LOS 40 PRINCIPIOS DE INVENTIVA
Una de las herramientas más conocidas (aunque no la única, como comúnmente se cree) es el conjunto de los principios de inventiva. Destilados del análisis de miles de patentes, Altshuller compiló un grupo de recomendaciones para hacer cambios en un sistema con el fin de eliminar una contradicción técnica. A continuación se enlistan cada uno de ellos:
1.- Segmentación
Divida un objeto en partes independientes
Seccione un objeto
Incremente el grado segmentación de un objeto
Ejemplo:
Muebles modulares, componentes de computadoras modulares, regla de madera plegadiza.
Mangueras de jardín que se unen para dar cualquier largo deseado.
2.- Extracción
Extraer (eliminar o separar) una parte o propiedad “perjudicial” de un objeto
Extraer únicamente la parte o propiedad necesaria.
Ejemplo:
Para espantar pájaros del aeropuerto, se reproduce con una grabadora el sonido que se sabe excita a los pájaros. El sonido se separó de los pájaros.
3.- Calidad Local
Transición de una estructura homogénea de un objeto o medio ambiente externo (acción externa), a una estructura heterogénea.
Hacer que diferentes partes del objeto lleven a cavo diferentes funciones.
Colocar cada parte del objeto en las condiciones mas favorables para su funcionamiento.
Ejemplo:
Para combatir el polvo en las minas de carbón, se aplicó una fina cortina de agua en forma de cono a las partes de trabajo de las maquinas de taladrado y transporte. Entre mas pequeñas sean las gotas, mas efectivas son para combatir el polvo, pero la fina cortina afecta el trabajo. La solución es crear una cortina gruesa alrededor del cono fino.
Un lápiz y un borrador en una unidad.
4.- Asimetría
Reemplazar una forma simétrica de un objeto con una forma asimétrica
Si el objeto ya es asimétrico, incrementar el grado de asimetría
Ejemplos:
Una lado de la llanta es mas grueso que el otro para soportar el impacto con las banquetas
Al descargar arena mojada a través de un embudo simétrico, ésta se acumula en forma de arco por encima de la abertura, causando un flujo irregular. Un embudo en forma asimétrica elimina completamente el efecto de acumulación
5.- Combinación
Combine en el espacio objetos homogéneos u objetos destinados a operar en forma contigua
Combine en tiempo operaciones homogéneas o contiguas
Ejemplo:
El elemento de trabajo de una excavadora rotatoria tiene unas espreas de vapor especiales para descongelar y suavizar la tierra congelada, en una sola operación
6.- Universalidad
Que el objeto realice múltiples funciones, de esta manera se elimina la necesidad de utilizar algunos otros objetos
Ejemplos:
Un sofá que es sofá durante el día y se convierte en cama en la noche
El asiento de un mini-van que se ajusta para sentare, dormir o llevar una carga.
7.- Anidación
Contener el objeto dentro de otro el cual contiene un tercer objeto
Un objeto que pasa a través de la cavidad de otro objeto
Ejemplos:
Una antena telescópica
Apilar asientos (uno arriba del otro) para guardarlos
Lápices mecánicos con minas guardadas en su interior
8.- Contrapeso
Compensar el peso de un objeto uniéndolo con otro que tenga una fuerza de levantamiento
Compensar el peso de un objeto mediante la interacción con un medio que provea fuerzas aerodinámicas o hidrodinámicas
Ejemplo:
Un bote con hidrofoils
Un ala trasera en los carros de carreras para incrementar la presión del carro al suelo
9.- Acción contraria previa
Si se necesita llevar a cabo una acción, considere ejecutar una acción contraria por adelantado
Si el problema especifica que el objeto debe tener una tensión, provea una contratensión por adelantado
Ejemplos:
Columna o piso de concreto reforzado
Flecha reforzada- para hacer mas fuerte una flecha, esta se construye de varios tubos que se tuercen previamente a un ángulo calculado
10.- Acción previa
Lleve a cavo la acción requerida con anticipación totalmente, o al menos en parte
Ordene los objetos de tal manera que puedan entrar en acción sin perdidas de tiempo esperando la acción (y de la posición mas conveniente)
Ejemplos:
Navaja hecha con muescas para permitir que se rompa la punta de la navaja, restaurando el filo
El pegamento plástico en una botella es difícil de aplicar uniformemente y con limpieza. En cambio, se puede usar una cinta para que su aplicación sea mas fácil
11.- Amortiguamiento anticipado
Compensar la relativamente baja confiabilidad de un objeto por medio de contramedidas tomadas con anterioridad
Ejemplo:
Para prevenir un robo el propietario de una tienda fija una marca especial conteniendo una placa magnetizada. Para que el consumidor pueda llevarse la mercancía, la placa es desmagnetizada por el cajero
12.- Equipotencialidad
Cambiar las condiciones de trabajo para que un objeto no necesite ser levantado o bajado
Ejemplo:
El aceite de un motor de automóvil es cambiado por los trabajadores desde un pozo (de esta manera no se necesita equipo costoso para levantar el auto)
13.- Inversión
En lugar de una acción dictada por las especificaciones del problema, implementar una acción opuesta
Haga inmóvil una parte movible del objeto o el ambiente exterior, y la parte inmóvil hágala movible
Voltee el objeto de manera que la parte de arriba quede hacia abajo.
Ejemplo:
Limpiar partes que se limpian abrasivamente por medio de vibración
14.- Esferoidicidad
Reemplace partes lineales o superficies planas con otras curveadas, formas cúbicas con formas esféricas
Use espirales, pelotas, rodillos
Reemplace un movimiento lineal con uno rotatorio, utilice una fuerza centrífuga
Ejemplo:
Los ratones de computadora utilizan pelotas para transferir movimiento lineal de dos ejes a un vector
15.- Dinamicidad
Haga que las características de un objeto, o el ambiente externo, se ajusten automáticamente para el desempeño óptimo en cada estación de operación
Divida un objeto en elementos que puedan cambiar de posición relativa entre sí
Si un objeto es inamovible, hágalo movible o intercambiable
Ejemplo:
Una luz parpadeante con un arbotante flexible entre el cuerpo y la cabeza de la lámpara
Una vasija transportadora con el cuerpo de forma cilíndrica. Para reducir el ángulo de la vasija bajo la carga completa del cuerpo, puede hacerse que conste de dos partes de forma semicilíndrica y articuladas con pernos para que puedan ser abiertas
16.- Acción parcial ó sobrepasada
Si es difícil obtener un 100% del efecto deseado, ejecute algo de más o algo menos para simplificar el problema
Ejemplo:
Un cilindro se pinta sumergiéndolo en la pintura, pero le queda más pintura que la deseada. El exceso de pintura puede ser removido rotando rápidamente el cilindro
Para obtener un descarga uniforme de polvo metálico de un depósito, la tolva tiene un embudo interno especial que contínuamente se llena de más para proveer una presión casi constante
17.- Moviéndose a una nueva dimensión
Elimine los problemas para mover un objeto sobre una línea mediante movimientos en dos dimensiones (a lo largo de un plano). Similarmente, los problemas para mover un objeto en un plano desaparecen si el objeto puede ser cambiado para permitir un espacio tridimensional.
Use un ensamble de objetos en capas múltiples en lugar de una simple capa
Incline el objeto o voltéelo a “su posición” más propia
Proyecte imágenes en áreas cercanas o en el anverso del objeto
Ejemplo:
Un invernadero que tiene un reflector cóncavo en la parte del norte de la casa, para mejorar la iluminación de esa parte de la casa reflejando la luz del día
18.- Vibración mecánica:
Ponga un objeto a oscilar
Si la oscilación existe, incremente su frecuencia, aun hasta la ultrasónica
Use la frecuencia de resonancia
En lugar de vibraciones mecánicas, use piezovibradores
Use vibraciones ultrasónicas en conjunción con un campo electromagnético
Ejemplo:
Hacer vibrar un molde de fundición mientras es llenado mejora el flujo y las propiedades estructurales
19.- Acción periódica
Reemplace una acción continua con una periódica, o un impulso
Si una acción es periódica, cambie su frecuencia
Use pausas entre impulsos para dar acción adicional
Ejemplo:
Una llave de tuercas de impacto libera tuercas corroídas usando impulsos en lugar de fuerza continua
Una lámpara de advertencia destella porque así es más notable que si alumbrara continuamente
20.- Continuidad de una acción útil
Realice una acción sin descanso – todas las partes de un objeto deben ser operadas constantemente a su total capacidad
Elimine tiempos ociosos y movimientos intermedios
Ejemplo:
Un taladro con orillas cortantes que permita procesos de corte hacia adelante y en reversa
21.- Despachar rápidamente
Ejecute operaciones peligrosas a muy alta velocidad
Ejemplo:
Un cortador para tubos plásticos de pared delgada previene la deformación del tubo durante el corte si se hace a muy alta velocidad (cortar antes de que el tubo tenga oportunidad de deformarse)
22.- Convertir algo malo en un beneficio
Utilice factores o efectos dañinos de un ambiente para obtener efectos positivos
Remueva un factor dañino agregándolo a otro factor peligroso
Incremente la cantidad de acciones peligrosas hasta que dejen de serlo
Ejemplo:
La arena o la grava se congelan cuando se transportan a través de climas fríos. El sobrecongelamiento (usando nitrógeno líquido) fragiliza el hielo, permitiendo que fluya.
Cuando se usa corriente de alta frecuencia para calentar metales, solo la capa exterior se calienta. Este efecto negativo fue usado después para tratamientos térmicos superficiales
23.- Retroalimentación
Introduzca retroalimentación
Si ya existe retroalimentación, reviértala
Ejemplo:
La presión del agua de un pozo se puede mantener si se monitorea la presión de salida, y encendiendo una bomba si la presión es muy baja
Los dispositivos que cancelan ruidos muestrean señales de ruido, las cambian de fase y las alimentan de nuevo para cancelar el efecto de la fuente de ruido
24.- Mediador
Use un objeto intermediario para transferir o llevar a cabo una acción
Conecte temporalmente un objeto a otro que sea fácil de remover
Ejemplo:
Para reducir pérdidas de energía cuando se aplica corriente a un metal líquido, se usan electrodos enfriados y metal líquido intermedio con una temperatura de fusión más baja
25.- Autoservicio
Haga que el objeto tenga su propio servicio y ejecute operaciones de reparación suplementarias
Haga uso de desperdicios de material y energía
Ejemplo:
Para distribuir un material abrasivo aun en la superficie de las roladoras y para prevenir que avance el desgaste, haga su superficie del mismo material abrasivo
En una pistola de soldadura eléctrica, la barra avanza por medio de un dispositivo especial. Para simplificar el sistema, la barra avanza gracias a un solenoide controlado por la corriente de la soldadura.
26.- Copiado
Use una copia simple y poco costosa en lugar de un objeto que es complejo, costoso, frágil o inconveniente de operar
Reemplace un objeto o un sistema de objetos por una copia óptica, una imagen óptica. Una escala puede ser usada para reducir o alargar la imagen
Si se usan copias ópticas visibles, reemplácelas con copias infrarrojas o ultravioletas
Ejemplo:
La altura total de objetos altos puede determinarse midiendo sus sombras
27.- Objeto barato de vida corta en vez de uno caro y durable
Reemplace un objeto costoso por una colección de algunos poco costosos, comprometiendo otras propiedades (longevidad, por ejemplo)
Ejemplo:
Pañales desechables
Una sencilla ratonera consistente en un tubo de plástico con un cebo. El ratón entra en la trampa por un cono abierto; las paredes de la entrada tienen un ángulo y no permiten salir al ratón
28.- Reemplazo de sistemas mecánicos
Reemplace el sistema mecánico por uno óptico, acústico u odorífero
Use un campo electromagnético, eléctrico o magnético para una interacción con el objeto
Reemplace campos:
Estacionarios con campos movibles
Fijos con algunos que cambien en el tiempo
De los aleatorios a los estructurados
Use un campo en conjunción con partículas ferromagnéticas
Ejemplo:
Para incrementar la unión de metal con material termoplástico, el proceso se realiza dentro de un campo electromagnético para aplicar fuerza al metal
29.- Uso de una construcción neumática o hidráulica
Reemplace las partes sólidas de un objeto por gas o líquido – estas partes pueden usar aire o agua para inflarse o utilizar cojinetes hidrostáticos
Ejemplo:
Para incrementar la succión de una chimenea industrial se instala un tubo espiral con boquillas. Cuando el aire comienza a fluir a través de las boquillas, se crea una pared de aire, reduciendo la resistencia al avance.
Para embarcar productos frágiles se usan empaques con burbujas de aire o materiales espumosos.
30.- Película flexible o membranas delgadas
Reemplace las construcciones habituales con membranas flexibles y películas delgadas
Aísle un objeto del ambiente externo con películas delgadas o membranas finas
Ejemplo:
Para prevenir la pérdida de agua que se evapora de las hojas de las plantas, se aplica polietileno en spray. Después de un tiempo el polietileno se endurece y la planta crece mejorada porque la película de polietileno deja pasar el oxígeno más que al vapor de agua.
31.- Uso de material poroso
Haga un objeto poroso o use elementos porosos adicionales (insertos, cubiertas, etc.)
Si un objeto ya es poroso llene sus poros con alguna sustancia
Ejemplo:
Para evitar el bombeo de refrigerante a una máquina, algunas de las partes de la máquina se llenan con material poroso (acero poroso en polvo) empapado en líquido refrigerante el cual se evapora mientras la máquina está trabajando, proveyendo así enfriamiento uniforme.
32.- Cambio de color
Cambie el color de un objeto o sus alrededores
Cambie el grado de translucidez de un objeto o sus alrededores
Use aditivos coloreados para observar objetos o procesos que son difíciles de ver
Si tales aditivos ya son usados, emplee trazadores luminiscentes o elementos trazadores
Ejemplo:
Un vendaje transparente que permita inspeccionar una herida sin quitar las vestiduras
En una fábrica de acero se diseñó una cortina de agua para proteger a los obreros del sobrecalentamiento. Pero esta cortina solo protege de los rayos infrarrojos, así que la luz brillante del acero fundido pasa fácilmente a través de la cortina. Un colorante fue agregado al agua para crear un efecto filtrante mientras permanece transparente.
33.- Homogeneidad
Haga que los objetos interactúen con un objeto primario hecho del mismo material o algún material similar en comportamiento
Ejemplo:
La superficie de un alimentador de granos abrasivos está hecho del mismo material que pasa por el alimentador – permitiendo que tenga una restauración contínua de la superficie sin que se desgaste.
34.- Restauración y regeneración de partes
Rechazar o modificar un elemento de un objeto después de que complete su función o se hace inútil, (descartar, disolver o evaporar)
Restaurar completamente cualquier parte usada de un objeto
Ejemplo:
Los casquillos de las balas se expulsan después del disparo
El cohete impulsor se separa después de cumplir su función.
35.- Transformación de los estados físicos y químicos de un objeto
Cambiar un estado de un objeto, concentración de densidad, grado de flexibilidad, temperatura
Ejemplo:
En un sistema para materiales frágiles y desmenuzables, la superficie del tornillo espiral de alimentación está hecho de un material elástico con dos resortes espirales. Para controlar el proceso la inclinación del tornillo puede ser cambiada remotamente.
36.- Transición de fase
Implemente un efecto desarrollado durante el cambio de fase de una sustancia. Por ejemplo, durante el cambio de volumen, durante la liberación o absorción de calor.
Ejemplo:
Para controlar la expansión de tubos con costillas, éstos se llenan con agua y se enfrían a temperatura de congelación
37.- Expansión térmica
Use la expansión o contracción de un material por calor
Use varios materiales con diferentes coeficientes de expansión térmica
Ejemplo:
Para controlar la abertura de las ventanas del techo de un invernadero, se conectan láminas bimetálicas a las ventanas. Con un cambio de temperatura, las láminas se flexionan y hacen que las ventanas se cierren o se abran.
38.- Uso de oxidantes fuertes
Reemplace aire normal con aire enriquecido
Reemplace aire enriquecido con oxígeno
Trate al aire o al oxígeno con radiaciones ionizantes
Use oxígeno ionizado
Ejemplo:
Para obtener más calor de una antorcha, se alimenta oxígeno a la antorcha en lugar de aire atmosférico
39.- Medio ambiente inerte
Reemplace el ambiente normal con uno inerte
Lleve a cabo el proceso en el vacío
Ejemplo:
Para prevenir que el algodón se incendie en una bodega, se trata con gas inerte durante la transportación al área de almacén.
40.- Materiales compuestos
Reemplace materiales homogéneos con materiales compuestos
Ejemplo:
Las alas de aviones militares se hacen de materiales compuestos y fibras de carbono para tener una alta resistencia y un bajo peso