Grupo 6 Enero Marzo 2013: Proyecto teórico pag. 1.

Especificaciones

Aquí se exponen las características que se esperan cumplir con nuestra necesidad.

Funcionales:

Número de bicicletas: 6 bicicletas.

Tipo de Bicicletas: Bicicletas de adulto, (todo tipo: montañera, carrera y ciudad).

Tolerancias: Que permita transportas por lo menos una bicicleta de cada tipo (montañera, carrera y ciudad)

Régimen de trabajo: alternante (máximo 6 horas diarias a carga completa).

Ancho estimado: 2 metro

Largo estimado: 1,2 metro

Peso Máximo: 20 kg en estructura, 60 Kg en bicicletas.

Debe poder acoplarse a los autobuses de la universidad.

Condiciones de ambiente y entorno:

Fabricación: que sea construida con procesos de fabricación sencillos que se pueda conseguir en los laboratorios de la universidad (fresadora, torno, cortadora, dobladora, soldadura, etc.)

Materiales: que se puedan conseguir en el mercado nacional.

Operación Nominal: 3 bicicletas.

Carga máxima: 6 bicicletas.

Tiempo de montaje de cada bicicleta: 1 minuto.

Tipo de montaje: Asistido por usuario.

Condiciones ambientales:

Humedad: alta humedad (hasta 100%)

Soleado, Salitre.

Resistencia a corrosión ante productos químicos presentes en carros: grasa, aceite, refrigerante.

Interfaz Usuario:

Poco esfuerzo (capaz de ser realizado por mujeres)

Vida de servicio: 20 años.

Mantenimiento:

Bajo.

Bimensual (engrasado y verificar condición de ajustes pernados y soldaduras).

Plazos de entrega:

Que se pueda realizar un prototipo en un trimestre.

Tiraje: máximo 6 unidades.

Costos: que sea competitivo con los costos del mercado.

Análisis funcional

Una vez que se define el problema y las especificaciones, se hace un analisis de las funciones que va a cumplir el dispositivo. La finalidad de esta etapa es partir de un gran problema y dividirlo en sub-problemas mas sencillos para ser resueltos por separado siguiendo la metodología

Caja negra

Donde se identifican las entradas y salidas del proyecto.

Árbol de funciones:

Se desglozan las principales funciones y subfunciones del dispositivo.

Flujograma

Esboza, a groso modo, las distintas etapas que se tienen que cumplir hasta finalizar el proceso que incluye al dispositivo.

Búsqueda de información

En este paso se buscan ideas ya existentes, pantentes alrededor del mundo. Se ven maneras en que se ha solucionado el problema en otros lugares, y cómo se resuelven las sub-funciones en otras áreas de trabajo

Búsqueda de patentes

Patente 1.

Patente número: 0 057 824 A1

Esta es una manera de sujetar bicicletas, de manera horizontal, sujetando las ruedas, y un paral para sujetar el tubo diagonal de la bicicleta.

Patente 2.

Patente número: WO 2006/108016 A2

Es un sujetador de bicicletas fijos. no es para transportar, pero puede servir para ser colocadas dentro del autobús. Se ve como se utilizan los ángulos para aprovechar el espacio con una pieza.

Patente 3

Patente numero: 10-2011-0024867

Ésta es una manera de sujetar autobuses dentro del autobús o tren, sin necesidad de asegurar el caucho. al ser montada la bicicleta, se gira hacia la pared para que ocupe menos espacio.

Patente 4.

Patente número: SU 1133175 A

Es un diseño para ordenar motos en un camión, muestra como invirtiendo el sentido maximiza la cantidad a ser transportadas. Y la manera como son sujetadas a la estructura a través de las ruedas.

Patente 5.

Patente número: 10-2011-0013797

Esta patente muestra como el arreglo de motos en un camión, colocados con un ángulo, permite que puedan ser colocadas todas en el mismo sentido.

Patente 6.

Patente número: 5,692,659

Es un rack de bicicletas utilizado en Los Estados Unidos, con mas de 50.000 unidades montadas en distintas ciudades del país. muestra la utilización del espacio, el orden y la manera como sujetan y fijan las bicicletas. Es un rack plegable para cuando no está en uso.

Analogías con productos existentes

Productos relacionados con el rack para transporte de bicicletas:

Rack (enganche) para transporte de
3 bicicletas en auto particular

Rack (colgado) para transporte de 3 bicicletas en auto particular

Rack (en techo) para transporte de 3 bicicletas en auto particular

Rack (enganche) para transporte de 4 bicicletas en auto particular

Rack interno (luggage) para dos bicicletas en un bus

Rack interno para 1 bicicleta en bus público

Rack externo para transporte público de 2 bicicletas

Analogía con productos de transporte:

Bastidor para transporte de granito fijo y móvil

Rack de techo para transporte de kayaks

Perchero fijo para guindar cosas

Trailer para transporte de motos

Perchero móvil para ropa

Rack de techo para transporte de equipos de nieve

Leyes y normas de tránsito

Ley de tránsito terrestre. Capítulo III. Artículos 12 y 13. Ley de tránsito

Reglamento de tránsito terrestre. Capítulo III. Artículos 21 y 33. Reglamento

Norma COVENIN 3355. Articulo 22. Normas COVENIN

Generación de ideas

En este paso se busca obtener la mayor cantidad de ideas, sin importar que no sean adecuadas para este diseño, importa más la cantidad que la calidad. Posteriormente se filtrarán las ideas para llegar al diseño final.

Brain storming
También conocido como tormenta de ideas, es recopilar todas las ideas que le surgan a los miembros del equipo, dividida por funciones y sub-funciones. En este paso no se deben criticar las ideas que surjan para que haya la mayor cantidad posible.

Brain writing

O Brain Painting, se comienza con lápiz y papel en blanco, cada miembro del grupo, y comienza a dibujar su idea, cada cierta cantidad de segundos se rota el papel, y cada uno agrega al diseño recibido una idea nueva.

TRIZ

Se obtiene la interaccion entre los elementos del sistema y tambien como los afectan los ambientales, para luego a travez de una matriz buscar optimizar esas relaciones.

Extracción de Conflictos:

Se delimitaron varios conflictos en nuestro diseño, mediante el uso de la matriz de contradicciones de TRIZ se encontraron distintas soluciones propuestas a partir de los principios inventivos:

El aumento del peso del autobús debido al Rack, sin que genere un aumento en el gasto de combustible. Esto es:

Mejorar peso de objeto móvil (contradicción 1), sin empeorar gasto energético (Contradicción 22): Principios inventivos: 6, 2, 34, 19.

6. Universalidad: no aplicable en nuestra solución.

2. Extracción: Rack removible (cuando no se necesita).

34. Restauración y regeneración de partes: Diseño modular, poder extraer uno o más canales del rack cuando no se necesiten o después de usados.

19. Acción Periódica: No aplicable en nuestra solución.

El aumento del volumen del autobús debido al Rack, sin que genere un decremento en la visibilidad o arrastre. Esto es:

Mejorar el volumen de un objeto móvil (contradicción 7), sin empeorar productividad (contradicción 39), Principios inventivos: 10, 6, 2, 34.

10. Acción Previa: no aplicable en nuestra solución.

6. Universalidad: no aplicable en nuestra solución.

2. Extracción: diseño de rack removible (total o parcial) cuando no se necesite.

34. Restauración y regeneración de partes: Diseño modular, poder extraer uno o más canales del rack cuando no se necesiten.

El aumento del volumen del autobús debido al Rack, sin que genere un aumento del gasto de combustible. Esto es:

Mejorar el volumen de un objeto móvil (contradicción 7), sin empeorar gasto energético (contradicción 22), Principios inventivos: 7, 15, 13, 16.

7. Anidación: no aplicable en nuestra solución.

15. Dinamicidad: Diseño modular en intercambiable.

13. Inversión: Colocar bicicletas acostadas, no apoyar las bicicletas en los cauchos.

16. Acción parcial o sobrepasada: no aplicable en nuestra solución.

El aumento del área del autobús debido al Rack, sin que genere mayor dificultad para estacionarlo. Esto es:

Mejorar área de un objeto fijo(contradicción 6), sin empeorar facilidad de uso (Contradicción 33). Principios inventivos: 16, 4.

16. Acción parcial o sobrepasada: no aplicable en nuestra solución.

4. Asimetría: Diseño asimétrico para permitir maniobrabilidad.

El aumento de los esfuerzos del autobús debido al Rack y las bicicletas, sin que acorte la vida útil del mismo. Esto es:

Mejorar peso de un objeto móvil (Contradicción 1), sin empeorar vida útil de un objeto móvil (Contradicción 15). Principios Inventivos: 5, 34, 31, 35.

5. Combinación: se podría incluir el rack de fábrica unido al bus, no aplica en nuestro caso.

34. Restauración y regeneración de partes: Diseño modular, poder extraer uno o más canales del rack cuando no se necesiten o después de usados.

31. Uso de material poroso: se pudiera usar un material polímero poroso para construir el cuerpo del rack.

35. transformación de los estados físicos y químicos de un objeto: diseño flexible del Rack.

El aumento de las vibraciones del autobús debido al Rack y las bicicletas, sin que acorte la vida útil del mismo. Esto es:

Mejorar intensidad de vibraciones (Contradicción 10) sin empeorar vida útil de un objeto móvil (Contradicción 15). Principios inventivos: 19, 2.

2. Extracción: Rack removible (cuando no se necesita).

19. Acción Periódica: No aplicable en nuestra solución.

Bio mimetismo

En este paso se trabaja en sub-funciones, se busca una manera en que la naturaleza realiza esa acción.

Como los marsupiales protegen a las crías mediante la bolsa.

Los ganchos del cadillo, para sostener las bicicletas.

La rémora se pega a los animales grandes para utilizarlos de medio de transporte.

Las plantan utilizan simetrias para sus ramas.
Aprovechando, de esta manera, el espacio

La manera como las bromelias se adhieren a otras plantas a través de las raíces

Como los sapos llevan sus huevos para protección.

Analogías forzadas

Se toman objetos comúnes, que no estén relacionados con el objeto a diseñar, y se busca como se puede asemejar, o la manera en que resolvieron ciertos inconvenientas que puedan ser aplicados al problema.

Lámpara:

Diseño cuadrado o rectangular.

Estructura metálica rígida.
Se optimizó un diseño conocido.
Económico y bajos costos de producción.
Las maneras de unir piezas, son hay soldaduras, se encajan y doblan para disminuir costos.

Escritorio:

Estructura rígida.
La manera como son utilizados los tubos para la estructura o esqueleto del escritorio.
No sólo es funcional, tiene también estilo. Atractivo a la vista. Causa sensaciones.
Resistencia para sostener y mantener objetos "pesados".

Libro:

La manera de ordenar las hojas: agrupan cierta cantidad de hojas, las aseguran entre ellas y luego, agrupando varios paquetes, se forma el libro.
La utilización de una portada y contraportada para la protección de las hojas.

Mapa mental

Aquí se resume todo lo q se obtuvo anteriormente, no hay nada nuevo. Es una manera de observar fácilmente todo lo que surgió en la generación de ideas.

Evaluación de ideas

En esta etapa se busca filtrar las ideas que surgieron en pasos anteriores, buscar las más factibles, nuevas ideas, o las que tengan mayores posibilidades a ser utilizadas.

Filtrado 1

Se toma el brain storming, y aplicando criterios ingenieriles, se descartan ideas de poca factibilidad, quedando solo aquellas con posibilidades a ser utilizadas.

Filtrado 2

Se toman las ideas que quedaron del paso anterior, y se colocan en un cuadro como el que se muestra a continuación.

De esta cantidad de opciones se seleccionaron una serie de combinaciones de las cuales nos quedamos con las mejores 4, y de estas se seleccionó la mejor. Se utilizó un código para facilitar el trabajo, las funciones tienen números romanos, las sub-funciones tiene letras, y las opciones estan numeradas.

estas selecciones son:

Filtro 3.

Luego de este paso se concluye que la opción más viable es el proyecto 3.

Investigación

Luego de haber generado las ideas, se procedió a investigar que tipo de autobuses habían en la universidad para poder determinar a qué unidades aplicaríamos nuestro diseño.

Los Siguientes datos se refieren a las estadísticas de ambas sedes en conjunto.

En la Universidad simón Bolívar se utilizan unidades de autobús propias y contratadas, por facilidad de aplicación nuestro diseño solo se tomará en cuenta las unidades que pertenecen a la USB.

Unidades	Propiedad
39	Autobuses Contratados
37	Autobuses Pertenecen a la USB

Las Unidades de la USB se distribuyen de la siguiente manera:

Número	MARCA	Puestos
2	MERCEDES BENZ	48
5	IVECO	26
7	ENCAVA Grande Viejos	63
5	ENCAVA Pequeños Viejos	32
1	BluBird	72
1	GAGO	54
2	CHEVROLET	26
7	ENCAVA Grande Nuevos	63
5	ENCAVA Pequeño Nuevos	32

POBLACIÓN DE USUARIOS:

Según las estadísticas de la Dirección de Servicios de la Universidad Simón Bolívar, en las dos sedes un promedio de 8239 estudiantes utilizan el servicio, lo que representa el 68% del total de la matrícula.

CONCLUSIONES INVESTIGACIÓN

SELECCIÓN DE BUSES:

Se tomaron las medidas de la mayoría de los modelos de autobuses, debido a sus buenas condiciones, su informidad de dimensione en el chasis y altura entre el parachoque-parabrisa se escogieron las unidades ENCAVA, las cuales suman en total 24 (14 grandes y 10 pequeñas), lo cual representa el 32% de los buses que utiliza la universidad.

DIMENSIONES BUSES USB:

	Puestos	Ancho [m]	Distancia entre vigas chasis	Altura Pavimento parachoque	Altura pavimento parabrisa	Altura parachoque parabrisa
ENCAVA Grande Nuevos	63	2,4	0,86	0,45	1,6	1,15
ENCAVA Grande Viejos	63	2,4	0,86	0,45	1,6	1,15
ENCAVA pequeño	32	2,2	0,74	0,45	1,6	1,15

La Longitud total del ENCAVA grande es 12 metros y la del pequeño 8 metros.

Estos autobuses transportan en promedio 2602 usuarios al día a amabas sedes.

SOLUCIÓN PROPUESTA:

UNIDADES	MARCA	Capacidad Racks	Capacidad Bicicletas	Número de Viajes promedio	Bicicletas totales
14	ENCAVA Grandes	2	6	4	336
10	ENCAVA Pequeños	1	3	4	120
				TOTAL	456

Harían falta construir 38 Racks, estos podrían transportar en total 456 bicicletas al día, lo que representa el 17,5 % de los usuarios de esas unidades.

Traducir especificaciones

Luego de hacer las investigaciones y la búsqueda de información, se delimitan las especificaciones.

Funcionales

Número de bicicletas: 6 bicicletas.

Tipo de bicicletas: bicicletas de adulto, todo tipo (montañera, carrera, ciudad).

Tolerancias: que permita transportar por lo menos una bicicleta de cada tipo.

Régimen de trabajo: alternante (máximo 6 horas diarias a carga completa).

Ancho estimado: 2m

Largo estimado: 1m (cumpliendo con la NORMA COVENIN 14m de longitud máxima).

Ángulo inferior de visión mínimo: 25 grados (NORMA COVENIN).

Peso máximo: 20kg estructura, 60kg en bicicletas.

Debe poder acoplarse a los autobuses modelo ENCAVA de la universidad.

Condiciones de ambiente y entorno

Fabricación: que sea construida con procesos de fabricación sencillos, que puedan ser conseguidos en los laboratorios de la universidad (fresadora, torno, cortadora, dobladora, soldadura, etc).

Materiales: que puedan ser conseguidos en el mercado nacional.

Operacion nominal: 3 bicicletas.

Tiempo de montaje de cada bicicleta: 1 minuto.

Tipo de montaje: asistido por el usuario.

Condiciones ambientales:

Humedad: alta humedad (hasta 100%)

Soleado, salitre.

Resistencia a corrosión ante productos quimicos presentes en carros: grasa, aceite, refrigerante.

Interfaz usuario: Poco esfuerzo (capaz de ser realizado por mujeres)

Vida de servicio: 15 años. Con buen mantenimiento.

Mantenimiento: bajo.

Plazo de entrega: que pueda ser realizado el prototipo en un trimestre.

Tiraje: 38 racks de 3 bicicletas.

Costo: que sea competitivo con los costos del mercado.

Investigación

Luego de haber generado las ideas, se procedió a investigar que tipo de autobuses habían en la universidad para poder determinar a qué unidades aplicaríamos nuestro diseño.

Los Siguientes datos se refieren a las estadísticas de ambas sedes en conjunto.

En la Universidad simón Bolívar se utilizan unidades de autobús propias y contratadas, por facilidad de aplicación nuestro diseño solo se tomará en cuenta las unidades que pertenecen a la USB.

Unidades	Propiedad
39	Autobuses Contratados
37	Autobuses Pertenecen a la USB

Las Unidades de la USB se distribuyen de la siguiente manera:

Número	MARCA	Puestos
2	MERCEDES BENZ	48
5	IVECO	26
7	ENCAVA Grande Viejos	63
5	ENCAVA Pequeños Viejos	32
1	BluBird	72
1	GAGO	54
2	CHEVROLET	26
7	ENCAVA Grande Nuevos	63
5	ENCAVA Pequeño Nuevos	32

POBLACIÓN DE USUARIOS:

CONCLUSIONES INVESTIGACIÓN

SELECCIÓN DE BUSES:

DIMENSIONES BUSES USB:

	Puestos	Ancho [m]	Distancia entre vigas chasis	Altura Pavimento parachoque	Altura pavimento parabrisa	Altura parachoque parabrisa
ENCAVA Grande Nuevos	63	2,4	0,86	0,45	1,6	1,15
ENCAVA Grande Viejos	63	2,4	0,86	0,45	1,6	1,15
ENCAVA pequeño	32	2,2	0,74	0,45	1,6	1,15

La Longitud total del ENCAVA grande es 12 metros y la del pequeño 8 metros.

Estos autobuses transportan en promedio 2602 usuarios al día a amabas sedes.

SOLUCIÓN PROPUESTA:

UNIDADES	MARCA	Capacidad Racks	Capacidad Bicicletas	Número de Viajes promedio	Bicicletas totales
14	ENCAVA Grandes	2	6	4	336
10	ENCAVA Pequeños	1	3	4	120
				TOTAL	456

Harían falta construir 38 Racks, estos podrían transportar en total 456 bicicletas al día, lo que representa el 17,5 % de los usuarios de esas unidades.

Traducir especificaciones

Luego de hacer las investigaciones y la búsqueda de información, se delimitan las especificaciones.

Funcionales

Número de bicicletas: 6 bicicletas.

Tipo de bicicletas: bicicletas de adulto, todo tipo (montañera, carrera, ciudad).

Tolerancias: que permita transportar por lo menos una bicicleta de cada tipo.

Régimen de trabajo: alternante (máximo 6 horas diarias a carga completa).

Ancho estimado: 2m

Largo estimado: 1m (cumpliendo con la NORMA COVENIN 14m de longitud máxima).

Ángulo inferior de visión mínimo: 25 grados (NORMA COVENIN).

Peso máximo: 20kg estructura, 60kg en bicicletas.

Debe poder acoplarse a los autobuses modelo ENCAVA de la universidad.

Condiciones de ambiente y entorno

Fabricación: que sea construida con procesos de fabricación sencillos, que puedan ser conseguidos en los laboratorios de la universidad (fresadora, torno, cortadora, dobladora, soldadura, etc).

Materiales: que puedan ser conseguidos en el mercado nacional.

Operacion nominal: 3 bicicletas.

Tiempo de montaje de cada bicicleta: 1 minuto.

Tipo de montaje: asistido por el usuario.

Condiciones ambientales:

Humedad: alta humedad (hasta 100%)

Soleado, salitre.

Resistencia a corrosión ante productos quimicos presentes en carros: grasa, aceite, refrigerante.

Interfaz usuario: Poco esfuerzo (capaz de ser realizado por mujeres)

Vida de servicio: 15 años. Con buen mantenimiento.

Mantenimiento: bajo.

Plazo de entrega: que pueda ser realizado el prototipo en un trimestre.

Tiraje: 38 racks de 3 bicicletas.

Costo: que sea competitivo con los costos del mercado.

Gantt

Esta etapa es lo primero que se hace en un diseño, pero debido a la estructura del curso, en este diseño se coloca en este momento, luego de conocer el tiempo que toma cada uno de los pasos. Consiste en establecer tiempos de ejecución del proyecto, desde el inicio hasta la finalización del mismo. Incluye las horas de trabajo de cada uno de los miembros del equipo con sus respectivos salarios.

Gasto en recursos

Gastos del proyecto

Solución Propuesta

Se decidió colocar 2 Racks idénticos para las unidades ENCAVA grande y uno para las unidades ENCAVA pequeña. El Diseño de todos los Rack es el mismo para facilidad de construcción.

Largo del Rack: por las medidas realizadas en los autobuses, el rack pude medir máximo 1 metro de longitud, con esta condición se cumple la Norma COVENIN de transito respecto a la máxima longitud del bus, ya que el ENCAVA mide 12 metros más 2 metros adicionales (uno para cada rack) = 14 metros.

Además se comprobó con medidas experimentales que 1 metro de largo es suficiente para almacenar 3 bicicletas en cada Rack.

Condición del ángulo:

Para cumplir la condición del mínimo ángulo inferior de visión del conductor se utilizó un análisis de trigonometría:

El alto máximo del Rack se fijó en 1 metro, ya que coincide a la altura estándar de una bicicleta.

A partir del triángulo obtenido y fijando el ángulo a = 25º para que cumpla con la norma COVENIN se despejó x= 0,4 m.

Para esa longitud no se pueden colocar tres bicicletas.

Si x= 1m, la cual es la longitud necesaria para almacenar tres bicicletas, entonces el ángulo a = 18º.

Ese valor del ángulo incumple con la norma COVENIN, sin embargo debido a que el Rack es una estructura tubular y no maciza, el conductor sigue teniendo visibilidad, aunque no óptima. Se escoge el valor de longitud de 1 metro para el diseño.

Diseño final

En esta parte se muestra el diseño final al que se llegó luego de seguir toda la metodología mostrada en clase.