© G.Altshuller. “TyC”, 1980. Nro 5.

EL CAMINO HACIA EL POLO ESTE O ALGUNAS PARTICULARIDADES PARA LA RESOLUCION DE LOS PROBLEMAS

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

Especialmente para la Fundación G.S.Altshuller.

CARACTERÍSTICAS DEL ANÁLISIS DE PROBLEMAS

En el TRIZ moderno se pueden destacar dos importantes mecanismos para la resolución de problemas: Los Estándares y el ARIZ. Veamos en un ejemplo la diferencia que existe entre ellos. Tomemos un problema aún no resuelto sobre la extracción de jarras desde una matriz luego de su calibración.

A continuación se tradujo para comodidad del lector, una parte del contenido referente al problema fuera del original de este texto y que está explicado en la página web http://www.altshuller.ru/triz11.asp. Se destaca en letra cursiva:
 
Atención: ¡Problema no resuelto!

Luego de haber realizado la operación de calibración de una jarra medidora cilíndrica, estampada, se hace imposible retirarla de su matriz sin tener dificultades. ¿Cómo se puede simplificar esta operación?

Hay un cilindro metálico reforzado (matriz). En la matriz se encuentra muy ajustada una jarra metálica. Se requiere de una forma que permita retirar la jarra fácilmente y sin provocarle deformaciones. La idea para la aplicación de la dilatación térmica debe ser descartada. A su vez, vamos acordar que no sirven las soluciones complicadas con insertos fundibles, etc. Se requiere algo sencillo, práctico, que potencie la productividad (se necesita calibrar las tazas una tras otra). Para la resolución de este problema se requerirán las fórmulas del análisis sustancia-campo (las mismas indicarán el sentido general para la resolución), y la imaginación, ya que se necesita tener una imagen clara del resultado final ideal, y los conocimientos técnicos, para poder transformar la idea en una construcción real.

Tenemos un sistema constituido por dos sustancias (la jarra y la matriz) Para lograr el manejo del sistema, en un caso sencillo, se requiere introducir un campo que posibilite cambiar el estado del instrumento (en nuestro caso es la matriz). Tal es la prescripción del estándar que ya conocemos (ver “TyC”, 1980, Nº 4).

El campo térmico queda descartado, ya que la aplicación de la dilatación térmica y de los insertos fusibles está prohibida según las condiciones del problema. ¿Campo mecánico? Resulta complicado e incómodo, (por eso surgió el problema).

“Utilicemos el campo eléctrico”, - propuso B. Liajomskiy  (ciudad de Jimki, Moscú) – “se puede modificar el diámetro de la matriz, si la misma es fabricada de un material con propiedades magnetoestrictivas”.

En el estándar que debemos utilizar, también contiene ejemplos para la aplicación de la magnetoestricción. El efecto dado, puede ser útil, sin embargo hay que tener en cuenta que la magnetoestricción provoca modificaciones relativamente pequeñas en las dimensiones, y por lo tanto, las superficies en contacto deben ser extremadamente lisas.

Ahora, apliquemos una herramienta más potente – La Combinación de los Estándares. A pesar de que, las condiciones del problema prohíben la introducción del campo térmico, su utilización es tentadora por su sencillez y la seguridad que proporciona. Existe un estándar que indica como eludir este tipo de prohibiciones. El camino más sencillo para eludir: es la aplicación del campo, pero en dosis muy pequeñas (el campo existe y a su vez es como si no existiera). Se necesita un efecto físico tal, que con un pequeño incremento de la temperatura, permita obtener una modificación 10 o incluso 100 veces mayor al del efecto provocado por la dilatación térmica común. Tales efectos existen: La transición de la fase (en este caso su aplicación está prohibida según las condiciones del problema) y el efecto de la “memoria del metal”, es decir, el cambio reversible de la forma y el tamaño con calentamiento–enfriamiento de algunas aleaciones, en particular una aleación de titanio–níquel. Se encuentra descrito en todos sus detalles en la patente Nº 647041 sobre instrumento para el abocardado de tubos.

Con respecto a los estándares para la resolución de los problemas, aún se conoce muy poco, es por eso, que una misma solución técnica, incluso “típica”, cae en la “reinvención”, lo que produce pérdidas de tiempo y de esfuerzos.

Ahora, veremos que se puede “exprimir” de este problema en base al conocimiento del ARIZ. Para el caso, puede tenerse en cuenta las soluciones muy originales enviadas por los lectores de V. Starovoitov (ciudad Biysk), V. Bieliakov (ciudad Dnepropetrovck), V. Liajomckiy (ciudad de Jimki).

El texto completo del análisis de problemas según el ARIZ, no lo vamos a explicar aquí, pero sí examinaremos las etapas principales del mismo, y por el  momento “prescindiremos” de la parte que lleva a la aplicación de los estándares.

Contradicción técnica: Las paredes del instrumento (matriz) poseen la capacidad de adherirse al producto (jarra), pero después se requieren grandes esfuerzos para retirarlo.

Resultado final ideal: Consiste en que la matriz permite realizar una extracción fácil, conservando la capacidad de elaboración continua.

Zona: Es aquella en que surge el conflicto y que no cumple con las propiedades requeridas, es decir la capa exterior de la matriz.

Contradicción física: La zona indicada debe ser rígida (para la calibración) y no debe serlo (para la extracción de la matriz).

Separación de las propiedades contradictorias mediante la reconstrucción de la estructura: Sea la zona mencionada en su totalidad no rígida, manejable y que sus partes sean rígidas.

Cartel de la Cotorrita: Estándar Nro 9. Cartel del Organito: La solución está en sus manos

Solución técnica: Dividimos la zona indicada en circunferencias concéntricas y rígidas, unidas entre sí flexiblemente y que por ello sean capaces de comprimirse – aflojarse. Es decir que la matriz estará dada en forma de un muelle espiral (la capa exterior puede ser en forma de un cilindro sin costura). A lo largo del eje de la matriz vamos a dejar un espacio libre (con respecto a la resistencia, la misma prácticamente no se verá afectada). Durante la torsión de la espiral, la matriz va a comprimirse y durante la distorsión va aflojarse.

Preste atención: Hasta el último momento el análisis transcurrió según prescripciones exactas, y luego fue necesario darse cuenta que: a) a la zona concentrada de la matriz había que separarla en zonas concentradas (capas finas - partes de la zona); b) comprimir – aflojar estas capas, resulta cómodo si las mismas están unidas en una espiral. Aunque el problema fue notablemente simplificado por el análisis previo, y en esencia se volvió constructivo, igual fue necesario volver a pensarlo. En esto consiste la solución según el ARIZ. A veces nos lleva directamente hacia la solución, y otras veces requiere una presunción para alcanzar la solución. Aunque parezca paradójico, estos últimos casos son los más interesantes: Si se requiere de una presunción, entonces, todavía no conocemos algunas de las reglas…y en alguna parte se esconde por delante otro estándar.

El personaje del osito Winnie Pooh en la versión rusa, esta dotado de una sabiduría particular, de todos los polos, preferiría el oriental: ”hasta allí es muy difícil de llegar, (¡¿quien sabe, donde se encuentra este polo?!), sin embargo allí puede encontrarse con algo asombroso…”  Aproximadamente, así es el caso del análisis por el ARIZ: Es más difícil que utilizar los estándares, pero en cambio se puede llegar a algo más amplio que la solución de un problema. Recuerde el generador de alta presión (problema 18 en “TyC” 1979, Nº 6 http://www.altshuller.ru/triz10.asp ) - allí también se aplicó un eje en espiral extensible. Una cinta retorcida en espiral puede extenderse fácilmente (Patente Nº 536308 acerca de un trinquete de acero rápido extensible), y servir en calidad de capa protectora para los elementos movibles (Patente Nº 413321, Nº 512900, otros), convertirse en el mecanismo para el agarre de piezas de forma irregular (Patente Nº 667397). Para comodidad del lector, a continuación le acercamos la traducción del problema 18, tomada de la fuente original en ruso, anteriormente mencionada:

Problema 18. 

La figura Nº 2 ilustra una bomba de alta presión, formada por una carcasa resistente, que contiene dos cámaras cilíndricas rellena con un líquido. A lo largo de los ejes de las cámaras se ubican los rodillos, en los cuales fue rebobinada una cinta de acero. La cinta se rebobina desde la cámara izquierda hacía la derecha a través de un obturador. El espacio libre dentro de la cámara derecha se reduce, y la presión hidráulica se incrementa. Si el empaquetado entre las cámaras y las bases de los rodillos, ubicadas en las tapas de las cámaras es óptimo, se puede alcanzar presiones de hasta 15000 atm. ¿Sus propuestas?

Hay que suponer, que esta vez el lector, desde una primera vista, va a captar la idea central del asunto: el problema está dado en el macro nivel. Este sistema alcanzó el límite del desarrollo, se observa claramente una contradicción insuperable. Para que la cinta pueda pasar a la cámara de trabajo, el rozamiento en las bases y en el obturador debe ser mínimo. Y para que el líquido no se filtre – debe ser máximo. En lugar de intentos infructuosos para hallar el compromiso, utilicemos el estándar 9 que establece la necesidad de pasar a micro nivel. El órgano de trabajo de la bomba (cinta de acero, que juega el rol de un émbolo)  realizado en macro nivel – es un alambre. Se necesita traspasar a micro nivel: La cámara de trabajo debe ser hermética, y la disminución del espacio libre en la misma debe ser alcanzado por el trabajo de micro partículas, manejables por un campo.

Presten atención: Hasta el momento hemos avanzado hacia la respuesta sin ningún tipo de obstáculos. Señalamos el estado límite del problema, pronosticamos la dirección del desarrollo a futuro, y tradujimos el pronóstico a un problema técnico concreto… El camino fue señalado por el estándar 9 (exactamente – el conocimiento en este caso de una ley del desarrollo de los sistemas técnicos). Y ahora, damos lugar al lector a realizar el último paso hacia la resolución: encontrar un efecto físico concreto que proporcione el surgimiento de una presión estable de 30000 atm ó más dentro de la cámara de trabajo. El calentamiento de alguna sustancia no proporciona  tan alta presión. La aplicación de la explosión simplemente suministra impulsos de presión. Se conoce una forma de creación de presión (hasta miles de atm) a través del congelamiento del agua; sin embargo para este caso el mencionado método es inútil…Tampoco sirve el efecto reversible de piezo o magnetoestricción – es demasiado amplio el volumen del líquido a contraer. ¿Que se puede hacer?..

Aquí, para el lector que no dispone de la descripción completa del estándar 9, será necesario retroceder a la enumeración de las distintas posibilidades, hacer tanteos, y sin embargo, terminar dando vueltas durante mucho tiempo en el mismo lugar. Pero, serán claros los beneficios que brinda el conocimiento de la teoría de la resolución de los problemas inventivos. “Desconectemos” uno de los mecanismos de la teoría y –  nos detenemos, no hay continuación…

La aplicación de un eje espiral–muelle es un complejo de procedimientos, que van mas allá de los límites de un sólo problema. Aquí hay una “reserva” de posibilidades aún no utilizadas. Existen otros métodos geométricos basados en la aplicación de la cinta de Moebius, los paraboloides, los glóbulos, “Matrioshka”,  etc. Aparece un estándar nuevo o una especie de almacén de “efectos geométricos”.

En conclusión, los estándares y sus combinaciones son efectivos para una respuesta rápida; el ARIZ representa un proceso más lento, en ciertos casos requiere una presunción, sin embargo, profundiza los conocimientos acerca de las particularidades de un problema y señala caminos hacia nuevos estándares.