Universidad distrital francisco José de Caldas. Ochoa, Sergio y Camargo, Miller. Proyecto Melissa

Bogotá, noviembre de 2015

1

1 RESUMEN

En este trabajo se presenta una problemática actual latente en

los pacientes con Insuficiencia Motora de Origen Cerebral

(IMOC), también conocida como Parálisis Cerebral (PC), la

cual está relacionada con la imposibilidad de movilidad. Esta

deficiencia en la capacidad de movilizarse por cuenta propia

afecta no solo al paciente, sino también al personal que lo

asiste.

En Bogotá existe una fundación que durante 19 años lleva

ejerciendo una admirable labor en el cuidado, rehabilitación y

tratamiento de niños con Parálisis Cerebral y múltiple

impedimento de movilidad, es la Fundación Hogar Fervor1.

Los pacientes de la fundación son niños mayores a 6 meses de

edad, algunos de ellos tienen más de 15 años de edad y su

peso hace que sea complicado su traslado en las instalaciones

de la Fundación, llegando al punto de ser un riesgo para el

bienestar de los médicos y cuidadores de los pacientes.

En este proyecto se presenta el diseño de una ayuda mecánica

que permita el traslado a las diferentes partes de las

instalaciones de los pacientes más pesados, esta es una

necesidad que a diario aqueja al personal de Hogar Fervor y lo

cual facilitaría las condiciones tanto para los cuidadores, como

para los niños con Parálisis Cerebral, además el dispositivo

para ayuda en la movilización de pacientes debe tener

condiciones que permitan su mantenimiento, bajo costo de

fabricación en comparación a las grúas que se encuentran

comercialmente, que sea liviano y fácil de operar.

2 PRELIMINARES

Los lectores de este texto se preguntarán el porqué del nombre

“Proyecto Melissa”, la respuesta radica en Melissa Gaviria,

quien es una de los pacientes con edades superiores a los 10

años de la Fundación Hogar Fervor. Melissa tiene de 23 años

de edad y sufre de Parálisis Cerebral acompañado de

microcefalia y letargo profundo, debido a esto su

comportamiento es similar de un niño de 10 años2 y sus

funciones motoras son reducidas, necesita asistencia de tiempo

completo al igual que el 90% de los niños pertenecientes de la

fundación.

1 Tomado de: http://www.hogarfervor.com/2015. Consultado el 02 de marzo

de 2015. 2 Información suministrada por la Fundación con respaldo de dictámenes

médicos. Consultado el 18 de marzo de 2015.

La movilización de los pacientes en la fundación es

completamente manual y es llevada a cabo por el personal

médico y de cuidadores capacitados. Debido al peso de los

niños con edades superiores a los 6 años es frecuente la

aparición de fatiga física en el personal de manejo de los

pacientes e incluso se puede correr el riesgo de lesiones

inmediatas o por la acumulación de traumatismos pequeños.

Dentro de las labores cotidianas del personal médico a cargo

de los pacientes se encuentra el levantamiento de los niños a

las sillas de ruedas para poderlos movilizar a las diferentes

dependencias de la fundación tales como los baños, comedores

y salones de terapias y aunque el personal realiza las labores

siguiendo los manuales médicos para realizar las operaciones

de manera correcta y usa fajas para evitar lesiones, es posible

que sufran de una lesión músculo-esquelética en cualquier

zona del cuerpo, pero principalmente son más sensibles en los

miembros superiores (manos, brazos y hombros) y la espalda

en la zona dorso lumbar principalmente3.

En este proyecto se desea realizar un diseño de un mecanismo

para la ayuda en la movilización de pacientes con

Insuficiencia Motora de Origen Cerebral (IMOC)4 con edades

entre los 6 a los 12 años (aunque tienen pacientes mayores de

22 años) que no superen los 100kg de peso, que sea más

económico que los presentes comercialmente, liviano, fácil de

manipular, seguro y que esté construido con componentes

comerciales para reemplazar con facilidad en caso de una

falla.

2.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

¿Se puede aplicar una solución tecnológica a la dificultad que

representan las posibles lesiones o enfermedades de tipo

ergonómico que pueden generarse debido a la movilización

de pacientes con parálisis cerebral por parte del personal

médico y de cuidadores en la fundación “Hogar fervor”

ubicado en la ciudad de Bogotá?

2.2 DELIMITACIÓNES

El proyecto no incluirá el diseño del arnés, este será comprado

y suministrado por la Fundación, al igual que sus catálogos e

información necesaria para el proyecto.

El desplazamiento entre pisos de la grúa (ya sea con pacientes

o sin ellos) se realizará por el ascensor. El costo total del

dispositivo para la movilización para pacientes diseñado será

menor al de sus similares disponibles comercialmente.

El peso máximo de los pacientes a movilizar será de 100kg.

3 http://riesgoslaborales.feteugt-

sma.es/p_preventivo/riesgos_laborales/riesgos_laborales_3-9.htm (2015).

Consultado el 18 de marzo de 2015. 4 Robaina, Gerardo; Definición y clasificación de la parálisis cerebral: ¿un

problema ya resuelto?, 2007, tomado de:

http://www.neurologia.com/pdf/web/4502/y020110.pdf. Consultado el 06 de

marzo de 2015.

PROYECTO MELISSA Ochoa Sergio y Camargo Miller

Universidad distrital francisco José de Caldas

Universidad distrital francisco José de Caldas. Ochoa, Sergio y Camargo, Miller. Proyecto Melissa

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2.3 ESTADO DEL ARTE

Las enfermedades generadas por esfuerzos excesivos o

repetitivos en el área de la enfermería afectan un amplio

margen de partes del cuerpo, siendo la espalda una de las más

afectadas y siendo clasificadas estas como “osteo-musculares”

ya que afectan tanto músculos como elementos óseos.

Según la OIT en una publicación del año 2014 los costes

directos e indirectos ocasionados por accidentes y

enfermedades laborales son de 2.120 millones de euros.

Según Guy Ryder, director de la organización, “es evidente

que queda mucho por hacer. Los accidentes laborales graves

son en primer lugar tragedias humanas, pero la economía y la

sociedad también pagan un precio alto". Considera además

que "la prevención es posible, necesaria y rentable”5.

En las últimas décadas para los países en desarrollo ha sido de

gran interés la búsqueda de mejorar las condiciones de trabajo

de sus habitantes, la industria no ha sido ajena a ello en

especial para entidades y empresas con ánimo de lucro las

cuales han encontrado en el área hospitalaria una mina con

mucho material para explotar , desarrollando distintos equipos

de variada y en algunos casos compleja y costosa tecnología ,

lo cual junto a los trámites que deben realizarse para las

importaciones de estos equipos termina por elevar los precio.

2.3.1 CONTEXTO MUNDIAL.

Europa ha sido cabeza visible en el diseño de dispositivos para

el traslado de pacientes, y es punto de referencia la Norma

UNE-EN ISO 10535:20076. Allí se han desarrollado varios

modelos de grúas para el traslado de pacientes, entre ellos

tenemos:

AKS es una empresa alemana dedicada a la fabricación de

gran variedad de herramienta hospitalaria. Entre otros fabrican

una grúa bipedestal diseñada para el traslado de personas con

movilidad reducida.

Ilustración 1: Grúa Aks –Duo

http://www.aks.de/index_english.html.

Consultado el 02 de marzo de 2015.

Sirve exclusivamente para la movilización

de una sola persona de hasta un máximo de

150 kg en un cargador adaptado para ello,

no es apto para el transporte con trayectos

más largos o a otros pisos. Tampoco está

diseñado para personas que carezcan totalmente de

funcionalidad muscular o similar. Según el manual de este

dispositivo “…el uso del aks-duo sólo debe efectuarse

después de una cuidadosa evaluación de cada uno de los

5 Tomado de:

http://noticias.universia.es/empleo/noticia/2014/08/27/1110386/oit-cada-ano-

mueren-2-3-millones-personas-accidentes-enfermedades-laborales.html.

Consultado el 06 de marzo de 2015. 6 Tomado de:

//www.ceapat.es/InterPresent1/groups/imserso/documents/binario/normasat.p

df. Consultado el 06 de marzo de 2015.

pacientes por el médico y por el personal sanitario

especializado…”.7 Costo aproximado: 1.829,00€ = $

5.317.000 pesos Colombianos

Albatros es el nombre comercial del modelo antiguo de la

grúa sololift, la cual fue resultado de un rediseño estético, pero

no funcional (ya que mantiene las mismas especificaciones

técnicas) que realizo su empresa fabricante REHAGIRONA8,

la cual es una empresa española radicada en la ciudad de

Girona.

“La grúa Sololift es un equipo móvil de transferencia que

ofrece un mundo de nuevas oportunidades para adultos con

discapacidad, cuidadores y para Instituciones. Su diseño único

hace posible que solamente una persona esté cuidando y pueda

transferir hasta pacientes grandes de y hacia sillas, sillas de

ruedas, camas, entrenadores de marcha y al piso sin

lastimarse.” 9, según Loh medical de España.

Ilustración 2. Grúa Albatros

(sololift) Reagirona.

http://www.lohmedical.com/es/produ

ctos/transferencia-y-

accesibilidad/sololift. Consultado el

02 de marzo de 2015.

Tiene una capacidad de 160 kg y su

costo aproximado es de: 1.759,00€ =

$4.900.000 pesos colombianos.

Ilustración 3. Grúa Cirrus (sa10100)

MH healt care

http://www.mhhealthcare.es/html/es/

product/view.php?productId=893.

Consultado el 06 de marzo de 2015.

A simple vista se observa una grúa práctica y económica en

comparación a otras opciones, no tiene mecanismos complejos

y es semiautomática. Requiere algunas capacidades físicas por

parte de los pacientes. Es fabricada por HM healt care de

España

Al consultar la página especializada ortopediamimas.com

acerca de esta grúa se encuentra que “Las grúas de

bipedestación están diseñadas especialmente para facilitar la

incorporación o elevación de una persona desde cualquier

tipo de asiento o silla de ruedas, así como para el cambio de

pañales y su transferencia a otro lugar, de manera sencilla,

segura y rápida.

7Tomado de:

//www.independi.es/media/uploads/pdf/GR%C3%9AA%20DUO.pdf.

Consultado el 02 de marzo de 2015. 8 http://www.rehagirona.com. Consultado el 02 de marzo de 2015. 9 http://www.lohmedical.com/es/productos/transferencia-y-

accesibilidad/sololift. Consultado el 02 de marzo de 2015.

Universidad distrital francisco José de Caldas. Ochoa, Sergio y Camargo, Miller. Proyecto Melissa

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3

Para usar una grúa de bipedestación es necesario que el

usuario tenga algo de tono muscular en las piernas, ya que va a

necesitarlo para mantenerse erguido”.10

Su precio aproximado esta en: 1.200,00€ = 3.375.000 Pesos

colombianos.

Ilustración 4. Grúa Elev –up E150 de

Virmedic

http://www.winncare.fr. Consultado el 06

de marzo de 2015.

Según la página española sanicenter.es11

esta grúa es diseñada especialmente para

facilitar la incorporación de una persona

desde cualquier tipo de asiento o silla de

ruedas y su transferencia a otro lugar.

Tiene la opción de adicionar un “arnés” a modo de pañal o

chaleco de tal manera también utilizada normalmente como

cambia pañales, muy estable y de fácil manejo. Es fabricada

por la empresa VIRMEDIC12 la cual es filial del grupo

empresarial Winncare de Francia, la cual se especializa en el

diseño, fabricación y distribución de distintos equipos de uso

hospitalario.

Ancho totales patas cerradas: 61 cm.

Ancho total pata abierta: 90 cm.

Longitud total: 102 cm.

Altura mínima percha: 98 cm Altura máxima percha: 162 cm.

Apoyo tibial: 20 cm, regulable en altura de 30 a 40 cm.

Peso grúa: 40,20 Kg Peso máximo usuario: 150 kg.13

Su precio aproximado esta en: 1.7500, 00€ aproximadamente

$4.900.000 pesos colombianos.

Esta grúa es de fabricación española, diseñada y

comercializada por la empresa OBEA 14, en su presentación

expone que es una grúa 2 en 1 ya que sirve tanto para la

elevación como para el traslado de pacientes, gracias a los

accesorios que pueden adaptarse a ella para inclusive ejecutar

cambio de pañales a los pacientes.

Ilustración 5. Grúa Modulito de Obesa.

http://obea.es/producto/grua-mini-2-en-1-

modulift/. Consultado el 06 de marzo de 2015.

Para tener en cuenta en su manual técnico

menciona lo siguiente: “No utilice la grúa

Modulift al aire libre o en una superficie cuyo

declive podría hacer que el paciente se caiga

(> 5 “). 15

10 https://www.ortopediamimas.com/gruas-de-traslado/gruas-

bipedestacion.html#. Consultado el 06 de marzo de 2015. 11 http://sanicenter.es/gruas/83-grua-de-bipedestacion-virmedic-e-150-elev-

up.html. Consultado el 06 de marzo de 2015. 12 http://www.winncare.fr. Consultado el 06 de marzo de 2015. 13http://www.ortoiberia.com/419-gr%C3%BAa-bipedestaci%C3%B3n-elev-

up-e-150.html. Consultado el 06 de marzo de 2015. 14 http://obea.es/. Consultado el 06 de marzo de 2015. 15 http://obea.es/wp-content/uploads/InstruccionesModulift.pdf. Consultado el

06 de marzo de 2015.

Peso: 40Kg

Carga Máxima: 150Kg

Ancho exterior: 55/90cm.

Ancho interior: 46/80cm

Altura ganchos: 53/177cm

Profundidad: 90cm

Fondo total: 113cm16

Su precio es de: 1.875,00 €; aproximadamente $5.200.000

pesos colombianos.

Ilustración 6. Grúa Reliant 350 de

Invacare

http://sanicenter.es/gruas/87-grua-de-

bipedestacion-invacare-reliant-

350.html. Consultado el 06 de marzo de

2015.

España es líder mundial en fabricación

de equipos hospitalarios, de allí es la

empresa INVACARE17, quienes

desarrollan este equipo, una grúa bipedestación la cual

también cuenta con una amplia gama de arneses con una gran

variedad de dimensiones y formas, para realizar la

movilización del paciente.

Ilustración 7. Datos técnicos

de la Grúa Reliant 350 de

Invacare

http://www.independi.es/media

/uploads/pdf/Reli.pdf.

Consultado el 06 de marzo de

2015.

El precio de esta grúa es: 1.495,00 €; aproximadamente

#4´000.000 pesos colombianos.

Ilustración 8. ROBEAR de Riken &

Sumitomo Riko Company limited.

http://mx.blastingnews.com/ciencia/20

15/03/disenan-oso-robot-para-ayudar-

a-personas-con-problemas-de-

movilidad-00288907.html. Consultado

el 18 de marzo de 2015.

Dos empresas japonesas se unieron para generar este proyecto

de investigación Llamado “Robear”. Sumitomo Riko

Company 18 una empresa dedicada al desarrollo de producto

industriales y automotrices de alta tecnología y el Instituto

japonés de investigación Riken19 fundada en 1917 en la

ciudad de Tokio y dedicada a la investigación y desarrollo de

nuevas tecnologías para el avance de la ciencia japonesa.

16 http://obea.es/producto/grua-mini-2-en-1-modulift/. Consultado el 06 de

marzo de 2015. 17 http://www.invacare.es. Consultado el 06 de marzo de 2015. 18 https://www.sumitomoriko.co.jp/english/. Consultado el 18 de marzo de

2015. 19 http://www.riken.jp/en/. Consultado el 18 de marzo de 2015.

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4

Aun no se conocen aspectos técnicos ni precios de venta al

público del producto, solo se conocen algunas publicaciones

en la cuales se menciona que posee sensores que gradúan

automáticamente la fuerza a aplicar para levantar los

pacientes. Tiene una altura de 1, 50 m y Peso de 140 kg

"Realmente esperamos que este robot conducirá a los avances

en la atención de enfermería, para aliviar la carga de los

cuidadores de hoy. Tenemos la intención de continuar con la

investigación hacia robots más prácticos capaces de prestar

atención poderosa pero suave a las personas de edad

avanzada", dijo Toshiharu Mukai, líder del Equipo de

Investigación de Sistemas de sensores del robot en el Centro

de Colaboración Riken-SRK Humano-Robot Interactivo

Investigación”20

2.3.2 CONTEXTO NACIONAL

En Colombia se trató profundamente este tema durante la “XII

Jornada De Competencias Investigativas mediante Actividades

Académicas (CIMA)”21. Realizada en la Universidad de

Santander durante el primer semestre del año 2014. Como

referencia en sus memorias se menciona:” El 78% de las

fisioterapeutas evaluadas presentaron dolor musculo

esquelético, algunas referían que eran continuos, mientras que

otras relacionaban su aparición con las horas laborales o en el

desempeño de las labores”22.

Según la ARL SURA “El dolor lumbar fue el de mayor

prevalencia en las fisioterapeutas de una clínica con un 39%,

seguido de dolor en la zona dorsal con un 18% consecuencia

de la deficiente ergonomía física y mala higiene postural que

las fisioterapeutas adoptan en el momento de realizar sus

labores”.232425

Para no ir más lejos, en Bogotá un estudio realizado en la

Universidad del Rosario nos muestra claramente, como las

lesiones osteomusculares son las más frecuentes en el gremio

de la salud, en el mismo se concluye:

“La población mostró una elevada prevalencia de síntomas

osteomusculares en manos, muñecas, cuello y parte baja de la

espalda y de esta población los médicos ocuparon el 1 lugar en

20http://aparcamientodiscapacitados.blogspot.com/2015/02/crean-en-japon-un-

oso-robot-para-ayudar.html. Consultado el 18 de marzo de 2015. 21http://valledupar.udes.edu.co/Portals/0/imagenes/Facultades/Fisioterapia/ME

MORIAS_CIMA_A_2014.pdf. Consultado el 06 de marzo de 2015. 22 Influencia de la higiene postural en las alteraciones osteomusculares de las

fisioterapeutas de la clínica Laura Daniela; Prof. Mayerlys Charris.

Estudiantes del curso prácticas formativas IV: Angel Mayra, Campo Julieth,

Sindy Contreras, Jhoany Restrepo Grupo de investigación: FISIOTERAPIA

INTEGRAL Línea de investigación: Clínica y Movimiento. Institución:

Universidad de Santander sede Valledupar. 23 Tomado de:

http://www.arlsura.com/index.php/component/content/article/25-centro-de-

documentacion-anterior/autogestion-de-salud-anterior/611-prevencion-de-la-

lesion-de-espalda. Consultado el 18 de marzo de 2015. 24 Tomado de: http://www.arlsura.com/index.php/noticias/173-noticias/2017-

dolor-lumbar-y-enfermedad-laboral. Consultado el 18 de marzo de 2015. 25 Tomado de:

http://www.arlsura.com/index.php/component/content/article/25-centro-de-

documentacion-anterior/autogestion-de-salud-anterior/1329-causas-del-dolor-

de-espalda. Consultado el 18 de marzo de 2015.

sintomatología osteomuscular seguido de los auxiliares

enfermería, odontólogos y bacteriólogos. Es importante

proponer programas de educación e implementar acciones

para disminuir la aparición y severidad de lesiones

osteomusculares”26.

Ilustración 9. Zonas

afectadas por el dolor

MEMORIAS CIMA

2014.pdf. Consultado el 18

de marzo de 2015.

De tal manera que la atención a las enfermedades

mencionadas son cada vez foco de más atención a nivel

mundial, además responsabilidad de quienes tienen las

capacidades de aportar soluciones que puedan disminuir los

riesgos de las mismas, a continuación se presentan soluciones

que se han aportado a este gremio, desde áreas de la

ingenierías, tratando de mejorar las condiciones laborales y

prevenir dichas lesiones.

En cuanto a soluciones aportadas desde Colombia se tiene

conocimiento de dos situaciones:

Tekvo bioingeniería 27 una empresa radicada en la ciudad de

Medellín, cuya labor es la de comercializar grúas para el

traslado de pacientes, algunas de fabricación propia como

otras importadas desde Europa.

Ilustración 10. Grúa hidráulica de Tekvo

www.tekvobioingenieria.com. Consultado el

18 de marzo de 2015.

Según los catálogos consultados poseen

seguridad y facilidad de manejo, ayuda a

eliminar la transferencia manual de traslado

de pacientes y el stress asociado derivado de

la carga manual del paciente con las consecuentes lesiones de

espalda.

Rotación: 360°

Carga: 150 Kilos de peso.

Hidráulica, Máximo confort, estabilidad y seguridad Incluye:

Grúa + arnés diseñado especialmente para cada paciente.

Patas abiertas: 86 centímetros.

Patas cerradas: 52 centímetros.

Altura total: 1.90 centímetros. 28

Precio: $ 2’600.000 pesos colombianos

Ilustración 11. Grúa eléctrica Atlas GTD

de Tekvo.

www.tekvobioingenieria.com. Consultado

el 18 de marzo de 2015.

26 Tomado de: http://repository.urosario.edu.co/handle/10336/4190.

Consultado el 18 de marzo de 2015. 27 http://www.tekvobioingenieria.com/. Consultado el 18 de marzo de 2015. 28 http://www.tekvobioingenieria.com/soluciones/gruas-para-

pacientes/ad/grua-para-pacientes-hidraulica,24. Consultado el 18 de marzo de

2015.

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5

Facilitan el cuidado del paciente en casa, sus traslados entre

cama, silla de ruedas, etc. los arneses deben ser personalizados

de acuerdo al paciente, Grúa de funcionamiento eléctrico.

Peso máximo de elevación: 150 kg.

Ancho: 65cm.

Largo: 130cm.

Incluye:

Cargador

Batería recargable

Arnés-eslinga diseñado específicamente para la necesidad y el

cuadro clínico del paciente.29

Precio: $3’900.000 pesos colombianos

Otra buena referencia que se tiene en Colombia es un proyecto

similar desarrollado por estudiantes de diseño industrial en la

Universidad Nacional sede Palmira.

Es el resultado de un proyecto de estudiantes de decimo

semestre de diseño industrial, entre ellos Jorge Martínez, con

el mismo fin del proyecto que se planea desarrollar el cual es

facilitar el trabajo del personal de enfermería y prevenir

lesiones ocasionadas por esta labor.

“El arnés que se usa en la actualidad es un complemento de la

grúa humana, pues cumple la función de sujetar y soportar el

peso del paciente. Además, es de fabricación artesanal y no

fue sometido a los diferentes análisis de antropometría y

ergonomía necesarios para garantizar la comodidad y

seguridad al usuario”, dice Martínez”. 30

Ilustración 12. Grúa Atlas desarrollada en

la U Nacional sede Palmira.

http://www.agenciadenoticias.unal.edu.co/nd

etalle/article/human-hoist-designed-to-

expedite-patient-transportation.html.

Consultado el 18 de marzo de 2015.

Evidenciar el interés por este tema desde la

academia es un incentivo, para la labor a realizar, son más los

estudiantes que se preocupan por sacar adelante proyectos que

busquen las mejoras en la condiciones laborales y como

consecuencia en el bienestar de la comunidad en general.

Precio $ No disponible.

2.4 JUSTIFICACIÓN

En todo ámbito de la vida laboral se está expuesto a riesgos de

distintos niveles, ya sea sufrir lesiones por accidentes o sufrir

alguna enfermedad que se incrementa progresivamente,

ninguna de la áreas profesionales se excluye de esto; es así el

personal de enfermería, equipo médico, fisioterapeutas,

cuidadores capacitados para la labor, entre otros no podían ser

ajenos a ello; en consideración a que, en cumplimiento de su

29 http://www.tekvobioingenieria.com/soluciones/gruas-para-

pacientes/ad/grua-para-pacientes-electrica,25. Consultado el 18 de marzo de

2015. 30 http://www.agenciadenoticias.unal.edu.co/nc/ndetalle/pag/1/article/disenan-

grua-humana-que-facilitara-el-traslado-de-pacientes.html. Consultado el 18 de

marzo de 2015.

deber, están expuestos a lesiones de tipo ergonómico debido al

traslado de pacientes de sus lugares de reposo a unidades

sanitarias, comedores, terapias, etc.

El grupo de personal encargado de los pacientes, en varias

oportunidades, se ven sometidos a realizar posturas incómodas

o dañinas empleando el uso excesivo de fuerza que resultan

poco benéficas para su anatomía y bienestar ergonómico y que

traen consigo consecuencias adversas a su salud como las

cuales a continuación se enuncian:

Ilustración 13. Factores de Riesgo Ergonómico en el Trabajo

de Enfermería31 http://encolombia.com/medicina/revistas-

medicas/enfermeria/ve-63/enfermeria6303-memorias/.

Consultado el 26 de marzo de 2015.

En la actualidad la sociedad se ha venido interesando más por

el bienestar de las personas en su ambiente laboral dejando a

un lado la antigua creencia de que era más importante la

productividad que el bienestar de las personas, es por ello que

se han generado soluciones para el tema del transporte de

pacientes, soluciones que ayudan al personal médico en

diversas situaciones pero que en ocasiones por razones

económicas, logísticas o de infraestructura no son aplicables.

El desarrollo de este proyecto radica en la implementación de

distintas áreas del conocimiento en ingeniería mecánica para

lograr la aplicación de una solución al problema planteado

anteriormente.

3 OBJETIVOS

3.1 OBJETIVO GENERAL

Diseñar un dispositivo que facilite alzar y movilizar pacientes,

en este caso niños de edades superiores a los 6 años con

movilidad reducida en las instalaciones de la Fundación Hogar

Fervor.

31 http://www.encolombia.com/medicina/enfermeria/enfermeria6303-

memorias.htm. Consultado el 26 de marzo de 2015.

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6

3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Establecer las variables de las condiciones físicas de las

instalaciones de la Fundación Hogar Fervor para el diseño del

dispositivo.

Realizar un diseño Preliminar por medio de software asistido

por computador del dispositivo para movilización de

pacientes.

Analizar las cargas presentes en el diseño.

Realizar Simulaciones y análisis de Esfuerzos en el diseño.

Establecer el diseño Final del Mecanismo para movilización

de pacientes con Insuficiencia Motora de Origen Cerebral

(IMOC).

Cumplir con los requerimientos dispuestos por la Fundación

Hogar Fervor para la elaboración del diseño del dispositivo.

Crear los cuadros de costos.

4 MARCO TEÓRICO

4.1 ANÁLISIS DEL PACIENTE

Todos los pacientes de la fundación Hogar Fervor son niños

que van desde los 6 meses de edad hasta los 25 años. Estos

niños presentan una Insuficiencia Motora de Origen Cerebral

(IMOC) o más comúnmente llamada Parálisis Cerebral (PC).

Los bebes y niños menores a 5 años no representan una gran

dificultad para la ayuda de su movilización por parte del

personal médico y de cuidadores capacitados para la labor. La

dificultad radica en los pacientes con edades superiores a los 5

años de edad, como ya se hablaba y es para ellos que el

sistema de ayuda en la movilización estaría enfocado, su peso

es considerable y oscila en un rango superior a los 20kg32.

De igual manera y debido a que no hay registros actuales, ni

previos de pacientes que superen los 100kg de peso y a fin de

diseñar una máquina liviana y fácil de movilizar el peso

máximo de los pacientes a movilizar en la grúa sería de 110kg.

4.2 IMOC y PC

Olga María Molero (2006), describe y clasifica de manera

detallada las características de la insuficiencia motora de

origen cerebral (I.M.O.C.) La define como un trastorno

neuromotor no progresivo, debido a una lesión o una anomalía

del desarrollo del cerebro inmaduro. Comúnmente nombrada

como Parálisis Cerebral no permite o dificulta los mensajes

enviados por el cerebro hacia los músculos, dificultando el

movimiento de éstos. Es un concepto ambiguo ya que aunque

sea un trastorno motor también lleva asociados otros

trastornos de tipo sensorial, perceptivo y psicológico. La

Parálisis Cerebral no es progresiva, lo que significa que no se

agravará cuando el niño sea mayor, pero algunos problemas se

pueden hacer más evidentes.

32 Ministerio de Trabajo de Colombia, Resolución 3597 de 2013.

4.2.1 INCIDENCIA.

Depende de la clase de cuidados prenatales, condiciones

socioeconómicas de los padres, peculiaridades del entorno y el

tipo de asistencia obstétrica y pediátrica recibida por la madre

y el niño. Es 27 veces más frecuente en niños con menos de

1500gr en el nacimiento, que en los que pesan más de 2500gr.

4.2.2 CLASIFICACIÓN.

Para el caso en concreto y para lograr optimizar el desarrollo

de del diseño de pacientes con IMOC, resulta necesario traer a

colación los diferentes grados de discapacidad derivada del

IMOC y las distintas dificultades en los pacientes que la

padecen, para lo cual son empleadas las denominaciones

afectación media, moderada, grave y profunda33

AFECTACIÓN LEVE. Se da en niños con alteraciones

sensorio motrices que presentan dificultades en la

coordinación y el movimiento, pero cuyas limitaciones

funcionales solo se ponen en evidencia en las actividades

motrices más avanzadas como correr, saltar, escribir, etc.

Generalmente, estos niños suelen necesitar más tiempo para

aprender y ejecutar estas actividades.34

AFECTACIÓN MODERADA. Las alteraciones sensorias

motrices producen limitaciones funcionales, sed, manipulación

y lenguaje. Con el paso del tiempo se necesita modificaciones

del entorno a través de material adaptado y asistencia para

participar en actividades propias a su edad.35

AFECTACIÓN GRAVE. La discapacidad restringe la

independencia del niño en la vida diaria, porque presenta

alteraciones en el control del equilibrio y poca habilidad para

usar sus manos en las actividades cotidianas. El niño tiene

dificultades para participar en la dinámica familiar debido al

déficit en la comunicación. La calidad de vida de estos niños y

de sus familias puede estar seriamente alterada. Los niños

dependen del material adaptado, de ayudas para la movilidad y

de la asistencia personal para controlar la postura y facilitar el

movimiento.36

AFECTACIÓN PROFUNDA. Con este grado de afectación,

los niños tienen una capacidad motriz muy reducida, incluso

para funciones básicas de la movilidad, como cambiar de

posición, sed estación, independencia, y necesitan la asistencia

personal para las actividades más básicas, como las de

alimentación. No pueden usar comunicación alternativa.

Necesitan asistencia personal, material adaptado y equipo

especial para todas las actividades de la vida diaria. Los

problemas de salud suelen ser complicaciones serias en estos

33 Bárcenas Carlos Eduardo; Sin límites: Parálisis Cerebral o Insuficiencia

Motora de Origen Cerebral. Tomo N.6. Colombia, Cali: Fundación LUPINES,

14 de marzo de 2015. Pág. 4. 34 Cortes Falabella, Yina, Publicación Elemento para el desarrollo de la

motricidad de las extremidades superiores de los niños con insuficiencia

motora de origen cerebral leve con diplejía espástica., 2007, Tomado de:

http://ribuc.ucp.edu.co:8080/jspui/bitstream/handle/10785/857/completo.pdf?s

equence=1. Consultado el 17 de abril de 2015. 35 Ibídem (pág. 12) 36Ibídem (pág. 12)

Universidad distrital francisco José de Caldas. Ochoa, Sergio y Camargo, Miller. Proyecto Melissa

Bogotá, noviembre de 2015

7

casos. Este grado de afectación suele ir asociada a otros déficit

importantes a nivel cognitivo, de lenguaje, visual, etc.;

denominándose la concomitancia de estos déficit con el

término de plurideficiencia.37

4.3 ANÁLISIS JURÍDICO Y LEGAL ACTUAL

4.3.1 MARCO JURÍDICO

A continuación se encuentran taxativamente enunciados los

fundamentos jurídicos y técnicos bajo los cuales se encuentra

enmarcada la proyección y desarrollo de una la solución

mecánica que permita el traslado de los pacientes del Hogar

Fervor a las diferentes partes de sus instalaciones:

4.3.2 MARCO CONSTITUCIONAL

Artículos 13, 44, 45 y 47 de la Constitución Política de 1991.

Mediante las garantías constitucionales consagradas en los

artículos enunciados previamente y con ocasión a los pilares

de la seguridad social integral de eficiencia y solidaridad, el

estado categorizó los derechos de los niños y adolescentes

como derechos que prevalecen sobre los demás derechos, de

tal modo que en materia de integración y bienestar social

infantil, el estado y en general la sociedad civil colombiana

deberá proveer la protección e integración de los mismos.

Ahora bien, tratándose de niños y adolescentes en estado de

discapacidad, para el caso en concreto niños y adolescentes

con Insuficiencia Motora de Origen Cerebral (IMOC),

también conocida como Parálisis Cerebral (PC), el valor de

privilegio constitucional es mayor en la medida que además de

proveerse protección se deberán garantizar políticas de

previsión, rehabilitación e integración social para esta

población en particular.

4.3.3 MARCO LEGAL

Ley 361 de 1997 Por la cual se establecen mecanismos de

integración social de las personas con limitación y se dictan

otras disposiciones encaminadas a garantizar la dignidad que

le es propia a las personas con limitación en sus derechos

fundamentales, económicos, sociales y culturales para su

completa realización personal y su total integración social y a

las personas con limitaciones severas y profundas, la

asistencia y protección necesarias.

Resolución No. 14861 de 1985 Por la cual se dictan normas

para la protección, seguridad, salud y bienestar de las personas

en el ambiente y en especial de los minusválidos: Mediante

esta norma se disponen características, reglamentaciones y

especificaciones de tipo general para preservar, restaurar, crear

y mejorar las condiciones sociales especialmente de la

población discapacitada y minusválida.

Ley 12 de 1987 Dispone lineamientos que a nivel nacional

deben consagrarse para garantizar la integración social de la

población discapacitada. Deberán diseñarse y construirse de

37Ibídem (pág. 12)

manera tal que faciliten el ingreso y tránsito de personas cuya

capacidad motora o de orientación esté disminuida por la

edad, la incapacidad o la enfermedad.

Convención sobre los derechos de los niños (marco legal

internacional aprobado por Colombia mediante ley 12 de

1991) en su artículo 23 contiene disposiciones, sobre los

derechos y los deberes para con los niños con impedimento

físico y mental, quienes deben tener derecho a acceder a

cuidados y atención especiales para alcanzar el disfrute de una

vida plena y digna.

4.4 MARCO NORMATIVO

NORMA ISO 9999:2007 “Productos de apoyo para personas

con discapacidad. Clasificación y terminología”. Define

productos de apoyo como cualquier producto (incluyendo

dispositivos, equipo, instrumentos y software) fabricado

especialmente o disponible en el mercado, utilizado por o para

personas con discapacidad.

Norma ISO 9999:2011: Presenta clasificación de productos

de apoyo para personas con discapacidad.

NORMA ICONTEC NTC. 4140 de 1997: Accesibilidad de

las personas al medio físico, pasillos, corredores y

características generales.

NORMA ICONTEC NTC. 4201 de 1997: Accesibilidad de

las personas al medio físico, equipamientos, bordillos,

pasamanos y agarraderas.

4.5 MARCO METODOLÓGICO

El presente proyecto se basa en la metodología de estudio

cuantitativo y descriptivo, de corte longitudinal, con

información recopilada en experiencias de enfermería, datos

descriptivos suministrados por la normatividad referente a

sillas de ruedas, lugares de traslado y generación cuantitativa

de modelos matemáticos, con ecuaciones para la resolución de

las especificaciones de diseño mecánico e hidráulico.

4.5.1 PROCEDIMIENTO

Documentación e investigación técnica

Análisis del entorno y los requerimientos del proyecto

Etapa de diseño teórico y conceptual

Etapa de diseño preliminar

Etapa de diseño detallado

Análisis de cargas

Selección de elementos normalizados

Fase de Simulaciones y análisis de esfuerzos

Iteraciones y mejoras

Análisis de resultados obtenidos

Elaboración del documento final

Universidad distrital francisco José de Caldas. Ochoa, Sergio y Camargo, Miller. Proyecto Melissa

Bogotá, noviembre de 2015

8

4.5.2 DESARROLLO

Para el desarrollo del presente trabajo, se hace uso de una

herramienta PDM38. Google Drive39 es un servicio de

almacenamiento de archivos, tales como fotos, imágenes,

archivos office, archivos open office, artículos, grabaciones,

videos, etc. En su versión gratuita para usuarios no

empresariales y hasta con capacidad de 15gigabytes, puede ser

usada por cualquier persona del común que tenga cuenta de

correo electrónico en Google.

Se puede acceder a esta herramienta de almacenamiento de

información desde la web: www.drive.google.com, esta

permite trabajar a distancia y contribuye significativamente a

la preservación de la información, debido a que ésta no se

almacena en un solo dispositivo, sino que queda en la red para

consulta, descarga, modificación y actualización.

Se creó una carpeta exclusiva para organizar la información

del Proyecto Melissa de la siguiente manera: Carpeta Principal

denominada “PROYECTO GRÚA PARA PACIENTES”

dentro de la cual se vinculó toda la información pertinente al

proyecto y la cual tiene como editores y propietarios

únicamente a los autores del proyecto.

Ilustración 14.

Carpeta en Google

Drive.

Los autores 2015

En la ilustración 15, se puede observar las subcarpetas y los

archivo pertenecientes al contenido de la carpeta del proyecto,

dentro de las cuales está una carpeta para los documentos del

Anteproyecto, una carpeta de Archivos de Referencia tales

como normas y reglamentaciones, una carpeta del registro

fotográfico de una visita técnica realizada en las instalaciones

de la fundación Hogar Fervor, una carpeta del desarrollo del

Proyecto y un archivo de la carta de solicitud de la fundación a

la universidad firmada.

En la carpeta “PROYECTO MELISSA”, se encuentra la

información referente al desarrollo como tal del proyecto, hay

una subcarpeta dedicada a los catálogos de piezas comerciales

aplicables, una subcarpeta de los requerimientos del cliente,

una subcarpeta de Modelados CAD, una carpeta de Resultados

de Simulaciones, una carpeta de QFD, una carpeta de

Referencias bibliográficas y el archivo en editable del texto

del proyecto.

38 Díaz, Marco, Herramientas PDM, 2013, tomado de:

http://2marcad3d.blogspot.com/p/pdm.html. Consultado el 17 de abril de

2015. 39 2012, tomado de: http://www.google.com/intl/es_co/drive/. Consultado el

17 de abril de 2015.

Ilustración 15. Carpeta en Google

Drive sub-índices.

Los autores 2015

5 DESARROLLO

5.1 ESPECIFICACIONES DE DISEÑO

5.1.1 PARÁMETROS DE DISEÑO

5.1.1.1 FUNDACIÓN HOGAR FERVOR

La Fundación Hogar Fervor está ubicada en Bogotá

(Colombia) en el barrio El sosiego (Carrera 9A #14-03sur) y

fundada en 1996; su función es brindar a niños con lesión

cerebral y múltiple impedimento atención terapéutica integral

para estimular las capacidades físicas, cognitivas,

psicológicas, sensoriales, sociales, culturales y familiares de

los pacientes. En busca de aumentar sus niveles de

independencia personal y de autoestima logrando así la

integración del niño a la familia y a la sociedad40.

Las instalaciones de la Fundación están dadas en una casa

adaptada para la necesidad de los pacientes, tiene tres pisos y

en ellos se encuentra la siguiente distribución de áreas:

Primer Piso. Recepción, Oficina de personal, oficina de la

directora de la Fundación, Cocina, Comedor, Cuarto de

Mantenimiento, ascensor.

Segundo Piso. Habitaciones de reposo, baño con tina para

bañar a los pacientes, salón de terapia física, sala talleres de

trabajos manuales, enfermería, emisora Fervor Radio (emisora

especializada en discapacitados), oficina administrativa,

ascensor.

Tercer Piso. Salón de juegos y terapias, baño con jacuzzi,

salón de terapia Glenn Doman, salón de terapias de colores y

musicoterapia, ascensor.

Se realizaron visitas técnicas a las instalaciones y se presentan

a continuación en el anexo E, los planos del lugar.

5.1.1.2 SILLAS DE RUEDAS

Es necesario tener presente las dimensiones estándar utilizadas

para la elaboración de sillas de ruedas.

Ilustración 16. Dimensiones Estándar silla de

ruedas

http://www.silladeruedasengestion.org/sccs/ma

nual.php?id=2. Consultado el 22 de julio de

2015.

40 Misión, Fundación Hogar Fervor, tomado de:

http://www.hogarfervor.com/index.php/la-fundacion. Consultado el 06 de

marzo de 2015.

Universidad distrital francisco José de Caldas. Ochoa, Sergio y Camargo, Miller. Proyecto Melissa

Bogotá, noviembre de 2015

9

5.1.2 LIMITANTES CUANTITATIVAS DE USO

El mecanismo debe soportar 150 kg

Apertura en el extremo del dispositivo no menor a 1 m

Rango de operación entre 0,9 hasta 1.5 m

5.1.3 FUNCIONES DEL DISPOSITIVO

Elevar el paciente desde la cama, hasta una altura que

permita el giro hacia la ubicación de la silla.

Mantener la carga del paciente mientras se realizan las

maniobras requeridas.

Permitir el descenso del paciente sobre la silla.

Debe permitir la utilización de un arnés sentado de respaldo

alto – piernas juntas.

Ilustración 17. Dimensiones estándar arnés

para traslados

http://cdn3.ortopediaplus.com/13527-

thickbox_default/grua-electrica-de-

aluminio-polaris-maxi.jpg. Consultado el 22

de julio de 2015.

5.2 CRITERIOS DE EVALUACIÓN

A partir de las necesidades del presente proyecto y las

prioridades del mismo, se utilizarán los siguientes criterios de

diseño, de menor a mayor relevancia.

1. Poca robustez

2. Aspecto estético

3. Operación suave

4. Bajo costo de funcionamiento y mantenimiento

5. Baja inversión inicial

6. Mecanismos disponibles comercialmente

7. Facilidad de construcción

8. Facilidad de manipulación

9. Funcionamiento

10. Seguridad

5.3 CONCEPTOS DE DISEÑO

5.3.1 ALTERNATIVAS DE DISEÑO

A continuación se muestran las alternativas probables, para

suplir la necesidad de apertura y elevación del dispositivo.

5.3.1.1 MECANISMOS DE ELEVACIÓN

Alternativa A

Un mecanismo automático para elevación lineal de precisión,

por medio de un sistema piñón cremallera.

Ilustración 18. Sistema elevación,

piñón cremallera.

http://www.wittenstein-rack-

pinion.com/site/es/El_Sistema_line

al/Sistemas/Pages/Sistema_Precisi

on.aspx. Consultado el 24 de julio

de 2015.

Alternativa B

Mecanismo de elevación automática, por medio de un

componente de tijera y un motor eléctrico que permite la

rotación de un husillo central.

Ilustración 19. Sistema elevación, husillo.

http://www.aliexpress.com/item-

img/wholesale-for-horizontal-hydraulic-

luxury-2T-3T-car-SUV-electronic-

hydraulic-car-jack-motor-vehicle-

accessories/2040913715.html.

Consultado el 24 de julio de 2015.

Alternativa C

Un sistema hidráulico, que permite el funcionamiento de

cilindros como actuadores de elevación lineal.

Ilustración 20. Sistema elevación,

mecanismo hidráulico.

http://www.sabelotodo.org/aparat

os/hidrocircuitos.html Consultado

el 24 de julio de 2015.

5.3.1.2 MECANISMOS DE APERTURA

Alternativo A

El mecanismo de 5 barras con guía, genera apertura hasta un

máximo de 45° y es de bastante accesibilidad comercial por su

uso en ventanas.

Ilustración 21. Apertura, 5 barras

http://www.metalwindowcorp.com/im

ages/hardware/gallery1/org/4barScis

sorHinge.jpg Consultado el 24 de

julio de 2015.

Alternativa B

Un sistema motor-engranaje, conectado a una corredera

dentada, genera un movimiento lineal de apertura automático.

Ilustración 22. Apertura motor

engranaje.

http://img.directindustry.com/images_

di/photo-g/rack-pinion-6209-

3814145.jpg Consultado el 24 de julio

de 2015.

Universidad distrital francisco José de Caldas. Ochoa, Sergio y Camargo, Miller. Proyecto Melissa

Bogotá, noviembre de 2015

10

Alternativa C

El Mecanismo con actuador Air-spring, permite apertura hasta

de 45° y es ampliamente comercializado como sistema de

apertura de baúles y gabinetes.

Ilustración 23. Apertura Air-spring

http://www.selbywallbedsystems.co

m/1-Storage_Bed_Hdw.JPG

Consultado el 24 de julio de 2015.

5.3.2 EVALUACIÓN DE ALTERNATIVAS

Ilustración 24. Matriz de selección. Los autores 2015

Sub

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Sum

Aper

A 6 8 4 4 5 5 6 8 8 8

363 6 16 12 16 25 30 42 64 72 80

B 7 8 5 4 4 5 6 8 8 8

362 7 16 15 16 20 30 42 64 72 80

C 7 8 7 6 6 8 7 8 7 6

382 7 16 21 24 30 48 49 64 63 60

Eleva

A 7 8 5 6 6 5 6 8 8 6

360 7 16 15 24 30 30 42 64 72 60

B 6 8 4 4 5 5 6 8 8 8

363 6 16 12 16 25 30 42 64 72 80

C 7 7 8 6 6 5 7 8 7 8

385 7 14 24 24 30 30 49 64 63 80

Al trazar las alternativas con los criterios de diseño se obtiene

la sumatoria donde los de mayor relevancia son, la alternativa

C de los mecanismos de elevación, que es el sistema

hidráulico y la alternativa C de los mecanismos de apertura,

correspondiente al mecanismo con actuador Air-spring.

A continuación se muestra el primer modelo CAD partiendo

de esta selección, que permitirá realizar los cálculos

correspondientes y posterior optimización.

Ilustración 25. Diseño por computadora. Los autores 2015

5.4 CÁLCULOS DE DISEÑO

5.4.1 DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE

La importancia de la realización de los diagramas de cuerpos

libres, radica en la simplificación de los elementos dentro del

panorama general de análisis, en donde deben estar las

especificaciones dimensionales y geométricas más relevantes,

así como la especificación de las fuerzas; para el presente

modelo tal como se muestra en la ilustración 26, se muestra la

fuerza debida a la carga de 150 kg, restricciones y reacciones

generales en la base de la estructura.

Ilustración 26. Diagrama de

cuerpo libre.

Los autores 2015

5.4.2 CUANTIFICACIÓN DE

REACCIONES

Se debe determinar la magnitud

de la fuerza a partir de la carga

conocida, posteriormente

determinar al análisis geométrico,

vinculante a la reacción en la

sección y se calcula, como se

muestra en la ilustración 27.

Ecuación 1

Donde, es la carga en kg y es la aceleración .

Ecuación 2

Donde, es el momento resultante, la fuerza aplicada y

la distancia de aplicación.

Ilustración 27. DCL, sección

brazo.

Los autores 2015

A partir del diagrama de cuerpo

libre de la sección del cuerpo

de la grúa, se deben hacer las

consideración de relación

geométrica existentes entre la

fuerza y las reacciones, tal como se muestra en la ilustración

28.

Universidad distrital francisco José de Caldas. Ochoa, Sergio y Camargo, Miller. Proyecto Melissa

Bogotá, noviembre de 2015

11

Ilustración 28. DCL, sección cuerpo.

Los autores 2015

Los resultados anteriores, junto a las

relaciones geométricas, generan reacciones

en la base, (ver ilustración 29), que se

determinan a partir de la sumatoria total de

momentos y de las fuerzas que actúan sobre

el modelo.

Ilustración 29. DCL, sección

base.

Los autores 2015

Ecuación 3

Donde, representa la sumatoria total de fuerzas en el eje

y.

Ecuación 4

Donde, representa la sumatoria total de momentos.

Ilustración 30. DCL, sección

base

Los autores 2015

5.4.3 CÁLCULOS DE ESFUERZOS

Ilustración 31. Especificación geometría

cuadrado hueco con paredes delgadas

http://historiaybiografias.com/geometricas_

piezas1.htm

A continuación se muestran las ecuaciones

necesarias que relacionan los esfuerzos existentes, los

momentos máximos las geometrías a utilizar en cada sección

de la grúa.

Ecuación 5

Donde, es el momento máximo determinado para la sección

y es el esfuerzo de diseño.

Ecuación 6

Donde, es módulo de sección para la geometría mostrada en

la ilustración 30, es la dimensión exterior del cuadrado y

es el espesor de pared.

Ecuación 7

Donde es el esfuerzo utilizado después del factor de

seguridad y es el factor de seguridad.

Se utilizaran los valores siguientes para la realización de los

reemplazos en las ecuaciones.

A continuación se realiza el reemplazo en la ecuación 6.

Se utilizando la ecuación 7 para la sección del brazo.

Se reemplazan valores en la ecuación 5 para la sección del

brazo.

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Bogotá, noviembre de 2015

12

Se utilizando la ecuación 7 para la sección del cuerpo

Se reemplazan valores en la ecuación 5 para la sección del

cuerpo.

Con la utilización de catálogos comerciales de la empresa

Corpacero, distribuidora local para la ciudad de Bogotá, en la

sección de perfiles tubulares cuadrados (ver ilustración 33), se

seleccionan los perfiles más aproximados a los cálculos

realizados. Para la sección del brazo se selecciona el perfil

tubular cuadrado de 70 x 70 x 3 y para la sección del cuerpo se

selección el perfil tubular cuadrado de 60 x 60 x 3.

Es importante resaltar que estas secciones tubulares se

fabrican en acero AISI 1010 que poseen un módulo de Young

de 200 Mpa, que coincide con el valor de esfuerzo de diseño

utilizado.

Ilustración 32. Catálogo Corpacero.

http://www.corpacero.com/Productos/Documents/tuberia_pte

c.pdf. Consultado el 30 de julio de 2015.

5.4.4 ANÁLISIS HIDRÁULICO

5.4.4.1 PARÁMETROS INICIALES

A continuación se lista los parámetros de entrada que se

conocen, los cuales se utilizaran para reemplazar en las

ecuaciones y así determinar presión, caudal y otros datos

hidráulicos.

Carrera = l = 0.06 m

Tiempo = t = 15 s

Masa = m = 150 kg

5.4.4.2 DIÁMETRO ÉMBOLO

En la ilustración 34, se ubican los valores correspondientes a

Carrera = 0.06 m y donde se obtiene que

el diámetro del embolo.

Ilustración 33.Diagrama presión

fuerza en embolo.

http://ingemecanica.com/tutorials

emanal/tutorialn212.html.

Consultado el 30 de julio de 2015.

5.4.4.3 PRESIÓN

Para hallar el valor de la presión se debe despejar la siguiente

ecuación 8.

Ecuación 8

Donde, F es el valor de la fuerza desarrollada por el cilindro,

en kN, de, es el diámetro del émbolo que discurre por el

interior del cilindro, en mm y p es la presión de servicio a la

que se encuentra el aceite hidráulico en el interior del cilindro,

en bar.

De donde se optime el valor de la presión en bar, luego se

convierte a PSI utilizando la ecuación 9.

Ecuación 9

5.4.4.4 VOLUMEN DE CARRERA

Ecuación 10

Donde, V es la cilindrada o volumen de una carrera, en mm3,

de es el diámetro del émbolo que discurre por el interior del

cilindro, en mm y L, es la longitud de la carrera del vástago,

en mm.

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Bogotá, noviembre de 2015

13

5.4.4.5 VELOCIDAD

Ecuación 11

Donde, es la velocidad de salida del vástago, en m/s, L es la

longitud de la carrera del vástago, en mm y t es el tiempo

empleado en salir completamente el vástago del cilindro, en

segundos (s).

5.4.4.6 CAUDAL TEÓRICO

Ecuación 12

Donde, Q es el caudal de fluido necesario para hacer una

carrera, en litros/minuto (l/min), V es la cilindrada o volumen

de una carrera, en mm3 y t es el tiempo empleado en salir

completamente el vástago del cilindro, en segundos (s).

5.4.4.7 CAUDAL REAL

Ecuación 13

Donde, Qr el caudal real de fluido necesario para hacer una

carrera, en litros/minuto (l/min), Q es el caudal teórico

calculado según la expresión anterior, en litros/minuto (l/min)

y , es el rendimiento volumétrico del cilindro que tiene en

cuenta las fugas, como general se toma 0,95.

5.4.5 SIMULACIÓN DE ESFUERZOS MÁXIMOS

A partir de la selección dimensional de los perfiles de la

sección 5.4.3, se procede a la regeneración del modelo

asistido por computadora y la realización de la simulación,

que permitirá establecer los esfuerzos y deformación máxima.

En la ilustración 34, se observa la simulación de esfuerzos en

el diseño de la sección del brazo de la grúa, se pueden

observar la escala cromática que demuestra el menor esfuerzo

en color azul correspondiente al valor de 13,907 MPA al igual

que su ubicación y el mayor esfuerzo con color rojo que es de

32,055 MPa junto con su ubicación.

Los esfuerzos determinados por la simulación son esfuerzo

que está muy por debajo del valor correspondiente al módulo

de Young, punto en el cual el material sufriría una transición

de deformación elástico a deformación plástica.

Ilustración 34. Simulación, muestra de esfuerzo máximo.

Los autores 2015

En la ilustración 35, se observan los resultados de la

simulación respecto a las deformaciones sufridas por la

sección del brazo de la Grúa con la carga máxima estipulada,

se contempla la escala cromática desde el azul hasta el rojo,

siendo las zonas azules las de menor deformación, donde se

presentan desplazamientos despreciables del orden de

y las rojas con la mayor deformación donde

se observan deformaciones de hasta .

Ilustración 35. Simulación, desplazamiento máximo

Los autores 2015

Los resultados de la simulación, valida la optimización

dimensional realizada, lo cual permite establecer que estos

valores determinados en la sección 5.4.3 serán los valores

definitivos del diseño de la grúa.

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Bogotá, noviembre de 2015

14

6 ANÁLISIS DE REQUISITOS DEL CLIENTE

A continuación en la ilustración 37, se muestran los

requerimientos del cliente (ver anexo B) y su estado conforme

se ejecute el diseño propuesto por el presente proyecto.

Ilustración 36. Lista de chequeo, requerimientos Fundación

Hogar Fervor.

Los autores 2015

ITEM DESCRIPCIÓN DEL REQUERIMIENTO ESTADO

1

El dispositivo debe funcionar para levantar pacientes

de la fundación Hogar Fervor, tales como son niños

entre los 6 a los 25 años

2 El peso máximo de los pacientes será de 100kg

3 La fuerza ejercida al levantar el paciente debe ser

realizada por la grúa, no por el personal del hogar

4 El dispositivo debe ser más económico que las demás

alternativas que se encuentran comercialmente

5 La grúa funcionará para levantar los pacientes de la

cama a la silla de ruedas

6 La grúa funcionará para levantar los pacientes de la

silla de ruedas a la cama

7 La grúa funcionará para levantar los pacientes de la

camilla a la silla de ruedas

8 La grúa funcionará para levantar los pacientes de la

silla de ruedas a la camilla

9 La grúa funcionará para levantar los pacientes de la

silla de ruedas a la tina de baño

10 La grúa funcionará para levantar los pacientes de tina

de baño a la silla de ruedas

11

El dispositivo para levantar pacientes no será usado

para el traslado de pacientes entre áreas, a fin de

minimizar accidentes

12

La grúa sin pacientes se debe poder movilizar

fácilmente en las instalaciones de la fundación,

exceptuando el desplazamiento entre pisos, el cual será

realizado por el ascensor

13

Las piezas que compongan el dispositivo deben

poderse conseguir comercialmente en caso tal que

tengan una falla

7 CUADROS DE COSTOS

En la ecuación 14, se relacionan los costos de la adquisición

de los materiales necesarios para la construcción de la grúa

(CM), los costos de ideación ( ) y la ejecución o fabricación

de la misma (CE), los soportes de estos costos están en el

Anexo D.

Ecuación 14

Se debe determinar el costo de adquisición de los materiales

necesarios para la construcción de la grúa, por lo cual se

realizó la cotización de los mismos, En la ilustración 38, se

muestra la compilación de estas cotizaciones.

Ilustración 37. Costos de la compra de materiales.

Los autores 2015

En la ilustración 39, se muestra la descripción, costos

unitarios, subtotal y total de los costos de ideación.

Ilustración 38, Costos relacionados con la ideación del

proyecto. Los autores 2015

Costos de proyección

Descripción Costo unitario Subtotal

Documentación $ 50.000,00 $ 100.000,00

referenciarían $ 100.000,00 $ 200.000,00

transportes $ 56.000,00 $ 112.000,00

otros $ 50.000,00 $ 100.000,00

total $ 512.000,00

En la relación para la ejecución o fabricación de la grúa, se

costea la mano de obra del ensamblador, el soldador y el

ingeniero director del proyecto, siendo este último

proporcionado a manera de donación por los autores del

presente proyecto, como contribución para la Fundación

Hogar Fervor. (Ver ilustración 40).

Ilustración 39. Costo de ejecución. Los autores 2015.

Costos de ejecución

Mano de obra Subtotal

Ingeniero director $ 2´200.000,00

Ensamblador $ 150.000,00

Soldador $ 280.000,00

Varios $ 50.000,00

total $ 480.000,00

Aplicando la ecuación 14 obtenemos el costo total del

proyecto, desde la ideación hasta la fabricación (CT).

$ 2.772.150,00

Listado de materiales

Ítem Elemento Dimensiones Cantidad Precio

1 Tubo Ø

3/4" STD 2m 1 $ 21.700,00

2 Tubo

cuadrado 70 STD 1m 1 $ 75.100,00

3 Tubo

cuadrado 60 STD 1m 2 $ 54.900,00

4 Lamina 1 ½" 1,2

m

2,4

m 1 $ 215.900,00

5 Lamina 3/16" 1,2

m

2,4

m 1 $ 232.300,00

8 Canal 3/16" 4" 6" 1 $ 116.250,00

11 Llanta 5" STD STD 2 $ 28.000,00

12 Llanta 3" STD STD 2 $ 18.000,00

13 Sistema hidráulico STD 1 $ 1.014.000,00

14 Gas-spring STD 1 $ 4.000,00

Total $ 1.780.150,00

Universidad distrital francisco José de Caldas. Ochoa, Sergio y Camargo, Miller. Proyecto Melissa

Bogotá, noviembre de 2015

15

A continuación se procede a determinar el valor del presente

neto (VPN) y el retorno efectivo del proyecto por periodo

(TIR), para determinar la viabilidad de inversión en el

proyecto, siento CT el valor de la inversión inicial y en

consideración de un básico anual de $500.000 destinados por

la fundación para mejora de instalaciones.

Ecuación 15

Donde VP es el valor presente, VF es el valor futuro e i% es la

tasa de interés efectiva, que para el año 2015 se ha proyectado

en 9.23% 41

Ecuación 16

Ilustración 40. Costo de ejecución. Los autores 2015

Tasa de interés 2015 9,22%

Año Flujo de efectivo Valor presente

-$ 2.772.150,00 -$2.772.150,00

1 $ 500.000,00 $457.791,61

2 $ 500.000,00 $419.146,32

3 $ 500.000,00 $383.763,34

4 $ 500.000,00 $351.367,28

5 $ 500.000,00 $321.705,99

6 $ 500.000,00 $294.548,61

Valor presente Neto (VPN) -$ 543.826,85

Tasa Interna de Retorno (TIR) 2%

Al obtener un valor TIR positivo, se comprende que es viable

para el inversionista la realización de la inversión inicial, pues

existe un retorno efectivo.

8 CONCLUSIONES

Las visitas técnicas realizadas a Fundación Hogar Fervor,

permitieron establecer las condiciones dimensionales

existentes, compiladas en el anexo E y determinar la

viabilidad para la implementación del presente proyecto, pues

la distribución espacial de su infraestructura permitiría el

desplazamiento del dispositivo para movilización de pacientes,

sin mayor dificultad.

El diseño preliminar del dispositivo para la movilización de

pacientes elaborado por medio de un software de

modelamiento asistido por computadora, permite evidenciar la

distribución geométrica y las limitantes cuantitativas, pues su

elaboración se realizó partiendo de los criterios de evaluación

41http://www.eltiempo.com/economia/indicadores/tasas-de-interes-en-el-

2015/15146597

con mayor ponderación, destacados en la matriz de evaluación

para alternativas propuestas, según uso.

Del análisis de cargas, elaborado al diseño propuesto para el

dispositivo para la movilización de pacientes, se obtiene que la

fuerza ejercida sobre la sección del brazo es de , el

momento máximo es de 1 y en la sección cuerpo es

de , a partir de lo cual se calculó los esfuerzo de

diseño que generaron una optimización dimensional del

dispositivo.

Las simulaciones realizadas al del dispositivo para la

movilización de pacientes optimizado, muestran un esfuerzo

máximo de 32,055 MPa con una deformación máxima de

, lo cual es satisfactorio teniendo en cuenta

que el material que se utilizaría para la fabricación de estos

elementos es acero AISI 1010, que posee una resistencia de

fluencia de 180MPa42, lo cual indicaría la no existencia de

deformaciones plásticas, en condiciones normales de uso.

Se determinó que si se fabrica el dispositivo para la

movilización de pacientes, a partir del diseño suministrado por

el presente documento, este cumpliría las necesidades de uso

en la Fundación Hogar Fervor, pues cumple la totalidad del

listado de requerimientos dispuestos por ellos.

9 BIBLIOGRAFÍA

[1]Normas Técnicas. INSTITUTO COLOMBIANO DE

NORMAS TÉCNICAS Y CERTIFICACIÓN. Trabajos

escritos: presentación y referencias bibliográficas,

actualización. Bogotá: ICONTEC, 2014.

[2]SHIGLEY, Joseph; MITCHEL, Larry; Diseño en

Ingeniería Mecánica, 1989.

[3]BEER, Ferdinand; RUSELL, Johnston, Mecánica de

Materiales, 1993.

[4]TAN, Paul, Solid Works Parte 1, 2013

[5]Normas Técnicas. UNE-ISO 10535, Grúas para el Traslado

de personas con Discapacidad, AENOR (Asociación

Española de Normas y Certificación), 2007

[6]http://noticias.universia.es/empleo/noticia/2014/08/27/1110

386/oit-cada-ano-mueren-2-3-millones-personas-accidentes-

enfermedades-laborales.html

[7]www.ceapat.es/InterPresent1/groups/imserso/documents/bi

nario/normasat.pdf

[8]www.independi.es/media/uploads/pdf/GR%C3%9AA%20

DUO.pdf

[9] www.reagirona.com

42 Shigley, Jhoseph Edward; Diseño en Ingeniería Mecánica, 2007, 5ª

Edición, página 859, tabla A20.

Universidad distrital francisco José de Caldas. Ochoa, Sergio y Camargo, Miller. Proyecto Melissa

Bogotá, noviembre de 2015

16

[10]www.lohmedical.com/es/productos/transferencia-y-

accesibilidad/sololift

[11]www.ortopediamimas.com/gruas-de-traslado/gruas-

bipedestacion.html#

[12]http://sanicenter.es/gruas/83-grua-de-bipedestacion-

virmedic-e-150-elev-up.htm

[13] http://www.winncare.fr

[14]http://www.ortoiberia.com/419-gr%C3%BAa-

bipedestaci%C3%B3n-elev-up-e-150.html

[15] http://obea.es/

[16] http://obea.es/producto/grua-mini-2-en-1-modulift/

[17]http://obea.es/wp-

content/uploads/InstruccionesModulift.pdf

[18] www.invacare.es

[19] www.sumitomoriko.co.jp/english/

[20] www.riken.jp/en/

[21]www.aparcamientodiscapacitados.blogspot.com/2015/02/

crean-en-japon-un-oso-robot-para-ayudar.html

[22]http://valledupar.udes.edu.co/Portals/0/imagenes/Facultad

es/Fisioterapia/MEMORIAS_CIMA_A_2014.pdf

[23]www.arlsura.com/index.php/component/content/article/25

-centro-de-documentacion-anterior/autogestion-de-salud-

anterior/611-prevencion-de-la-lesion-de-espalda

[24]www.arlsura.com/index.php/noticias/173-noticias/2017-

dolor-lumbar-y-enfermedad-laboral

[25]www.arlsura.com/index.php/component/content/article/25

-centro-de-documentacion-anterior/autogestion-de-salud-

anterior/1329-causas-del-dolor-de-espalda

[26] www.repository.urosario.edu.co/handle/10336/4190

[27] www.tekvobioingenieria.com/

[28]www.tekvobioingenieria.com/soluciones/gruas-para-

pacientes/ad/grua-para-pacientes-hidraulica,24

[29]www.tekvobioingenieria.com/soluciones/gruas-para-

pacientes/ad/grua-para-pacientes-electrica,25

[30]www.agenciadenoticias.unal.edu.co/nc/ndetalle/pag/1/arti

cle/disenan-grua-humana-que-facilitara-el-traslado-de-

pacientes.html