bicitaxi
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María Camila Escobar AlarcónKalenia Márquez FlórezFabio Andrés Mora Díaz
Bogotá D.C., junio de 2010
Departamento de Ingeniería Mecánica y MecatrónicaLínea de Investigación, Innovación y Desarrollo Tecnológico
XXVI MUESTRA DE MÁQUINAS Y PROTOTIPOS
DISEÑO DE UN BICITAXI MÁS FUNCIONAL
ANTECEDENTES Y FUNDAMENTACIÓN• Los Bicitaxis existentes en Bogotá, tienen deficiencias en su diseño, ya que estos, no se acomodan adecuadamente al terreno, al clima o al tráfico, que existe sobre las vías por las cuales operan. Además, estos presentan distintas incomodidades y fallas comunes, que hacen que la labor del conductor sea muy pesada.
• El grupo de trabajo asumió los costos asociados al proyecto.
• El costo del prototipo es alrededor de $ 1.600.000, sin incluir el diseño.
• El tiempo de desarrollo del prototipo fue de 4 meses
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA DE DISEÑO
Diseño y fabricación de un bicitaxi más funcional que los existentes actualmente en la ciudad, mejorando las condiciones de trabajo de los conductores sin representar un aumento significativo de costos con respecto a los modelos presentes en el mercado.
REQUERIMIENTOS DEL CLIENTEo Vehículo más ligero.o Un mejor sistema de frenoso Sistema de transmisión con posibilidad de realizar cambioso Mejoramiento de la suspensión trasera.o Espaldar para el conductor.o Barra de seguridad en la zona de los pasajeros o Capacidad de llevar carga encima y maletero.o Freno de parqueo.o Cubrimiento al conductor en caso de sol o lluvia. o Piso de lámina y con escalón para los pasajeros. o Llantas resistentes.o Diseño aerodinámico y agradable a la vista.o Luces delanteras, traseras y direccionales, pito, espejos y reflectivos.o Ergonómico.
ANÁLISIS DE LA COMPETENCIAModelo Suba:
• Protege al conductor de la lluvia y el sol
• Freno más cómodo• Cómodo para el
pasajero• No tiene suspensión
Modelo Sin carpa:
• No tiene carpa para el conductor.
• No tiene suspensión • No tiene barra de
seguridad para los pasajeros
• Cómodo para el pasajero• Más robusto
Modelo Con carpa:
• Suspensión delantera y trasera
• Carpa para pasajeros y parcial para el conductor
• Resiste carga en la carpa• Pasajeros aislados• Espaldar conductor
ANÁLISIS DE LA COMPETENCIAModelo con Puerta corrediza :
• Suspensión trasera• Protege al pasajero del sol y
la lluvia• Puerta de fácil acceso• Escalón de ascenso a la cabina• ligero • Espalda conductor apoyada
Modelo Ecocab:
Fuente: http://blogs.nationalgeographic.com/blogs/intelligenttravel/2008/05/free-ecocabs-eh.html
• Carrocería en fibra de vidrio.• Protege al pasajero del sol y la
lluvia• Espalda conductor apoyada• Freno de tambor y de disco.
ESPECIFICACIONES DE INGENIERÍA (QFD)
Peso <=100 Kg.Precio de venta <$1'800.000Distancia de frenado, velocidad 12 Km/h 4 m.Comodidad para accionar el freno Muy bueno (subjetivo)Durabilidad de la llanta > 5 mesesCumplimiento de la normatividad 80%Longitud de la carpa < 2,5 mDurabilidad del pedal > 4 mesesDistancia desde el suelo hasta el piso de la cabina <= 0,45m
Comodidad de la banca Muy buena (subjetivo)Motor incorporado No (binario)
Diseño que difunda orgullo Muy bueno (subjetivo)Confort del conductor Bueno (subjetivo)Diseño adaptable 7 / 10Distancia del piso al techo <=1,9 mDuración de la carga de la batería 8-10 horasDistancia del piso al escalón 0,2 mNúmero de Cambios en la transmisión > = 2Eficacia de la amortiguación Bueno (subjetivo)Freno de parqueo incorporado Si tiene (binario)
ESPECIFICACIONES DE INGENIERÍA (QFD)
DIAGRAMA DE DESCOMPOSICIÓN FUNCIONAL
GENERACIÓN DE CONCEPTOS: VALORACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN GENERADAS
Tipos de manubrio
Sistema de Freno:
Amortiguación:
Velocidades:Cambios adelanteCambios atrásCambios adelante y atrásCambios adelante y atrás, con doble cadena
GENERACIÓN DE CONCEPTOS: VALORACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN GENERADAS
Tipos de silla para los pasajeros
Sistema de suministro de energía
Carrocería:
Curvo con cableCurvo con PVCAluminio en la zona delantera y curvoFibra de vidrioForma elíptica (PVC y Lona)
Chasis:
Bicicleta reclinada, cabina abajo
Bicicleta reclinada, cabina arriba
Bicicleta clásica, cabina abajo
Bicicleta clásica, cabina arriba
GENERACIÓN DE CONCEPTOS: VALORACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN GENERADASTodos los conceptos provenientes de la búsqueda externa e interna se combinaron para producir varios conceptos generales, descartando aquellos que fueran poco funcionales.
Estos conceptos se evaluaron en una matriz de acuerdo con los requerimientos del cliente, se les asigno un puntaje de la siguiente manera:
++ Mayor cumplimiento (suma 2 puntos) + Si cumple con el requerimiento (suma 1 punto)0 Tal vez cumple con el requerimiento (suma 0.5 puntos)- No cumple con el criterio (resta 1 punto)-- No cumple el criterio y lo empeora (Resta 2 puntos)
Dependiendo del puntaje se escogió cual pasaba y cual no
Los conceptos escogidos se evaluaron en otra matriz, donde se le dio un porcentaje de importancia a cada requerimiento, y se califico en que grado se cumplía, se sumaron los productos del porcentaje de importancia con el grado de cumplimento y el concepto dominante fue el mas alto puntaje.
PRESENTACIÓN DE LA ALTERNATIVA DE DISEÑO GLOBAL DOMINANTE Y JUSTIFICACIÓN
• Amortiguación: en forma de tijera.• Silla de pasajeros: Promiurban plus,
comodidad ergonomía y facilidad de ensamble.
• Chasis: Reclinado y bajo. Aerodinámico y agradable a la vista• Suministro de energía: Batería.• Silla del conductor: Reclinada comodidad, previene lesiones• Manubrio: Recto por el tipo de chasis• Sistema de freno: Trasero disco (efectividad),
delantero V-brake• carrocería en lona, aluminio y PVC: curvo
GENERACIÓN Y EVALUACIÓN DEL PRODUCTO
La arquitectura del producto es modular, pues se tiene cada función del producto en subsistemas definidos, donde la interacción entre ellos, existe, pero es limitada.
La mayoría de los componentes implementados son estándares, son comunes a los repuestos de bicicleta, y los perfiles son comerciales y fáciles de encontrar en el mercado. La fabricación costa de cordones de soldadura y ajustes con tornillos.
Desde el comienzo del proceso de diseño, se han ido cambiando detalles, como el diseño de la estructura, el cambio de componentes que se pensaban fabricar por componentes comerciales.
DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA
DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA
El funcionamiento del prototipo es sencillo, el conductor debe cerciorarse de que los pasajeros estén sentados y asegurados, luego este procederá a sentarse en su silla y verificar que los dispositivos (luces, pito y espejos) estén funcionando correctamente. El control de la dirección y velocidad del vehículo sencilla, el mecanismo es muy parecido al de una bicicleta, el rumbo del vehículo se controla con le manubrio, y la velocidad con la fuerza y rapidez con la que pedalea el conductor.
Los interruptores de luces y pito están debidamente señalizados, y dispuestos al alcance del conductor.
Se procuro que el vehículo fuera cómodo tanto para el conductor como para los pasajeros, empleando sillas ergonómicas y teniendo en cuenta las medidas antropométricas de una persona promedio.
APORTE Y VALOR SOCIAL DEL DISEÑO
Al final se propone un diseño novedoso, funcional, y con mas ventajas que el existente en el mercado. Gracias a la nueva configuración de la estructura y la implementación de nuevos componentes.
Este prototipo podrá ser usado para generar al menos 2 empleos informales, además el uso para el que es destinado el producto es muy rentable, pues genera pocos costos de mantenimiento y altos ingresos.
El cliente directo del producto, son los conductores, a quienes se les brinda mejores condiciones laborales y a los usuarioscomodidad y seguridad.
ANÁLISIS ECONÓMICO
Costos de diseño:$ 300.000Costos de materiales: $ 994.020Costos de fabricación y ensamble: $ 733.000Desperdicios: Pocos desperdicios pues la mayoría de materiales son reciclables y se pueden vender como retal.
El costo del producto disminuiría considerable si este se produjera en masa, pues los costos de materiales serian menores al comprarlos al por mayor, y los costos de ensamble también disminuirían.
El costo de diseño se repartiría entre todas las unidades producidas
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
• Es recomendable explorar la alternativa de usar fibra de vidrio como carrocería en el caso de que haya la posibilidad de fabricar el producto a gran escala.
• Se recomienda revisar y mejorar la Norma Técnica, ya que tiene diferentes inconsistencias.
• El mayor problema fue la fabricación y la consecución de partes, además de los altos costos, y el tiempo que destino para la manufactura.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Y HERRAMIENTAS DE INGENIERÍA EMPLEADAS
•Mecánica de materiales, R.C. Hibbeler•Diseño en ingeniería mecánica, Shigley• Ingeniería de control moderna, K. Ogata• Practica 1: banco de prueba de amortiguadores, Universidad Simón Bolívar• Tesis: Diseño y análisis de un freno de disco y cople de sujeción para un go Kart , Instituto politécnico nacional•Norma NTC 5286•Normas conceptuales de carreteras
•Solid edge V20, licencia académica•Ansys V 11.0•Matlab R2007b•Wolfram Mathematica 7
MUCHAS GRACIAS
María Camila Escobar Alarcó[email protected]
Kalenia Márquez Fló[email protected]
Fabio Andrés Mora Dí[email protected]