresar todos los parámetros que intervienen en el diseño de estos mecanismos.

Diseño mediante la aplicación Levas-UC

Desarrollo del algoritmo computacional: En el desarrollo de esta fase, se realizó un diagrama de bloque como se muestra en la figura 2, donde se incluye los parámetros de diseño necesarios para construir los diagramas de desplazamiento a partir de los cuales se elaboraran los perfiles de las levas, apoyado en la teoría de diseño como lo explica Shigley y Uicker en 1998.

De esta manera, se describirá paso a paso el proceso de diseño del mecanismo leva-seguidor, para obtener las características geométricas y cinemáticas de un sistema de leva de disco. Este diagrama procesa la información y procedimientos donde inicia el proceso de entender como debe de ser el algoritmo computacional aplicando la herramienta computacional para tal fin.

Al ejecutar la herramienta didáctica- computacional, se muestra una pantalla principal en la que se aprecia un panel de cuatro botones (Figura 3), si el usuario desea conocer información teórica sobre los sistemas de levas de disco, presiona el botón de “Las Levas”, el cual el código computacional en la programación de este botón es la siguiente:

Private Sub LaVolpeButton1_Click() Form2.Caption = "Levas - UC.- Guía Teórica de Levas." Form2.AcroPDF1.LoadFile App.Path & "/Teoria Menu.pdf" Form2.AcroPDF1.gotoFirstPage Form2.AcroPDF1.setZoom (60) Form1.Visible = False Form2.Visible = True

End Sub


Figura 2. Diagrama de bloque de la Herramienta didáctica-computacional de Levas UC.

Figura 3. Pantalla principal de la aplicación

El botón “Manual de Usuario” accede al manual de usuario para el software Levas-UC. El código computacional utilizado en la programación de este botón es la siguiente:

Private Sub Command6_Click() Form2.Caption = "Levas - UC.- Manual de Usuario." Form2.AcroPDF1.LoadFile App.Path & "/Manual Levas-UC.pdf"

Form2.AcroPDF1.gotoFirstPage Form2.AcroPDF1.setZoom (60) Form1.Visible = False Form2.Visible = True

End Sub

El botón “Ayuda”, muestra el contenido del archivo de ayuda, el código computacional utilizado en la programación de este botón es la siguiente:

Private Sub Ayuda2_Click() Dim lValDev As Long lValDev = ShellExecute(Me.hwnd, "Open", App.Path & "\AYUDA.hlp", "", "", 1)

End Sub

Y el botón “Salir”, permite salir de la herramienta didáctica, teniendo un código computacional en la programación de este botón de la siguiente manera :

Private Sub Command7_Click() mensaje = "¿Seguro que desea salir del programa?"


titulo = vbYesNo + vbDefaultButton2 + vbQuestion respuesta = MsgBox(mensaje, titulo, "Levas - UC") If respuesta = vbYes Then

End End If

End Sub

A continuación se describen cada uno de los pasos a seguir en el diseño de un mecanismo de levas:

• Paso1: Para ingresar al paso 1 del modo de “Diseño”, se debe pulsar en el botón correspondiente del panel de botones. Luego de esto se mostrará una ventana como la que se muestra en la figura 3, la cual corresponde al paso 1 de diseño. El código computacional utilizado en la programación de este botón es la siguiente:

Private Sub Command5_Click() Form1.Caption = "Levas - UC.- Diseño de Levas." Paso1.Visible = True Paso2.Visible = False Paso3.Visible = False Paso4.Visible = False Paso5.Visible = False Resultados.Visible = False Label43.ForeColor = &H808000 Label73.ForeColor = &H808000 Label74.ForeColor = &H808000 Label75.ForeColor = &H808000 Label76.ForeColor = &H808000 Siguiente.Caption = "Siguiente" Siguiente.ImageListIcon = 2 Siguiente.Enabled = True Atras.Enabled = False Diseño.Visible = True Principal.Visible = False Paso1.Visible = True Label42.ForeColor = &H80& End Sub

En esta ventana (figura 4), el usuario debe seleccionar el tipo de seguidor y sentido de giro de la leva. Luego de ingresar los datos se pulsará siguiente para continuar con el siguiente paso.

Figura 4. Paso 1 del proceso de diseño

• Paso 2: Luego de pulsar el botón siguiente del primer paso, se mostrará la ventana correspondiente al paso 2 como se muestra en la figura 5. En esta, se debe seleccionar el tipo de seguidor con el que operará el mecanismo. Las opciones de selección son: seguidor de rodillo, plano y de punta empleados en estos sistemas.

Figura 5. Paso 2 del proceso de diseño

• Paso 3: En este paso, el usuario deberá seleccionar el diagrama de desplazamiento, es decir, el ciclo de movimiento con que funcionará el mecanismo como se observa


en la figura 6. Las opciones de diagramas de desplazamiento disponibles en la aplicación son las siguientes:

• Avance – Retorno. • Avance – Reposo – Retorno. • Avance – Retorno – Reposo. • Avance – Reposo – Retorno –

Reposo.

Figura 6. Paso 3 del proceso de diseño.

• Paso 4: En este paso, ver figura 7, se deben ingresar los datos del movimiento del mecanismo para cada tramo, de acuerdo al diagrama de desplazamiento seleccionado en el paso anterior.

Un procedimiento para ingresar los datos en este paso es el siguiente:

• Seleccionar la variable del diagrama de desplazamiento que se desea ingresar ya sea “Tiempo” o “Ángulo”.

• Ingresar el valor de desplazamiento del seguidor (Angular para levas de rotación y Lineal para levas de traslación).

• Ingresar el valor de la velocidad de giro con que funcionara el mecanismo.

• Ingresar los valores de tiempos ó ángulo según la opción seleccionada anteriormente.

• Seleccionar las leyes o funciones matemáticas que describen el desplazamiento en función del ángulo de rotación. Las funciones disponibles en la aplicación necesarias para el diseño de

levas son las siguientes: • Velocidad constante. • Aceleración constante. • Armónica. • Cicloidal.

• Pulsar en el botón calcular para completar de llenar los campos restantes.

Figura 7. Paso 4 del proceso de diseño.

Teniendo en el caso del botón “Calcular, el siguiente algoritmo computacional siendo este el que genera gran parte del diseño de la Leva:

• Paso 5: En este paso, el usuario debe ingresar los parámetros geométricos del mecanismo de leva para finalizar de esta forma el ingreso de los datos.

Según la selección del tipo de movimiento y seguidor, se mostrara una figura del mecanismo donde se ingresaran los parámetros geométricos necesarios, ya que existe una pequeña variación dependiendo del mecanismo como se visualiza en la figura 8.

Una vez concluida la introducción de datos, el usuario puede ver los resultados del mecanismo diseñado. A continuación se describen los resultados que se pueden obtener con la aplicación didáctica.


Figura 8. Parámetros geométricos para un mecanismo de levas con seguidor de

traslación de rodillo.

DISCUSIÓN DE RESULTADOS

La pantalla de resultados de diseño se muestra en la Fig. 9:

Figura 9. Pantalla de resultados de diseño.

En la misma se muestran tres botones, “Gráficas”, “Tablas” y “Perfil”, los cuales serán descritos a continuación.

Botón Gráficas Al pulsar sobre este botón, se mostrarán los diagramas de desplazamiento, velocidad, aceleración y sobre-aceleración o jerk; tal como se observa en la figura 10. Al lado derecho de dichos diagramas se encuentran los valores máximos, mínimos y la amplitud de cada una de las curvas.

El usuario podrá evaluar visualmente el comportamiento y continuidad de las mismas según lo señalado en la teoría para el óptimo funcionamiento del sistema de leva-seguidor.

Figura 10. Graficas de desplazamiento, velocidad, aceleración y jerk.

De encontrarse algún inconveniente, se podrá regresar a los pasos anteriores para editar o modificar los valores que sean necesarios.

Botón Tablas La figura 9 muestra el botón Tablas, al presionarlo nos muestra la figura 11 con los valores de los diagramas de desplazamiento (desplazamiento, velocidad, aceleración y jerk) para cada ángulo de rotación de la leva y las coordenadas X y Y del perfil de igual manera para cada ángulo de rotación de la leva tomando como referencia el centro de rotación de la misma.


Figura 11. Tablas con valores de desplazamiento, velocidad, aceleración y

jerk. Botón Perfil En la figura 11, al presionar el botón Perfil, se muestra gráficamente el perfil de la leva y el seguidor resultantes de todos los datos ingresados por el usuario, tal como se observa en la figura 12.

Al igual que con el botón Gráficas, el usuario puede evaluar dicho perfil para modificar valores de diseño si lo desea (ver la figura 11), presionando el botón Diagramas.

Figura 12. Perfil de leva con seguidor de traslación de rodillo.

También se observa en esta ventana dos botones (tipo reproductor), que permiten reproducir una simulación en 3D del mecanismo diseñado como se visualiza en la figura 12. De esta manera el usuario puede evaluar el funcionamiento del mismo. La aplicación también tiene la opción de imprimir el perfil de la leva con tan solo pulsar en el botón “Imprimir” mostrado en la figura 12.

Figura 13. Animación de un mecanismo de leva con seguidor de traslación de

rodillo.EVALUACIÓN HEURÍSTICA.

Acompañado con los resultados se realizó la evaluación heurística según Molich y Nielsen, (1990) donde se hace énfasis en:

• Visibilidad del estado del sistema, logrando así demostrar que el usuario siempre se mantiene informado con realimentación apropiada en un tiempo razonable

• Lenguaje de los usuarios, se indica un lenguaje con palabras y frases familiares y términos orientados al sistema

• Control y libertad para el usuario, tiene la opción de rehacer y deshacer al igual que si comete errores puede salir fácilmente, presentando también shortcuts en los


botones, lo que permite elegir como operar.

• Consistencia y estándares, en esta herramienta se ha evitado el abuso de letras mayúsculas en las pantallas, usando letras y colores cómodos para la vista.

• Ayuda a los usuarios para reconocimiento, diagnostico y recuperación de errores, para cumplir este principio heurístico, Levas-UC está diseñado para informar al usuario de manera sencilla y agradable la presencia de un error a través de mensajes en la pantalla con sonidos al producirse los mismos.

• Prevención de errores, en la herramienta los errores solo pueden ser causados solo en el modo de diseño, el diseño de la herramienta es tal que permite prevenir al máximo los errores que pueda causar el usuario a la hora de manejo del mismo.

• Reconocimiento antes de la cancelación, está concebido de tal manera que el usuario en todo momento tiene visible las opciones y los datos introducidos o seleccionados por el mismo.

• Flexibilidad y eficiencia de uso, el propósito de Levas-UC es ser utilizada en el proceso de enseñanza aprendizaje de los mecanismos de levas de disco, por lo que su diseño está dirigido a dar a conocer estos sistemas a usuarios novatos y reforzar los conocimientos a usuarios intermedios.

• Estética de diálogos y diseño minimalista, ha sido diseñado colocando información esencial y concreta en la pantalla para minimizar información inaplicable o rara vez utilizables, los botones están resaltados con respecto al fondo, los títulos son breves pero suficientemente explícitos para comunicar su contenido.

• Ayuda general y documentación, posee una guía teórica de levas así como un manual de usuario y un archivo de ayuda con extensión .hlp (formato utilizado en las ayudas de Windows).

EVALUACIÓN DE USABILIDAD

Para este tipo de herramienta se realizaron 180 encuestas (Figura 14) de usabilidad a estudiantes procedentes de la Universidad de Carabobo, de la especialidad de ingeniería mecánica, cursantes del 6to y 10mo

semestre de la carrera, la cual arrojó como resultados: • El 39% de los encuestados opina que la

interfaz gráfica es excelente y el 61% restante que es buena.

• El 50% de las encuestas arrojó que la distribución de los efectos de la pantalla es excelente y el restante 50% que es buena.

• El 38.89% de los encuestados opinó que la calidad de gráficos e imágenes y la calidad de las animaciones es excelente, el 55.56% opinó que es buena y el 5.56% que la calidad es regular.

• El 61% de las encuestas arrojó que la documentación escrita complementaria del programa es excelente y el restante 39% que es buena.

• En la segunda sección, el 100% de los estudiantes concluyo que la herramienta Levas-UC es fácil de usar.

Figura 14. Encuesta realizada


CONCLUSIONES

La herramienta didáctica-computacional de Levas UC, recopila la información fundamental para mejorar el aprendizaje de los aspectos más importantes en el diseño geométrico y cinemático de los sistemas de levas de disco, aplicado a las asignaturas relacionadas con el diseño de levas, como es el caso de Mecanismos y Elementos de Máquinas, lo cual genera un gran aporte para la comparación analítica y el programa computacional.

La estructura del programa, permite al estudiante o usuario establecer un procedimiento fácil y sencillo para diseñar un sistema de levas de disco, aportando grandes mejoras matemáticas y rapidez de diseño de levas, permitiéndole evaluar y comparar aplicando el método gráfico y evaluando comparativamente con el método manual, gracias al diseño estructural generado con las evaluaciones respectivas para su usabilidad y puesta en práctica con estudiantes egresados y cursantes de las asignaturas en el área de la ingeniería mecánica, donde el 50% de las encuestas arrojó que la distribución de los efectos de la pantalla es excelente.

La herramienta permite al usuario una visualización y evaluación del diseño geométrico de los sistemas de levas de disco a partir de la variación de los parámetros que definen su diseño, permitiéndole realizar modelos comparativos, buscando así el diseño idóneo y cercano a lo deseado para el optimo funcionamiento de lo que se requiere como aplicación del diseño de levas.

La elaboración de la herramienta didáctica- computacional de Levas UC en Microsoft Visual Basic 6.0, software utilizado bajo el ambiente Windows, permitió obtener una herramienta muy amplia, amigable y

coherente en lo relacionado al diseño geométrico y cinemático, acercando el modelo generado a una realidad de diseño y con pocas limitaciones para realizar el trabajo definitivo, para así continuar con los cálculos de diseño siguientes dependiendo de la aplicación que el usuario desee parametrizar.

Adicionalmente le permite al docente profundizar en los diseños de levas de disco de una manera más asertiva y con la oportunidad de variar parámetros de diseño como el ángulo, velocidad y otros, que le permitan al estudiante conocer y diseñar elementos mecánicos que lo acerquen más a la realidad de los mecanismos de las máquinas existentes en la industria, y poder así mejorar la interacción alumno-docente en la enseñanza de este fundamental eslabón del diseño de máquinas.

Las encuestas generaron resultados positivos de aceptación de parte de los usuarios, apoyados con el 61% de las encuestas arrojaron que la documentación escrita complementaria del programa es excelente y el restante 39% que es buena, y el 39% de los encuestados opinaron que la interfaz gráfica es excelente y el 61% restante que es buena, demostrando así lo útil y didáctico de la herramienta didáctica computacional de Levas UC, permitiéndole a está entrar rápidamente en el campo de la enseñanza de la ingeniería mecánica.

REFERENCIAS

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Fecha de recepción: 04 de agosto de 2011 Fecha de aceptación: 06 de octubre de 2011

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