Diseño de una lavadora a pedal

Diseño de una lavadora económica a pedal

Carla Aliaga Valladares, Carlos Castillo Rojas, Henry Aldecoa, Omayra Segura Padilla.
Asignatura: Ingeniería del producto
Facultad de Ingeniería Industrial y de Sistemas
Escuela Profesional de Ingeniería Industrial
Universidad Nacional de Ingeniería


Resumen

El producto propuesto está dirigido a personas de recursos limitados que no poseen electricidad y que no pueden adquirir una lavadora, en nuestro caso los pobladores de la Cooperativa de vivienda Ramiro Prialé en Ate Vitarte. Las madres de familia pertenecientes a esta cooperativa, se ven en la situación de pasar varias horas al día lavando la ropa en condiciones poco ergonómicas y exponiendo su salud. Entonces, la giradora se presenta como una alternativa ventajosa y de costo mínimo. Su funcionamiento está basado en la fuerza de torque generada por un sistema epicicloidal, el cual recibe la fuerza transmitida por el pedal a través de un sistema de engranajes. El accionamiento se da por pedaleo.
El resultado de este proyecto fue la confirmación de la mejora de las condiciones a las que las madres estaban expuestas durante la actividad de lavado.

Abstract
The proposed product is aimed at people with limited resources who do not have electricity and who can't afford a washing machine, in our case the residents of La Cooperativa de Vivienda Ramiro Prialé in Ate Vitarte. Mothers belonging to the cooperative, are in the position to spend several hours a day washing clothes in pour ergonomic conditions and exposing their health. Then La giradora is presented as an advantageous alternative and minimum cost. Its operation is based on the strength of torque generated by an epicyclic system, which receives the force transmitted by the pedal through a gear system. The necessary energy is given by the drive pedal.
The result of this project was to confirm the improvement of the conditions to which mothers were exposed during laundering activity.

Introducción

El diseño y desarrollo de nuevos productos es un proceso que se desarrolla básicamente entre dos momentos, cuando una idea surge para satisfacer una necesidad detectada y cuando se lleva a cabo la materialización física de la misma en un artefacto, producto o mecanismo. Es un proceso complejo que considera factores como calidad, funcionalidad, novedad, costes, estrategias, precio de venta, distribución, entre otros; sin embargo, es fundamental para el desarrollo social, comercial y científico-tecnológico de la sociedad. En este contexto, el curso Ingeniería del producto trata de abarcar los puntos mencionados pero con un enfoque más cercano al aspecto social, es decir que el desarrollo de productos tiene el fin de generar una utilidad que permita solucionar problemas del quehacer cotidiano, brindar alternativas económicas a grupos humanos de bajos recursos y proponer formas innovadoras de realizar una tarea.

Presentación del problema

La problemática principal que se busca resolver con este proyecto es la mejora de las condiciones de lavado de las madres de familia de la Cooperativa de Vivienda Ramiro Prialé, cuyos procedimientos de lavado de ropa son rudimentarios (lavado a mano) sometiéndolas a condiciones incómodas y de extremo cansancio, entonces hablamos de una mejora en el aspecto ergonómico.
Por otro lado también tenemos la dimensión económica, ya que debido a los bajos recursos de los pobladores de esta comunidad y a la limitación que tienen de electricidad, no pueden adquirir una lavadora comercial, entonces la giradora se presenta como alternativa cuyo costo/beneficio es grande.
Finalmente, estas mejoras tienen consecuencias positivas en la calidad de vida de los pobladores, permitiéndoles solucionar el problema de lavado haciendo uso de tecnología básica pero eficiente, innovadora y sobretodo económico.




Figura Nº01: Se aprecia las condiciones poco ergonómicas del lavado a mano.


En cuanto a la solución propuesta se puede decir que las principales limitaciones que se encontraron fue en la construcción del mismo, la ubicación de todos los componentes.

Descripción de la solución

La lavadora a pedal basa su funcionamiento en la multiplicación de la fuerza de torque generada por un sistema de epicicloidal (la caja). Esta fuerza de torque origina el movimiento rotatorio del sistema. La energía utilizada para este fin tiene su origen en la fuerza mecánica generada por el usuario y transmitida al sistema de engranajes por medio de un pedal.
Morfológicamente está compuesto por un cilindro externo que es la carcasa de la giradora y a su vez contendrá el agua, el plato contenedor de las hélices que será fundamental en la función de lavado, la caja que contiene el sistema planetario de engranajes propuesto como opción multiplicadora de la velocidad de giro, el sistema de pedaleo que transmitirá la fuerza de pedaleo del usuario, la tapa asiento sobre la cual el usuario se sentará. El accionamiento del producto comienza con el pedaleo del usuario quien se sienta sobre la giradora, esta fuerza se transmite a la caja a través del sistema de pedaleo, seguidamente la fuerza será transmitirá de la caja al plato contenedor de hélices, quien finalmente generará el torque necesario para el lavado.



Figura Nº02: Construcción de la giradora.







Figura Nº03: Giradora en funcionamiento





Figura N°04: Análisis funcional de la giradora

A continuación se presenta un resumen de las diferencias entre el producto propuesto y una lavadora comercial:

Resultados

Considerando:
W= velocidad angular
V= velocidad tangencial
v1=290mm/seg
r=28 mm
Reemplazando w1=10.35 rad/seg
i=n2n1=2
Reemplazando n2= 20.71 rad/seg
El engranaje 2 estará conectado al porta satélites con un eje lo que permitirá tener la misma velocidad angular.
Determinación de la máxima velocidad de biela
u=V(sin ±1/2rIsin2 )
Para:
=82°
I = Longitud de la biela = 196 mm.
R = radio de la manivela = 28 mm
N = 55 golpes por minuto o RPM de la excéntrica
u=55*2*2860(sin82+12*28196*sin2*82)
u = 290 mm/seg.

El porta satélites tendría misma velocidad n2= 197.4 r.p.m.
Relación de engranajes en los sistemas conducidos
rpm conductor=N dientes conducidorpm conducido=N dientes conductor=13
Reemplazando:
Rpm conductor: 197.4 r.p.m
Rpm conducido = 592.2 r.p.m.

Figura Nº04: Esquema funcional de la giradora

GIRADORA
Capacidad de ropa
3 kg
Agua a usar
10L
Numero de RPM
592 RPM







Capacidad de ropa
De la visita de campo realizada, se obtuvo que la capacidad promedio de prendas a lavar por los habitantes era entre 11 y 15 prendas. Lo que resultaría aproximadamente 3 kg de ropa, para este requerimiento se necesitaría una capacidad de 10 L.

Peso del usuario
Debido a que uno de los requisitos de funcionamiento de la giradora es que el usuario este sentado sobre el sistema, se considerará el peso de estos como condición de soporte y diseño de la base. Alrededor de 60 kg.

Características corrosivas del agua con detergente.Los detergentes son productos de limpieza potentes que pueden contener ácidos, álcalis o fosfatos fuertes, por lo que es necesario utilizar materiales que tengan resistencia a estas condiciones

Conclusiones

La giradora, usa el principio de multiplicación de la fuerza de torque para provocar la turbulencia dentro del tambor con poco esfuerzo mecánico proporcionado.

Es un sistema que en base de energía limpia.

Es un equipo apropiado para ser utilizado por las familias de escasos de recursos y baja calidad de vida, la giradora es una solución a sus problemas ergonómicos de lavado tradicional.

La fabricación de una giradora no es costosa y muy sencilla, por lo que una fabricación en grandes cantidades reduciría aún más su costo.

La giradora optimiza el uso del agua, siendo este
un recurso escaso del público objetivo.

La giradora tiene por objetivo sensibilizar al usuario la preocupación por el cuidado de los recursos renovables.

La giradora es una solución innovadora a problemas coyunturales que atraviesan los pueblos jóvenes, que tiene como objetivo incentivar que otros grupos de trabajo propongan soluciones similares a otros problemas similares.

Bibliografía

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ANEXOS

Diagrama de Operaciones