Diseño estructural de una silla de ruedas de bipedestación con sistema de verticalización y la incidencia en su eficiencia energética

La necesidad de rehabilitar y volver a una vida normal para la persona con discapacidad ha hecho que la tecnología desarrolle implementos que ayuden a mejorar la independencia del paciente. En este caso el proyecto está relacionado con el diseño de una silla de ruedas manual que permita la verticali...

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Autore principale: Espín Guerrero, Víctor Rodrigo (author)
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Pubblicazione: 2018
Soggetti:
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description La necesidad de rehabilitar y volver a una vida normal para la persona con discapacidad ha hecho que la tecnología desarrolle implementos que ayuden a mejorar la independencia del paciente. En este caso el proyecto está relacionado con el diseño de una silla de ruedas manual que permita la verticalización de la persona y así mejorar su inserción en actividades que no puede desarrollar en posición sedente, así como mejorar aspectos fisiológicos. Para lo que se determinaron los parámetros de diseño, utilizando varias metodologías lógicamente relacionadas como la descripción generalizada de un producto, criterios de aplicación diseño conceptual, involucrando las necesidades del cliente, con el método de KANO y de despliegue de la función de calidad (QFD). El estudio de las medidas antropométricas, fue un referente para dimensionar los elementos del producto final. Además, la eficiencia energética fue asociada a la especificación de las potencias o capacidades de los equipos seleccionados, como también la energía incorporada en los procesos de fabricación de los elementos seleccionados. Como complemento del análisis de la eficiencia energética se involucra al gasto de energía que tiene una persona con discapacidad, lo que da como resultado en posición de pie de 210 W/m2, comparado con el valor con el que se determinó en la posición sedente de 165 W/m2 de consumo metabólico para el desarrollo de las distintas actividades. La propuesta define el diseño definitivo del prototipo cuyo modelamiento de la estructura y la validación de los resultados generados se hizo con software con base al Método de Elementos Finitos para un análisis estático y dinámico verificando que los resultados de deformación máxima, esfuerzo equivalente máximo y factor de seguridad mínimo se mantienen dentro de los parámetros permisible para los materiales seleccionados. Se finaliza con la construcción y pruebas del prototipo, que para los procesos y mano de obra empleados, se invierten 55.33h, lo que repercute en un bajo costo de fabricación en comparación con los costos de sus similares.
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Para lo que se determinaron los parámetros de diseño, utilizando varias metodologías lógicamente relacionadas como la descripción generalizada de un producto, criterios de aplicación diseño conceptual, involucrando las necesidades del cliente, con el método de KANO y de despliegue de la función de calidad (QFD). El estudio de las medidas antropométricas, fue un referente para dimensionar los elementos del producto final. Además, la eficiencia energética fue asociada a la especificación de las potencias o capacidades de los equipos seleccionados, como también la energía incorporada en los procesos de fabricación de los elementos seleccionados. Como complemento del análisis de la eficiencia energética se involucra al gasto de energía que tiene una persona con discapacidad, lo que da como resultado en posición de pie de 210 W/m2, comparado con el valor con el que se determinó en la posición sedente de 165 W/m2 de consumo metabólico para el desarrollo de las distintas actividades. La propuesta define el diseño definitivo del prototipo cuyo modelamiento de la estructura y la validación de los resultados generados se hizo con software con base al Método de Elementos Finitos para un análisis estático y dinámico verificando que los resultados de deformación máxima, esfuerzo equivalente máximo y factor de seguridad mínimo se mantienen dentro de los parámetros permisible para los materiales seleccionados. Se finaliza con la construcción y pruebas del prototipo, que para los procesos y mano de obra empleados, se invierten 55.33h, lo que repercute en un bajo costo de fabricación en comparación con los costos de sus similares.The need to rehabilitate and return to a normal life for a person with disabilities has led technology to develop tools that help improve patient independence. The project is related to the design of a manual wheelchair that allows verticalization of the person thereby improving their participation in activities that cannot develop in a sitting position, as well as improvement in physiological aspects of their body. The design parameters were determined using several logically related methodologies such as the generalized description of a product, conceptual design application criteria involving the needs of the client with the KANO method and the deployment of quality control functions (QFD). The study of anthropometric measurements was a reference for dimensioning the elements of the final product. In addition energy efficiency was achieved thru selection of components with optimum capacities and power consumption. As a complement to the energy efficiency analysis, the energy expenditure of a person with a disability is involved, which results in a standing position metabolic energy consumption of 210 W/m2, compared to the value with which it was determined in the sitting position of 165 W/m2 of metabolic consumption for the development of the different activities. In conclusion the final design proposal of the prototype, whose modeling of the structure and the validation of the results generated was done with software based on the Finite element method for a static and dynamic analysis, verified that the maximum deformation results, maximum equivalent effort and minimum safety factors are kept within the parameters permissible for the model and selected materials. The project ended with the construction and testing of a prototype which, with the processes and labor employed, invest 55.33h, which has a low manufacturing cost compared to the costs of their peers.Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica. Maestría en Diseño MecánicoSan Antonio Serrano, Thalía Daniella2018-03-21T16:05:02Z2018-03-21T16:05:02Z2018info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://repositorio.uta.edu.ec/handle/123456789/27368spainfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositorio Universidad Técnica de Ambatoinstname:Universidad Técnica de Ambatoinstacron:UTA2026-02-20T22:25:28Zoai:repositorio.uta.edu.ec:123456789/27368Institucionalhttps://repositorio.uta.edu.ec/Universidad públicahttps://uta.edu.ec/https://repositorio.uta.edu.ec/oai.Ecuador...opendoar:02026-02-20T22:25:28Repositorio Universidad Técnica de Ambato - Universidad Técnica de Ambatofalse
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