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© G.Altshuller. «TyC», 1981. Nro 2.
LOS EFECTOS FISICOS COMO INSTRUMENTOS EN LA CREATIVIDAD TECNICA


Traducido del ruso por TATIANA ZAGORODNOVA
Revisado por JUAN C. NISHIYAMACARLOS E. REQUENA
UNIVERSIDAD TECNOLOGICA NACIONAL
FACULTAD REGIONAL PACHECO, ARGENTINA

Especialmente para la Fundacion G.S.Altshuller.


EL ANALISIS SUSTANCIA — CAMPO LO PUEDE TODO:
2.1.  INTRODUCCION
2.1.1.  Problema sobre como a algo original se lo puede convertir en algo mucho mas original. Si ponemos un pincel manchado con oleo dentro del agua, rapidamente comienzan a aparecer sobre su superficie una capa con extranas figuras. Esta, se adhiere facilmente al cemento, metal o madera. Se puede fijar el dibujo sobre el material secandolo y luego aplicandole un barniz transparente (patente N? 282127). Un metodo original ?verdad? Ahora surge una pregunta: ?Como se puede mejorar dicho metodo?

No se apuren en leer por adelantado. Traten de buscar la solucion. Propongan este problema a sus colegas que desconocen el TRIZ. Lo mas probable es que obtenga la siguiente respuesta: «?Quien plantea un problema de manera similar? No esta dicho que es lo que esta mal y que es lo que hay que mejorar…

2.1.2.  Desde el punto de vista del TRIZ, normalmente, esto resulta sencillo: El sistema no contiene elementos dirigibles, por lo cual hay que introducirlos para manejar la formacion del dibujo. Los lectores de «T y C» ya conocen el metodo estandar: Dentro de la sustancia se introduce transitoriamente particulas ferromagneticas, cuyo comportamiento es manejable mediante un campo magnetico.

2.1.3.  Sistemas similares, en el analisis Sustancia — Campo, se representan mediante la siguiente notacion:

El campo magnetico actua sobre las particulas ferromagneticas S2, que influye sobre el comportamiento de la sustancia S1. Algunas veces, esta accion se realiza a traves del medio exterior S3.

En articulos sobre TRIZ, aparecidos en «C y T», se ha mencionado que estos tipos de sistemas recibieron la denominacion de Sustancias — Campos, luego se daran algunos ejemplos. A continuacion, le proponemos el estudio de las Sustancias — Campos en su campo de aplicacion:

2.1.4.  El estudio de la Sustancia — Campo permite una mejor visualizacion de la idea del moderno enfoque hacia problemas de aplicacion de los efectos fisicos en la solucion de nuevos problemas tecnicos. Se suponia, que para encontrar la solucion, era suficiente tener un listado de los efectos fisicos. Los intentos de organizar una base de datos de efectos fisicos aplicables en la practica se siguen hoy en dia. Sin embargo, la clave a los problemas dificiles, no estan en los efectos fisicos en su estado puro, sino, en las combinaciones complejas de los efectos, los metodos y «trampas» tecnicas. Para la resolucion de problemas dificiles se necesita una base de datos de «estructuras fisicas», es decir los sistemas que indican el grupo de los efectos mas apropiados. Un ejemplo tipico es el de la Sustancia — Campo, que puede realizar distintas acciones concretas y permite utilizar no solamente los efectos fisicos y metodos combinados sino, tambien un conjunto completo de propiedades de diferentes sustancias. La fisica, esta dividida segun sus ramas tradicionales en: mecanica, termodinamica, etc., con lo cual, la conexion de los efectos con las estructuras puede parecer extrana. Pero al resolver un problema, el ingeniero desconoce en cual exactamente de los campos de las ramas tradicionales debe buscar el efecto necesario. Resulta mas comodo cuando los efectos estan conectados a las estructuras que poseen determinados efectos especiales.

2.2.  EL DESPLAZAMIENTO COMO PRINCIPAL ESPECIALIDAD DE LA SUSTANCIA — CAMPO.
2.2.1.  La Sustancia — Campo, puede adoptar diversas formas. Esto tiene su logica, ya que, cada elemento que pertenece a la formula general de Sustancia — Campo, puede adoptar diversos valores. Asi, por ejemplo, las particulas S2 pueden variar en medida, forma, material, ubicacion, etc. A su vez, S3, puede variar en composicion, estado de agregacion y forma de interaccion con S2. El producto S1, por lo general puede ser cualquiera, aqui pueden presentarse innumerabas variantes. A pesar de esta variedad de las Sustancias — Campos, la accion de S2 (o de la combinacion de S2 con S3) sobre S1, casi siempre comprende un desplazamiento. Un ejemplo sencillo podria ser el transporte de piezas no magneticas dentro de las cuales se deposite polvo ferromagnetico (patente 751778).

2.2.2.  Una idea muy original es propuesta en la patente 535258: Para la ornamentacion de productos de arcilla, la superficie es tratada con una mezcla consistente de particulas ferricas y una tintura. Debido a las particulas ferricas, la tintura da un producto embermejado, luego, las particulas seran extraidas mediante un campo magnetico.

Una solucion similar fue realizada recientemente en Japon para el tenido continuo de telas sin uso de agua. Puesto que la tela es un material mas delicado que la arcilla, los japoneses en lugar de particulas, utilizan un polvo ferrico. La disminucion gradual de las particulas, es una de las principales tendencias en el desarrollo de los sistemas Sustancia — Campo. Al dividir las particulas ferricas hasta la decima parte del diametro de las fibras de algodon, se puede lograr magnetizar a este y simplificar notablemente el proceso de hilado y de tejeduria.
2.2.3.  Una de las aplicaciones mas ingeniosas en el desplazamiento de particulas ferricas fue propuesta por V. J. Podoinitzinim y V. V. Podoinitzinim (Patente 234862). El dibujo animado se realiza mediante hilos magnetizados, lo que permite facilmente modificar su contorno y ademas permite un desplazamiento mas sencillo por plancheta. Aqui, nuevamente se hace uso del conocido fenomeno fisico («Las particulas ferricas arrastran aquello que tienen atraido»), pero antes, fue necesario percatarse de separar las lineas del papel; las particulas de la pintura que componen una linea, siempre fueron pensadas como «enraizadas» en el papel…

2.2.4.  Aplicacion inversa: Hacer inmovil lo movil. Dentro del recubrimiento protector, en forma de polvo que se utiliza durante una soldadura, se agregan particulas de hierro. Este polvo bajo la influencia de un campo magnetico no se mueve aunque sea en presencia de un viento de 8 puntos.

2.2.5.  Un caso particular de traslado — orientacion: Las piezas quedan fijas en su lugar, pero giran. Para la elaboracion de un dispositivo para rectificar particulas de diamante en forma de piramide, estas deben ser ubicadas con su vertice hacia arriba. Para este fin, sobre los diamantes se aplica una fina capa de particulas ferricas (patente francesa 2299122). Otro ejemplo: La orientacion de segmentos de alambre en la elaboracion de hormigon con alambre de acero (Patente 464449, 647425, 718268). En la elaboracion de aglomerados de madera se puede orientar a la viruta, mezclandola con polvo ferromagnetico.

2.3.  TODO LO RELACIONADO CON EL MOVIMIENTO.
2.3.1.  La Sustancia-Campo, puede ser efectivamente aplicada en aquellos casos considerados multiformes, cuando no es en si requerido el desplazamiento, sino que se necesita de alguna accion repetitiva. En la patente 647343 se propone utilizar un flujo de particulas ferricas en lugar de un liquido refrigerante. En la patente 256634 y 329333 el polvo ferrico dirige el movimiento del flujo de un liquido o de un gas, cumpliendo la funcion de una valvula. Segun la patente 156133 y 319325, las particulas ferricas dejan pasar al flujo del gas, funcionando como un filtro.

2.3.2.  Una gran cantidad de soluciones se basan en la capacidad de las Sustancias-Campos para mezclar, por desplazamiento, materiales moviles y liquidos. Los ejemplos se pueden encontrarse en las patentes 220094, 261372, 373032, 546648, 624903 y otras.

2.3.3.  Si en uno de los componentes de una mezcla se introduce previamente particulas ferricas, se puede realizar facilmente la separacion de la mezcla (Patente 430888).

Un tipico sistema de Sustancia-Campo. En un separador de materiales en movimiento, se requiere limpiar regularmente los coladores ubicados por encima de las tolvas. En la patente 716631 se ha propuesto introducir en el separador esferillas ferricas y llevarlas al estado de movimiento oscilatorio mediante electroimanes. De este modo, las esferillas no dejan que el material se pegue a las paredes del colador.

2.4.  TRATAMIENTO SUPERFICIALES
2.4.1.  Las particulas ferricas al desplazarse son capaces de alisar y pulir la superficie en diversos productos (patente francesa 1499276).
2.4.2.  Si el campo magnetico tiene suficiente fuerza, las particulas ferricas pueden realizar la remocion de oxido superficial (Patente 333993) o realizar desincrustaciones (patente 625124).

2.4.3.  Con un torbellino energico de particulas ferricas, se puede hacer «rodar» distintos tipos de granulos. Ejemplo: Modo de ovalizacion de materiales granulosos y fragiles (patente 319460).

2.4.4.  Aplicacion inversa: Las particulas ferricas se adhieren a una pieza magnetizada, como por ejemplo una corredera, protegiendo de este modo su superficie de la accion abrasiva del medio exterior (Patente 529327).

2.5.  FORMACION DE TENSIONES, DE DEFORMACIONES Y SU FRACCIONAMIENTO
2.5.1.  Si en el producto se introducen particulas ferricas, se puede lograr manejar las tensiones y las deformaciones. Ejemplos sencillos: El polvo ferrico dentro de un molde plastico durante un estudio del comportamiento de una pieza (Patente 263240) y la carga ferrica en la flexion de canos (patente 523742).

2.5.2.  Esta claro, que se puede deformar un producto mediante una accion externa (modo de estirado de alambres mediante polvo ferrico, segun patente 499912).

2.5.3.  Para realizar fraccionamiento de pequenos objetos moviles, (tales como granos, particulas, gotas, etc.) se utilizan particulas ferricas que se encuentran en movimiento oscilatorio o giratorio bajo la influencia de un campo magnetico (Patentes 387570, 413170 y otros).

2.5.4.  Aplicacion inversa: Las particulas ferricas introducidas en materiales de distinta clase, incrementan considerablemente su resistencia. Ejemplos: patentes 294928 y 503982 (cemento ferrico para la elaboracion de postes), 157656 (formulacion de mezclas de sujecion de moldes para el llenado de columnas).

2.6.  MAQUINAS DE PARTICULAS FERRICAS.
2.6.1.  Actualmente, con las particulas ferricas se realizan solamente partes separadas de maquinas o de mecanismos. Asi, por ejemplo, en la patente 654754 se describe un capuchon no desechable para el empotrado de estacas. La parte trabajable del capuchon hace recordar a un barril dado vuelta relleno con particulas ferricas. Con las mismas, tambien se elaboran moldes para fundiciones que se deshacen luego de la solidificacion del metal.

2.6.2.  En la actualidad, existen posibilidades para realizar maquinas y mecanismos simples, hechos completamente de particulas ferricas. Es muy probable que se vea incrementada la cantidad de dispositivos capaces de destruirse y reconstruirse nuevamente (si es necesario en otra forma).

En la actualidad, la constante revolucion cientifico-tecnologica, tiende a disminuir el tiempo de vida de una maquina: el envejecimiento es cada vez mas rapido. No seria una excepcion que en las proximas decadas aparezcan en primer plano, nuevos requerimientos para todas las maquinas y sus mecanismos: requerimiento de capacidad, para ser perfectibles en marcha.

2.7.  SUSTANCIAS — CAMPOS EN PROBLEMAS DE DETECCION Y DE MEDICION.
2.7.1.  Las particulas ferricas pueden estar en movimiento dentro de un campo magnetico. Aqui surge la aplicacion tradicional de la Sustancia-Campo, sobre la marcacion de un objeto de dificil de deteccion. En diferentes paises, las particulas ferricas se usan para indicar sustancias explosivas. Esto, en particular, permite detectar a las cargas sin explotar en trabajos en zonas montanosas.

2.7.2.  En mediciones, la aplicacion de las particulas ferricas, se basa en la modificacion de campos magneticos, de acuerdo a los cambios de las condiciones en las que se encuentran las particulas. De este modo, la patente 239632, trata acerca de la determinacion de los grados del endurecimiento de compuestos polimericos, de acuerdo la modificacion de su permeabilidad magnetica (con la condicion de que el polvo magnetico sea introducido previamente en el compuesto).

2.8.  A TRAVES DEL PUNTO DE CURIE
2.8.1.  Al utilizar el pasaje de particulas ferricas a traves del punto Curie, el campo de las aplicaciones de las Sustancias-Campos en los problemas sobre deteccion y medicion se amplia considerablemente. Segun la patente 307283 para la determinacion de las propiedades termicas de los dispositivos con fase solida finamente dividida, se introducen particulas ferricas y se determinan donde y cuando surge la desaparicion de las propiedades magneticas. En la patente 607594 fue propuesto marcar los distintos materiales con particulas ferricas con punto de Curie diferente.

2.9. ANALISIS DE LOS PROBLEMAS TIPICOS
2.9.1.  En «C y T», 1980, N? 5, fue enunciado un problema, el N? 14: ?Como juntar granulos de arcilla, que se utilizan para la depuracion de aguas de efluentes?. Da satisfaccion senalar, que casi todas las respuestas recibidas fueron correctas. Es un problema tipico acerca de un traslado de objetos pequenos, por lo tanto es necesario introducir con anticipacion en estos objetos particulas ferricas y dirigir su movimiento a traves de un campo magnetico (patente 350758). Las respuestas mejor argumentadas fueron enviadas por A. Martinov (Kurgan), M. Ovciannicov (Moscu), E. Chiagariva (Dnepropetrovsk), A. Lijachiev (Oriel), participantes de cursos TRIZ en Minsk.

2.10.  PROBLEMAS
2.10.1.  En la patente 305445, se describe el modo de obtencion de un efecto cinematografico: «Con el objetivo de incrementar las posibilidades creativas, se mezclan sustancias activas quimicamente de distinta naturaleza y tenidas de distintos colores, como por ejemplo tintura de yodo con dicloroetano, y se toma una foto del cuadro caracteristico obtenido por el contacto con estas dos sustancias». Se pide mejorar el metodo.

2.10.2 En las paredes de una pelicula inflable y elastica se introducen particulas ferricas. ?Que aplicacion puede darse a esta pelicula?

TABLA CON LAS POSIBLES APLICACIONES DE LAS SUSTANCIAS — CAMPOS

N? 

Posibles aplicaciones de las Sustancias — Campos

Indices

1.

Desplazamiento de cuerpos (en particular de materiales granulosos, materiales movedizos, liquidos), direccion de flujos. 2.2.1,  2.2.2,  2.2.3,  2.3.1.
2. Fijacion de sustancias moviles. 2.2.4.
3. Orientacion de objetos pequenos. 2.2.5.
4. Filtracion. 2.3.1.
5. Mezcla de materiales moviles y materiales liquidos. 2.3.2.
6. Separacion de mezclas. 2.3.3,  2.9.1.
7. Tratamientos superficiales. 2.4.1,  2.4.2,  2.4.3.
8. Proteccion superficial contra la accion abrasiva. 2.4.4.
9.  Manejo de tensiones, deformaciones y fraccionamiento. 2.5.1,  2.5.2,  2.8.2,  2.4.3.
10. Division de objetos pequenos y moviles. 2.5.3.
11.  Incremento en la resistencia de materiales. 2.5.4.
12. Fabricacion de dispositivos capaces de deshacerse, como por ejemplo moldes de fundiciones. 2.6.1,  2.6.2.
13. Marcacion de objetos de dificil deteccion, para control de desplazamiento. 2.7.1.
14. Distintas mediciones, como por ejemplo de viscosidad, de temperatura  2.7.2,  2.8.1.


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