Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica Línea de Investigación, Innovación y Desarrollo Tecnológico XXVI MUESTRA DE MÁQUINAS Y PROTOTIPOS DISEÑO DE UN BICITAXI MÁS FUNCIONAL María Camila Escobar Alarcón Kalenia Márquez Flórez Fabio Andrés Mora Díaz Bogotá D.C., junio de 2010

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 CLIENTE Vehículo más ligero. Un mejor sistema de frenos Sistema de transmisión con posibilidad de realizar cambios Mejoramiento de la suspensión trasera. Espaldar para el conductor. Barra de seguridad en la zona de los pasajeros Capacidad de llevar carga encima y maletero. Freno de parqueo. Cubrimiento al conductor en caso de sol o lluvia. Piso de lámina y con escalón para los pasajeros. Llantas resistentes. Diseño aerodinámico y agradable a la vista. Luces delanteras, traseras y direccionales, pito, espejos y reflectivos. Ergonómico.

ANÁLISIS DE LA COMPETENCIA Modelo Suba: Modelo Con carpa: Modelo Sin carpa: Suspensión delantera y trasera Carpa para pasajeros y parcial para el conductor Resiste carga en la carpa Pasajeros aislados Espaldar conductor Protege al conductor de la lluvia y el sol Freno más cómodo Cómodo para el pasajero No tiene suspensión No tiene carpa para el conductor. No tiene suspensión No tiene barra de seguridad para los pasajeros Cómodo para el pasajero Más robusto

ANÁLISIS DE LA COMPETENCIA Modelo con Puerta corrediza : Modelo Ecocab: Suspensión trasera Protege al pasajero del sol y la lluvia Puerta de fácil acceso Escalón de ascenso a la cabina ligero Espalda conductor apoyada Carrocería en fibra de vidrio. Protege al pasajero del sol y la lluvia Espalda conductor apoyada Freno de tambor y de disco. Fuente: http://blogs.nationalgeographic.com/blogs/intelligenttravel/2008/05/free-ecocabs-eh.html

ESPECIFICACIONES DE INGENIERÍA (QFD) Peso <=100 Kg. Precio de venta <$1'800.000 Distancia de frenado, velocidad 12 Km/h 4 m. Comodidad para accionar el freno Muy bueno (subjetivo) Durabilidad de la llanta > 5 meses Cumplimiento de la normatividad 80% Longitud de la carpa < 2,5 m Durabilidad del pedal > 4 meses Distancia desde el suelo hasta el piso de la cabina <= 0,45m Comodidad de la banca Muy buena (subjetivo) Motor incorporado No (binario)

ESPECIFICACIONES DE INGENIERÍA (QFD) Diseño que difunda orgullo Muy bueno (subjetivo) Confort del conductor Bueno (subjetivo) Diseño adaptable 7 / 10 Distancia del piso al techo <=1,9 m Duración de la carga de la batería 8-10 horas Distancia del piso al escalón 0,2 m Número de Cambios en la transmisión > = 2 Eficacia de la amortiguación Freno de parqueo incorporado Si tiene (binario)

DIAGRAMA DE DESCOMPOSICIÓN FUNCIONAL

GENERACIÓN DE CONCEPTOS: VALORACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN GENERADAS Tipos de manubrio Amortiguación: Sistema de Freno: Velocidades: Cambios adelante Cambios atrás Cambios adelante y atrás Cambios 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 Chasis: Carrocería: Bicicleta reclinada, cabina abajo Bicicleta reclinada, cabina arriba Bicicleta clásica, cabina abajo Bicicleta clásica, cabina arriba Curvo con cable Curvo con PVC Aluminio en la zona delantera y curvo Fibra de vidrio Forma elíptica (PVC y Lona)

GENERACIÓN DE CONCEPTOS: VALORACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN GENERADAS Todos 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: Dependiendo del puntaje se escogió cual pasaba y cual no ++ 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) 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 El cliente directo del producto, son los conductores, a quienes se les brinda mejores condiciones laborales y a los usuarios comodidad y seguridad. 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.

ANÁLISIS ECONÓMICO Costos de diseño:$ 300.000 Costos de materiales: $ 994.020 Costos de fabricación y ensamble: $ 733.000 Desperdicios: 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 Alarcón Kalenia Márquez Flórez mcescobara@unal.edu.co Kalenia Márquez Flórez Kmmarquezf@unal.edu.co Fabio Andrés Mora Díaz famorad@unal.edu.co