Alvarado Reyes, Julio Alain2025-06-302025-06-302025https://repositorio.usm.cl/handle/123456789/75520En este trabajo se diseña un horno de fundición a escala laboratorio para la Universidad Técnica Federico Santa María, Campus San Joaquín, en colaboración con Aceros AZA S.A. El objetivo principal es fabricar un horno capaz de fundir materiales ferrosos y no ferrosos de forma eficiente, segura y rápida. Para lograrlo, se sigue una metodología de Diseño de Ingeniería que abarca tres etapas: (1) diseño conceptual, (2) diseño estructurado y (3) diseño en detalle. En la primera etapa, el diseño conceptual, se inicia definiendo el problema en función de las necesidades planteadas por el cliente. Luego, se identifican las necesidades del proyecto, organizándolas en objetivos, restricciones y funciones, priorizando las más importantes. Además, se realiza un análisis funcional con herramientas como la caja negra, que muestra los flujos de entrada y salida, y la caja transparente, que desglosa cómo se transforman esos flujos para alcanzar los resultados esperados. También se busca información externa, comparando productos similares en el mercado y organizando todo en una matriz de despliegue de la función de calidad. Estas herramientas ayudan a relacionar las necesidades del cliente con los requerimientos técnicos del diseño. Una vez generado el concepto más adecuado, se pasa al diseño estructurado. Aquí se define la arquitectura del horno, seleccionando los materiales, componentes y procesos de fabricación. Todas las decisiones se validan con cálculos y simulaciones, buscando de que el diseño sea robusto, funcional y eficiente. Finalmente, en la etapa de diseño en detalle, se elaboran los planos de fabricación utilizando Autodesk Inventor Profesional, y se calculan los costos finales del producto. El horno diseñado tiene una capacidad aproximada de 8 - 10 [kg] de acero, con una potencia de 35 [kW] y un rango de frecuencia de 1-10 [kHz]. Este diseño fue comparado con el horno de inducción comercial Jinlai JLZ-35, que cuenta con características similares, pero tiene un costo de USD 17.800, mientras que el diseño propio se estima en USD 13.013. Aunque el horno Jinlai incluye ventajas como una rápida implementación y accesorios adicionales, el horno diseñado ofrece mayor personalización y se ajusta mejor a las necesidades específicas del laboratorio. En conclusión, este trabajo no solo mejora las capacidades del laboratorio, sino que también ofrece a los estudiantes una herramienta adaptada a sus necesidades y amplía las posibilidades de investigación en el área de la metalurgia, contribuyendo así al desarrollo académico y técnico.This project focuses on designing a laboratory-scale melting furnace for the Universidad Técnica Federico Santa María, Campus San Joaquín, in collaboration with Aceros AZA S.A. The main objective is to create a furnace capable of efficiently, safely, and quickly melting ferrous and nonferrous materials. To achieve this, an Engineering Design methodology is followed, consisting of three stages: (1) conceptual design, (2) structured design, and (3) detailed design. In the first stage, conceptual design, the process begins by defining the problem based on the needs presented by the client. Then, the project requirements are identified and organized into objectives, constraints, and functions, prioritizing the most important ones. A functional analysis is also conducted using tools such as the black box, which illustrates the input and output flows, and the transparent box, which breaks down how these flows are transformed to achieve the desired results. Additionally, external information is gathered by comparing similar products on the market, organizing everything in a quality function deployment (QFD) matrix. These tools help align client needs with the technical requirements of the design. Once the most suitable concept is developed, the structured design stage begins. At this point, the furnace’s architecture is defined, selecting materials, components, and manufacturing processes. All decisions are validated through calculations and simulations, aiming to achieve a robust, functional and efficient design. Finally, during the detailed design stage, fabrication plans are created using Autodesk Inventor Professional, and the final product costs are calculated. The designed furnace has an approximate capacity of 8-10 [kg] of steel, a power rate of 35 [kW], and a frequency range of 1-10 [kHz]. This design was compared to the commercial induction furnace Jinlai JLZ-35, which has similar characteristics but costs USD 17,800, while the customdesigned furnace is estimated at USD 13,013. Although the Jinlai furnace includes advantages such as quick implementation and additional accessories, the designed furnace offers greater customization and better fits the specific needs of the laboratory. In conclusion, this project not only enhances the laboratory's capabilities but also provides students with a tool tailored to their needs, expanding research possibilities in the field of metallurgy and contributing to academic and technical development.151 páginasesHorno de fundiciónMateriales ferrososMetalurgiainfo:eu-repo/semantics/restrictedAccess3560902039649