INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y
ELÉCTRICA INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN
“DISEÑO DE UNA PLATAFORMA GIRATORIA EN ASIENTO DE AUTOMÓVIL PARA PERSONAS
DISCAPACITADAS”
TESIS
QUE PARA OBTENER EL GRADO DE:
INGENIERO EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN
PRESENTAN:
CHACÓN SANTIAGO YAN CARLO HERRERA HERNÁNDEZ MIGUEL ÁNGEL
RODRÍGUEZ CASTELÁN OCTAVIO CESAR
ASESORES:
M. EN C. PEDRO FCO. HUERTA GONZÁLEZ DR. JAIME JOSÉ RODRÍGUEZ RIVAS
MÉXICO D.F. JUNIO 2011
DISEÑO DE UNA PLATAFORMA GIRATORIA EN ASIENTO DE AUTOMÓVIL PARA
PERSONAS DISCAPACITADAS
2
ÍNDICE
CAPÍTULO 1 INTRODUCCIÓN
1.1 OBJETIVO GENERAL………………………………………………………….............4
1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS…………………………………………….……………...4
1.3 JUSTIFICACIÓN………………………………………………………...........................4
1.4 ANTECEDENTES DEL TRABAJO A DESARROLLAR………..…….......................5
1.5 APORTACIONES DEL TRABAJO……………………………………....…………….7
1.6 CONTENIDO DEL TRABAJO…………………………………………….....................8
CAPITULO 2 DESARROLLO DEL SISTEMA MECÁNICO
2.1 DESCRIPCIÓN DE LA PLATAFORMA…………………………………………........9
2.2 DISEÑO DE LA PLATAFORMA……………………………………………...............10
2.3 SELECCIÓN DE LOS ENGRANES………………………………………….......…...20
2.3.1 ENGRANES RECTOS…………………………….….....................................20
2.3.1.1 NÚMERO DE DIENTES…………………..………………………..20
2.3.1.2 MÓDULO…………………………………..……...............................21
2.3.1.3 DIÁMETRO PRIMITIVO………………....……………………….22
2.3.1.4 PASO CIRCULAR……………………….………………………….22
2.3.1.5 ESPESOR DE DIENTES……………………………………………22
2.3.1.6 DIÁMETRO EXTERIOR………………….…………………….....22
2.3.1.7 DIÁMETRO INTERIOR………………………………………...…23
2.3.1.8 PIE DE DIENTE………………………………………………..........23
2.3.1.9 ALTURA DE DIENTE…………………….….………………….....23
2.3.1.10 DIÁMETRO PITCH………………………..……………………...23
2.3.2 MECANISMO PIÑÓN-CREMALLERA…………........................................24
2.3.2.1 VELOCIDAD DE UNA CREMALLERA…....................................25
2.3.3 TORNILLO SIN FIN……………………………….........................................25
2.4 DISEÑO DE LOS ENGRANES EN SOLID WORKS……………………………......27
2.5 SELECCIÓN DE LOS MOTORES……………………………………………………28
2.5.1 POTENCIA MECÁNICA…………………………..……………………..….29
2.5.2 PAR……………...………………………………….…………………………..30
2.5.3 MOTORES DEL PROYECTO……………………………………………….31
2.6 INTEGRACION DEL SISTEMA MECÁNICO……………………………...………33
2.6.1 SIMULACIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DE LA
PLATAFORMA………………………………………………………………………….. ...35
CAPITULO 3 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA ELECTRÓNICO
DISEÑO DE UNA PLATAFORMA GIRATORIA EN ASIENTO DE AUTOMÓVIL PARA
PERSONAS DISCAPACITADAS
3
3.1 CONVERTIDOR DE CD-CD…………………………………………………….....….37
3.2 OPERACIÓN DEL CIRCUITO AL MOTOR……………………………...…...........39
3.3 CONTROL DE INVERSIÓN DE GIRO DE LOS MOTORES……...........................40
3.4 SELECCIÓN DE LOS INTERRUPTORES DE LÍMITE…………………………....41
3.5 SELECCIÓN DEL RELEVADOR LÓGICO…………………………………………43
3.5.1 CONEXIÓN DEL RELEVADOR LÓGICO………………………………...43
3.6 PROGRAMACIÓN…………………………………………………………………......44
CAPITULO 4 RELACIÓN DE COSTOS DEL PROYECTO
4.1 ESTUDIO DE PRE FACTIBILIDAD……………………………………….……...….47
4.1.1 ESTUDIO TECNOLÓGICO………………………………………….……...47
4.1.2 SUMINISTROS…………………………………………………………....…..47
4.1.3 ESTUDIO FINANCIERO………………………………………….…….. ….48
CAPITULO 5 CONCLUSIONES………………………………………………..…………51
GLOSARIO……………………………………………………………………………….....52
BIBLIOGRAFÍA…………………………………………………………………………….54
ANEXOS……………………………………………………………………………………..55
DISEÑO DE UNA PLATAFORMA GIRATORIA EN ASIENTO DE AUTOMÓVIL PARA
PERSONAS DISCAPACITADAS
4 Capítulo 1
CAPÍTULO 1
INTRODUCCIÓN
En este capítulo se describen los objetivos principales del proyecto realizado, se muestra
una justificación de los motivos por el cual el enfoque al mismo, los antecedentes
históricos, que datan de los avances existentes a la fecha, de los sistemas y tecnología que
hay actualmente en base al proyecto realizado y las aportaciones al trabajo terminal.
1.1 OBJETIVO GENERAL
Diseño de una plataforma giratoria que permita posicionar un asiento de automóvil para
que pueda facilitar el ascenso y descenso de personas discapacidad.
1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Facilitar el traslado en automóvil de personas con algún tipo de discapacidad.
Evitar lastimar y agravar más la lesión de la persona discapacitada.
Evitar lesiones a personas encargadas de cuidar y trasladar a dichas
personas.
Hacer un sistema de control que esté al alcance de toda persona que le es difícil
entrar y salir de un vehículo.
Implementar una base giratoria accionada por un motor de CD
Controlar el asiento para que dé un giro de 90° a la derecha y 90° a la izquierda
Adaptar el proyecto en un automóvil económico que esté al alcance de
personas de bajos recursos.
1.3 JUSTIFICACIÓN
Los mexicanos con algún tipo de discapacidad suman cerca de 1, 800,000 personas. El
Consejo Nacional para Prevenir la Discriminación (CONAPRED) reporta años de
retraso. El transporte de las personas discapacitadas en México, como en muchos
países, es otro problema que espera una solución. En nuestro país este sector está mal
atendido en cuestión de transporte, principalmente en el área con nivel económico bajo.
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PERSONAS DISCAPACITADAS
5 Capítulo 1
Después de que el gobierno ha hecho implementaciones para personas con
discapacidad en el transporté público estos han fallado por la falta de cultura en
nuestro país y la discriminación hacia estas personas, se pensó en hacer un medio de
transporte en el cual las personas discapacitadas contaran con un transporte cómodo
donde no corran en riesgo como agravar más su problema o sufrir alguna lesión, por
este motivo se investigó como se trasladaban las personas discapacitadas y que sector
estaba más descubierto, la investigación dio como resultado que el sector más
descubierto es la clase baja, el siguiente paso fue investigar qué tipo de vehículo era el
más económico y utilizado por este grupo de gente, y el automóvil que arrojo dicha
investigación fue el tipo sedán, por ello nos enfocaremos en el modelo Tsuru por ser
uno de los más comunes y económicos en el mercado. [1]
1.4 ANTECEDENTES DEL TRABAJO A DESARROLLAR
La silla de ruedas fue creada especialmente para personas minusválidas. La primera
patente sobre una silla de ruedas data de 1869, como se indica en la fig. 1.1. Se trataba
de un modelo bianual impulsado por ruedas traseras. Al poco tiempo surgieron
nuevos modelos de tres ruedas, cuatro ruedas, eléctricas, esta se fue adaptando según la
necesidad de las personas [2]
Fig. 1.1 Silla de ruedas
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PERSONAS DISCAPACITADAS
6 Capítulo 1
El sillón de transferencia como se indica en la fig. 1.2, fue implementado en camionetas,
esto se hizo para que las personas minusválidas giraran sobre él para desplazarse fuera del
vehículo.
Fig. 1.2 Sillón de transferencia implementado en camioneta
La rampa sencilla para camioneta es utilizada para poder subir la silla de ruedas sin tener
que bajar a la persona discapacitada de la misma, en la fig. 1.3 se muestra el diseño.
Fig. 1.3 Rampa sencilla para camioneta
La plataforma de doble brazo tiene la misma finalidad que la fig. 1.3, la diferencia entre
ambos diseños es que la fig. 1.4 tiene implementado un sistema mecánico.
Fig. 1.4 Plataforma de doble brazo
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PERSONAS DISCAPACITADAS
7 Capítulo 1
Transporte público para discapacitados. Se implementó una rampa de doble brazo que le
ayudara a personas discapacitadas a utilizar el transporte público como se muestra en la fig.
1.5, este sistema no fue de mucha utilidad ya que no dio el resultado esperado.
Fig. 1.5 Transporte publico
Grúa elevadora de sillas de ruedas. Fue implementado solo en camionetas su costo es muy
elevado, tiene como finalidad guardar la silla de ruedas una vez que la persona
discapacitada se introduzca en el vehículo como se muestra en la fig. 1.6.
Fig. 1.6 Grúa elevadora de silla de ruedas
1.5 APORTACIONES DEL TRABAJO
Este trabajo tiene como propósito, implementar la automatización del asiento de tal modo
que cumpla con las expectativas requeridas por el usuario tales como son: Tela especial
para un buen desplazamiento, un motor en el mecanismo, un relevador electrónico marca
ABB, una plataforma que permita girar el asiento 90° hacia la derecha y 90° hacia la
izquierda.[2]
DISEÑO DE UNA PLATAFORMA GIRATORIA EN ASIENTO DE AUTOMÓVIL PARA
PERSONAS DISCAPACITADAS
8 Capítulo 1
1.6 CONTENIDO DEL TRABAJO
Se implementa a un automóvil tipo sedán (TSURU), en él se modifica el asiento del
copiloto, y opere de la siguiente forme: El asiento se montara en una plataforma que nos
permita girar 90° a la derecha y 90° a la izquierda, esto se hará por medio de un motor
reductor y un relevador electrónico programado es controlado como se desea, para que el
asiento salga del vehículo el operador oprime un botón de seguridad o desbloqueo , el
usuario discapacitado abre la puerta y el asiento sale, el cinturón tiene que ser abrochado
para que el asiento se guarde, para poder salir el cinturón deberá estar desabrochado de
esta forma el usuario hará un esfuerzo menor para entrar al automóvil.
A continuación se muestra una imagen que nos mostrara el tipo de discapacidad a que está
enfocado el prototipo a implementar en el asiento del automóvil. [2]
Fig. 1.7 Pérdida o discapacidad Fig. 1.8 Pérdida o discapacidad
Temporal de una extremidad inferior temporal inferior a la rodilla.
Fig. 1.9 Pérdida o discapacidad
De dos miembros inferior
DISEÑO DE UNA PLATAFORMA GIRATORIA EN ASIENTO DE AUTOMÓVIL PARA
PERSONAS DISCAPACITADAS
9 Capítulo 2
CAPÍTULO 2
DESARROLLO DE SISTEMA MÉCANICO
Para el desarrollo del sistema mecánico, se diseñaron algunos mecanismos los cuales
permiten el giro de la plataforma, cabe destacar que en algunos casos la selección implico
algunos cálculos, los cuales se mencionan en el desarrollo del capítulo, así también se
muestran las piezas de diseño en Solid Works para la simulación del proyecto.
2.1 DESCRIPCIÓN DE LA PLATAFORMA
La Fig 2.1 describe el funcionamiento de la plataforma, es decir la forma en la que esta
opera para el ascenso de las personas.
ASCENSO
OPRIMIR BOTÓN DE SEGURIDAD O DESBLOQUEO
ABRIR LA PUERTA PARA QUE EL ASIENTO SALGA EL
CINTURÓN TIENE QUE ESTAR DES-ABROCHADO
SENTAR A LA PERSONA Y ABROCHAR CINTURÓN DE
SEGURIDAD
EL ASIENTO ENTRA Y SE PUEDE CERRAR LA PUERTA
2.1 Diagrama de bloques del funcionamiento de la plataforma para ascenso
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PERSONAS DISCAPACITADAS
10 Capítulo 2
La Fig 2.2 describe la manera en que la plataforma opera para el descenso de las peersonas
DESCENSO
ABRIR LA PUERTA PARA QUE EL ASIENTO SALGA EL
CINTURÓN TIENE QUE ESTAR DES-ABROCHADO
EL ASIENTO SALE Y LA PERSONA PUEDE SALIR DEL
VEHÍCULO
2.2 Diagrama de bloques del funcionamiento de la plataforma para
descenso
2.2 DISEÑO DE LA PLATAFORMA
El diseño se basó en el funcionamiento y diseño de algunos tornos, estas máquinas tienen
una estructura hueca en donde se coloca su mecanismo, de tal modo que reduce el espacio
que ocupa, este diseño fue el más viable para colocarse en el vehículo propuesto.
El diseño se simuló, utilizando los programas Auto Cad y Solid Works, en ellos se realizó
pieza por pieza tomándose las medidas reales del automóvil acotadas en (mm).
Después de realizar las piezas en Solid Works se explica pieza por pieza llevando el mismo
orden que se va a llevar a la hora de ensamblar.
DISEÑO DE UNA PLATAFORMA GIRATORIA EN ASIENTO DE AUTOMÓVIL PARA
PERSONAS DISCAPACITADAS
11 Capítulo 2
De la figura 2.3 a) hasta la figura 2.3 d) se describe como fue realizada la base de la
plataforma en el programa Solid Works, la base está diseñada de acuerdo a la estructura
que tiene el vehículo, el extruido que tiene se realizó con el fin de fijar la plataforma del
mismo modo en que están los asientos, el extruido cilíndrico es la base de la flecha.
Fig. 2.3 a) Medidas laterales de la base Fig. 2.3 b) Cortes que permiten asegurar
Fig. 2.3 c) Medidas del extruido cilíndrico Fig. 2.3 d) Pieza terminada en Solid
Works
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PERSONAS DISCAPACITADAS
12 Capítulo 2
La figura 2.4 a) y la figura 2.4 b) muestran el diseño de la tapa, la cual va a ir entre la base
cilíndrica y la flecha está hecha de un material que se le conoce como chapa de teflón, su
función es impedir la fricción entre metales y por ende tiende a tener un mejor
funcionamiento al momento del giro.
Fig. 2.4 a) Medidas de la tapa Fig.2.4 b) Pieza terminada en Solid Works
De la figura 2.5 a) hasta la figura 2.5 d) se describe el valero que va dentro del cilindro de
la base, este permitira que la flecha gire con mas facilidad y al mismo tiempo evita la
friccion de los metales.
Fig 2.5 a) Medidas de diametro y grosor Fig. 2.5 b) Numero de rodemientos
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PERSONAS DISCAPACITADAS
13 Capítulo 2
Fig. 2.5 c) Radios y distancias Fig. 2.5 d) Pieza terminada en Solid Works
De la figura 2.6 a) hasta la figura 2.6 c) se describe el diseño de la flecha, la cual va a servir
como soporte de la tapa de la plataforma esta va a llevar una perforacion en la parte
superior para asegurar con un perno la tapa y la flecha.
Fig. 2.6 a) Diametro de la flecha Fig.2.6 b) Altura y perforacion
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PERSONAS DISCAPACITADAS
14 Capítulo 2
Fig. 2.6 c) Flecha terminada en Solid Works
De la figura 2.7 a) hasta la figura 2.7 d) se describe la adaptacion que lleva el motor para
colocar el sin fin con esto sea completa el mecanismo que hara el movimiento deseado de la
plataforma.
Fig. 2.7 a) Circunferencia y número Fig 2.7 b) Perforacion para sujetar la
flecha del motor
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PERSONAS DISCAPACITADAS
15 Capítulo 2
Fig 2.7 c) Medidas de perforacion Fig 2.7 d) pieza terminada en
Donde entra la flecha del motor Solid Works
De la figura 2.8 a) hasta la figura 2.8 d) se describe la tapa de la plataforma como ya se
habia comentado se ensambla en la parte superior de la flecha, en la tapa se colocara los
rieles del sillon y se coloca el segundo motor para hacer el segundo movimiento que
realiza la plataforma.
Fig. 2.8 a) Medidas base de la Fig 2.8 b) Medidas del cilindro donde
estructura se coloca la flecha
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PERSONAS DISCAPACITADAS
16 Capítulo 2
Fig. 2.8 c. Medidas de la perforación Fig. 2.8 d) Pieza terminada
de donde se asegura la base con la en Solid Works
flecha
De la figura 2.9 a. hasta la figura 2.9 c. se describe una lamina que se coloca en la parte de
baja del asiento, el motivo por el cual se pone dicha placa es con el fin de colocar en ella
una cremallera que junto con el motor y el engrane haran el movimiento del asiento hacia
atrás y hacia delante.
Fig. 2.9 a) Medidas de la placa Fig. 2.9 b) Medidas del corte donde va la
cremallera
DISEÑO DE UNA PLATAFORMA GIRATORIA EN ASIENTO DE AUTOMÓVIL PARA
PERSONAS DISCAPACITADAS
17 Capítulo 2
Fig. 2.9 c) Pieza terminada en Solid Works
2.3 SELECCIÓN DE LOS ENGRANES
Para la selección de los engranes de la plataforma se desarrollaron algunos cálculos como el
numero de dientes el diámetro primitivo o el paso circular que se enuncian a continuación
para los tres tipos de engranes usados en el proyecto.
2.3.1. ENGRANES RECTOS
Los engranajes rectos son el tipo de engranaje más simple que existe, se utilizó
generalmente para dar movimiento a la plataforma, sus características son las sig.
Fig. 2.10 Características de los engranes rectos
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PERSONAS DISCAPACITADAS
18 Capítulo 2
2.3.1.1 NÚMERO DE DIENTES
El número de dientes que se simboliza con la letra (Z). No debe estar por debajo de 18
dientes cuando el ángulo de presión es 20º ni por debajo de 12 dientes cuando el ángulo de
presión es de 25º. Para el caso del proyecto se define mediante un estándar a 24 dientes en
base a las características del tornillo sin fin, el ángulo de presión y las normas ANSI
AGMA para el cálculo de engranes.[3]
2.3.1.2 MÓDULO
El modulo (M) del engrane es la característica de magnitud, que se tiene en la relación
entre la medida del diámetro primitivo, expresado en milímetros y el número de dientes del
engrane. El valor del módulo se fija mediante cálculo de resistencia de materiales en virtud
de la potencia a transmitir y en función de la relación de transmisión que se establece, esta
normalizado en base a la siguiente tabla que relaciona el numero de dientes del engrane.[3]
Tabla 2.1 Relación entre el numero de dientes y el módulo de un engrane
2.3.1.3 DIÁMETRO PRIMITIVO
El diámetro primitivo (Dp) es la circunferencia a lo largo de la cual engranan los dientes.
Con relación a la circunferencia primitiva se determinan todas las características que
definen los diferentes elementos de los dientes de los engranajes y viene dado bajo la
siguiente expresión.[3]
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PERSONAS DISCAPACITADAS
19 Capítulo 2
Diámetro primitivo: ………………………………………………………… (1)
Con la cual se obtiene un diámetro primitivo igual a 9.6 cm donde (Z) es igual al número
de dientes que son 24 y el módulo (M) es obtenido de la tabla 2.1 igual a 4, de tal manera
que obtenemos.
2.3.1.4 PASO CIRCULAR
El paso circular (Pc) es la longitud de la circunferencia primitiva correspondiente a un
diente y un vano consecutivos es a dimensional y viene dado en base a la siguiente formula.
……………………………………………………………………...………. (2)
De lo cual se obtiene
2.3.1.5 ESPESOR DEL DIENTE
El espesor de diente (S) es el grosor del diente en la zona de contacto, es decir la zona del
diámetro primitivo que viene dado bajo la siguiente expresión.
Grueso del diente: …………………………..……………………...………... (3)
Donde y se obtiene
2.3.1.6 DIÁMETRO EXTERIOR
El diámetro exterior (Dc) es el diámetro de la circunferencia que limita la parte exterior del
engranaje y está dado bajo la siguiente expresión.
………………………………………………………………….……………. (4)
Donde de tal manera que se obtiene
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PERSONAS DISCAPACITADAS
20 Capítulo 2
2.3.1.7 DIÁMETRO INTERIOR
El diámetro interior (Di) es el diámetro de la circunferencia que limita el pie del diente y
está dado bajo la siguiente expresión.
…………………………………………………………………………………………………….…………. (5)
Donde ya es sabido que se obtiene
2.3.1.8 PIE DEL DIENTE
El pie de diente también es conocido con el nombre de dedendum y es la parte del diente
comprendida entre la circunferencia interior y la circunferencia primitiva el cual estado
bajo la siguiente expresión.
Pie del diente: ……………………………………………………………..… (6)
Por lo tanto; el pie de diente será de 5
2.3.1.9 ALTURA DEL DIENTE
La altura del diente es la suma de la altura de la cabeza (adendum) más la altura del pie
(dedendum) y es el producto del módulo y 2.25 unidades predefinidas.
Altura del diente: …………………………………………………….… …… (7)
Y por lo tanto se obtiene Altura del diente =
2.3.1.10 DIÁMETRO PITCH
El diámetro pitch (Pt) para el engrane dado en el proyecto, es igual al número de dientes
por pulgada en el diámetro primitivo.[4] La relación entre el diámetro Pitch y el módulo es;
…………………...…………………………………………………..……… (8)
Y obtenemos
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PERSONAS DISCAPACITADAS
21 Capítulo 2
2.4.1 MECANISMO PIÑÓN-CREMALLERA
El mecanismo piñón-cremallera tiene por finalidad la transformación de un movimiento de
rotación o circular (piñón) en un movimiento rectilíneo (cremallera) o viceversa. Este
mecanismo como su mismo nombre indica está formado por dos elementos componentes
que son el piñón y la cremallera.
El piñón es una rueda dentada normalmente con forma cilíndrica que describe un
movimiento de rotación alrededor de su eje.
La cremallera es una pieza dentada que describe un movimiento rectilíneo en uno u
otro sentido según la rotación del piñón.
El mecanismo piñón-cremallera funciona como un engranaje simple, esto significa que
tanto la cremallera como el piñón han de tener el mismo paso circular y, en consecuencia,
el mismo módulo el siguiente mecanismo fue propuesto para el deslice de dicha plataforma
adelante y atrás para el ajuste del asiento a la estatura del usuario.[3]
Fig. 2.11 Características del piñón y cremallera utilizadas en el proyecto
2.4.1.1 VELOCIDAD DE UNA CREMALLERA
Cabe resaltar la importancia del cálculo de dicha velocidad para saber el tiempo que toma
recorrer el asiento de atrás hacia delante y esto es determinado en base a la siguiente
formula.[3]
DISEÑO DE UNA PLATAFORMA GIRATORIA EN ASIENTO DE AUTOMÓVIL PARA
PERSONAS DISCAPACITADAS
22 Capítulo 2
…..……………………………………………………………...…….... (9)
Donde
Y se considera que el motor de la cremallera gira a 40 N-m y su potencia es de 181 watts
especificado en el capítulo 2.4 y que se tiene una velocidad angular de.
A continuación se iguala la velocidad de la línea de paso del piñón con la velocidad lineal
de la cremallera
2.5.1 TORNILLO SIN FIN
Es un mecanismo diseñado para transmitir grandes esfuerzos, que también se utiliza como
reductor de velocidad aumentando la potencia de transmisión. Generalmente trabaja en ejes
que se cruzan a 90º.
El número de entradas de un tornillo sin fin suele ser de una a ocho. Los datos de cálculo de
estos engranajes están en prontuarios de mecanizado.
Normalmente el contacto entre los dientes del tornillo sin fin y los de la corona ocurre en
un solo punto, es decir, en una superficie muy reducida de metal. Por tanto, cuando la
fuerza a transmitir es elevada se genera una fuerte presión en el punto de contacto sus
características vienen dados bajo las siguientes formulas y con las cuales obtenemos:[4]
Paso
………………………………………………………………………………… (10)
Y en base a este resultado podemos obtener el modulo
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PERSONAS DISCAPACITADAS
23 Capítulo 2
Módulo ……………….…………………………………….……….. (11)
El diámetro primitivo del sin fin es de 2”= 5.08 cm como medida predefinida en el diseño
Diámetro exterior …….….…….….……………………..….… (12)
Diámetro interior ………………………………...…………….. (13)
La fig. 2.13 hace relación a las características del tornillo sin fin utilizado en el proyecto
como su diámetro primitivo, Diámetro exterior y diámetro interior.
Fig. 2.12 Características del tornillo sin fin utilizado en el proyecto
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PERSONAS DISCAPACITADAS
24 Capítulo 2
2.4 DISEÑO DE LOS ENGRANES EN SOLID WORKS
Una vez obtenidos los parámetros de los engranes, se usa el programa salid Works para
diseñar los mecanismos y construirlos para la simulación del prototipo.
Los engranes construidos en el programa se en listan a continuación.
De la figura 2.13 a) hasta la figura 2.13 d) se describe el diseño del engrane, el cual va ir
acoplado en la flecha, su funcion va a ser que la flecha gire con la ayuda de un sinfín y un
motor.
Fig. 2.13 a) Diametro interno Fig 2.13 b) Diametro externo y
grados del corte de dientes
Fig. 2.13 c) Número de dientes Fig. 2.13 d) Pieza terminada en Solid Works
DISEÑO DE UNA PLATAFORMA GIRATORIA EN ASIENTO DE AUTOMÓVIL PARA
PERSONAS DISCAPACITADAS
25 Capítulo 2
De la figura 2.14 a) y 2.14 b) describe el diseño del tornillo sin fin, este adapta al motor
acoplando al engrane que haran mover la flecha.
Fig. 2.14 a) Largo del tornillo Fig. 2.14 b) Corte en espiral para la cuerda
De la figura 2.15 a) hasta la figura 2.15 c) se describe el tipo de cremallera usada la cual se
elaboro en el programa de solid works para poder hacer el ensamble de la plataforma.
Fig. 2.15 a) Largo, ancho y espesor Fig. 2.15 b) Numero de dientes y
de la cremallera medidas de la cremallera
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PERSONAS DISCAPACITADAS
26 Capítulo 2
Fig.2.15 c) Pieza terminada en Solid Works
En La fig. 2.16 se muestra el segundo engrane el cual va a trabajar junto con la cremallera.
Fig. 2.16 Engrane de la cremallera
2.5 SELECCIÓN DEL LOS MOTORES
Los parámetros de operación del motor designan sus características, y es importante
determinarlas, ya que con ellas se conocen los parámetros determinantes para la selección
del motor y a continuación se muestran los cálculos para la selección del mismo.
DISEÑO DE UNA PLATAFORMA GIRATORIA EN ASIENTO DE AUTOMÓVIL PARA
PERSONAS DISCAPACITADAS
27 Capítulo 2
2.5.1 POTENCIA MECÁNICA
Es la potencia transmitida mediante la acción de fuerzas de los elementos mecánicos,
(engranajes. De acuerdo con la mecánica clásica, el trabajo neto realizado sobre la partícula
es igual a la variación de su energía cinética (energía de movimiento), por lo que la
potencia desarrollada por la fuerza es:[4]
………………………………………………………………………………(14)
Donde:
P Es la masa de la partícula.
F Es la fuerza resultante que actúa sobre la partícula.
V es la velocidad de la partícula.
La distancia que recorrerá el asiento en el giro es calculada en base a los datos obtenidos
del anexo de la página 60.
El radio se obtiene del centro del asiento hacia la parte externa de la puerta H significa la
distancia en metros que recorrerá el asiento en el giro y se obtuvo de la sig. Forma.
……………………...………………………… (15)
En base a esto se puede determinar la velocidad del giro del asiento estimando un tiempo de
15 a 20 ser para el giro del asiento obtenemos
= 0.028 m/s……………………………………………… (16)
Y para el cálculo de la potencia del motor en kg m/s se tiene que 1 W equivale a 0.102 kgf
m/s, el peso a soportar en el asiento es de 100 kg aprox. Si tenemos que P = F * V y F=M*g
Tenemos lo siguiente
DISEÑO DE UNA PLATAFORMA GIRATORIA EN ASIENTO DE AUTOMÓVIL PARA
PERSONAS DISCAPACITADAS
28 Capítulo 2
Y para el caso del motor de la cremallera
La distancia de la cremallera es de 47.5 cm y se aproxima que esta corra en un tiempo
aproximado de 2 a 3 seg por lo tanto la velocidad será de.
En este caso la gravedad es despreciable para el eje x de tal forma que obtenemos lo
siguiente:
2.5.2 PAR DEL MOTOR
El par del motor es definido como el momento de fuerza que ejerce sobre el eje de
transmisión.
La potencia desarrollada por el par es proporcional a la velocidad angular del eje de
viniendo dada por:
……………………….…………………………………………………. (17)
Donde: P = potencia en watts
M = Es el par del motor en N·m
= velocidad angular en rad/s
Mediante esta fórmula tenemos que la velocidad angular en los motores es de
= para el primer motor
= para el segundo motor
y como resultado de los cálculos obtenidos tenemos los siguientes motores.
DISEÑO DE UNA PLATAFORMA GIRATORIA EN ASIENTO DE AUTOMÓVIL PARA
PERSONAS DISCAPACITADAS
29 Capítulo 2
2.5.3 MOTORES DEL PROYECTO
Ya realizados los cálculos se seleccionan los siguientes motores en base a los parámetros
obtenidos.[7]
Fig. 2.17 Motor seleccionado para la plataforma
En la tabla 2.2 se muestran los datos técnicos del motor de la plataforma.
DATOS TÉCNICOS
NÚM. DE PARTE 3 137 230 006
VOLTAJE NOMINAL VN 12 V
POTENCIA NOMINAL PN 274 WATTS
CORRIENTE NOMINAL IN 30 A
VELOCIDAD NOMINAL VN 2400 MIN-1
PAR T 105 N.M
ROTACIÓN ADELANTE-REVERSIBLE
PROTECCIÓN IP 03
Tabla 2.2 Datos tecnicos del motor
La fig 2.18 muestra las dimensiones del motor de la plataforma en milimetros.
La figura
Fig.2.18 Dimensiones del motor en milimetros
DISEÑO DE UNA PLATAFORMA GIRATORIA EN ASIENTO DE AUTOMÓVIL PARA
PERSONAS DISCAPACITADAS
30 Capítulo 2
La fig 2.19 Muestra el motor seleccionado para la cremallera.[7]
Fig.2.19 Motor seleccionado para la cremallera
La tabla 2.3 muestra los datos técnicos del motor de la cremallera
Tabla 2.3 Datos técnicos del motor de la cremallera
La fig 2.20 muestra las dimensiones del motor de la cremallera en milímetros
Fig. 2.20. Dimensiones del motor de la cremallera en milímetros
DATOS TÉCNICOS
NÚM. DE PARTE 3 137 277 744
VOLTAJE NOMINAL VN 12 V
POTENCIA NOMINAL PN 181 WATTS
CORRIENTE NOMINAL IN 20 A
VELOCIDAD NOMINAL VN 2000 MIN-1
PAR T50 N.M
ROTACIÓN REVERSIBLE
PROTECCIÓN IP 03
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PERSONAS DISCAPACITADAS
31 Capítulo 2
2.6 INTEGRACION DEL SISTEMA MECÁNICO
Una vez que se explico el diseño y funcionamiento de cada una de las piezas que integraran
la plataforma, la integracion de dichas piezas se hara en el programa SolidWorks para tener
un mejor ensamble.
En la fig.2.22 se muestran todas las piezas a ensamblar, las cuales se elavoraron en el
SolidWorks, se realizara llevando un orden.
Fig.2.21 Piezas listas para ensamblar
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32 Capítulo 2
En la figura 2.23 se observa el orden de ensamble que se llevo acabo, de esta forma de esta
forma se aemara al momento de adaptarse al automovil, el orden va de abajo hacia arriba.
Fig. 2.22 Orden de ensamble
De la figura 2.24 a) hasta la figura 2.24 d) se muestra como quedara la plataforma ya
ensamblada.
Fig. 2.24 a) Vista de frente Fig. 2.24 b) Vista lateral
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33 Capítulo 2
Fig. 2.24 c) Vista desde arriba Fig. 2.24 d) Vista desde abajo
2.6.1 SIMULACIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DE LA PLATAFORMA
La parte de la simulación consiste en hacer una representación paso a paso del
funcionamiento que realizara la plataforma una vez implementada en el vehículo.
De la figura 2.25 a) hasta la figura 2.25 g) se muestra paso a paso el funcionamiento de la
plataforma, el cual es de la siguiente forma: la plataforma estando en su posición normal da
un giro de 90° a la derecha, una vez terminando de hacer el giro el asiento saldrá de 10 a 20
centímetros, después el asiento regresara a su lugar, una vez haciendo esto, la plataforma
dará un giro de 90° ala izquierda hasta llegar a la posición inicial, de esta manera terminara
el trayecto programado.
Fig. 2.25 a) Posición inicial Fig. 2.25 b) Giro 90° a la derecha
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34 Capítulo 2
Fig. 2.25 c) Fin del giro de 90° Fig. 2.25 d) El asiento sele de 10 a 20 cm
Fig. 2.25 e) El asiento regresa a Fig. 2.25 f) Giro de 90° ala izquierda
la posición inicial
Fig. 2.25 g) La plataforma regresa a la posición inicial
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35 Capítulo 3
CAPÍTULO 3
DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA ELECTRÓNICO
Se maneja un motor de corriente directa, tiene dos entradas lógicas A y B, y dos salidas
denominadas también A y B. Si la entrada A es alta, entonces la salida A también será alta
y el motor gira en un sentido. Ahora, si la entrada B es alta, la salida B es alta y el motor
gira en sentido contrario. Si las dos entradas son bajas, el motor no opera y no existe
consumo de potencia alguno. Por el contrario, si las dos entradas son altas, el motor entra
en corto pero no sufre daño alguno, ya que esto se hace para producir un efecto de frenado
del motor. Esto solo se hace por un corto tiempo.[6]
En la fig.3 se muestra el diagrama electrónico del convertidor de CD-CD.
Fig. 3.1 Diagrama electrónico.
La tabla 3.1 Muestra las nomenclaturas de los componentes del convertidor
NOMENCLATURA NOMBRE
B BOBINA
D DIODO
NC NORMALMENTE CERRADO
NA NORMALMENTE ABIERTO
TR TRANSISTOR
R RESISTENCIA
Q ALIMENTACIÓN DEL RELEVADOR LÓGICO
M MOTOR
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36 Capítulo 3
Tabla 3.1 Nomenclaturas y nombres de los componentes del convertidor CD-CD.
3.1 CONVERTIDOR DE CD-CD
Su función depende de los pulsos que este reciba del relevador lógico, ya que al momento
de energizar sus bobinas inicia la secuencia del motor, por medio de los contactos que
tiene el relevador, esta es la forma en que trabaja el convertidor de CD-CD.[6]
3.1.1 EL TRABAJO DEL CONVERTIDOR DE CD-CD TRABAJA DE LA
SIGUIENTE MANERA
Recibe una tensión de 12 volts del relevador lógico, el cual llega a una resistencia de 28.25
kΩ esta disminuye la tensión para polarizar la base de un transistor con una matrícula, BC-
548, este transistor entra en saturación, su operación es la de un interruptor, ya que el
colector del transistor es alimentado por 12 volts al trabajar. El transistor como interruptor
envía por medio del emisor, una tensión de 11.6 volts al embobinado que tiene el relé, la
bobina al momento se energiza creando un campo magnético con el cual se activan los
contactos internos. Haciendo que el contacto, normalmente cerrado se abra y el
normalmente abierto se cierre. Al momento de que el contacto se cierre este mantiene una
tensión de 12 volts hacia uno de los polos del motor el cual comienza a girar ya sea hacia la
derecha o la izquierda de acuerdo a la configuración del convertidor de CD-CD y a la
lógica que este mandando el relevador lógico.
Los cálculos para hacer trabajar al transistor como interruptor se muestran a continuación:
Calculo de la corriente consumida por la bobina del relé.
Se escoge la β del transistor, en este caso se utiliza la más mínima ganancia, la cual es de
100 para que el transistor se sature. Con esto se calculó la Ib.
El valor de 0.0004 es la corriente necesaria para que el transistor se sature, y energice la
bobina.
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37 Capítulo 3
Otro de los componentes importantes es la resistencia de base la cual a continuación se
calcula.
La cual se obtiene de la siguiente forma.
La resistencia de base es de 28.2 KΩ, y el valor más próximo que existe es de 28.7 kΩ.
De esta forma se hizo trabajar al transistor, en su etapa de saturación la cual permite, que
trabaje como interruptor.
3.2 OPERACIÓN DEL ASIENTO
En la tabla 3.2 se da la función de los dispositivos de entrada y salida que forman parte del
asiento.
DIRECCIONAMIENTO NOMENCLATURA DESCRIPCIÓN
I1 S1 INICIO DE GIRO HACIA LA DERECHA
I2 S2 TERMINO DE GIRO HACIA LA DERECHA
I3 S3 INICIO DE GIRO HACIA LA IZQUIERDA
I4 S4 TERMINO DE GIRO HACIA LA IZQUIERDA
I5 S5 INICIO DE TRASLADO HACIA ADELANTE
I6 S6 INICIO DE TRASLADO HACIA ATRÁS
Q1 TR1 SALIDA HACIA EL CONVERTIDOR 1
Q2 TR2 SALIDA HACIA EL CONVERTIDOR 1
Q3 TR1 SALIDA HACIA EL CONVERTIDOR 2
Q4 TR2 SALIDA HACIA EL CONVERTIDOR 2
Tabla 3.2 Función de los dispositivos de entrada y salida
En la fig. 3.2 se observa el esquema de control de entradas y salidas, con lo que se realiza
la inversión de giro del motor.
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38 Capítulo 3
Fig. 3.2 Esquema simplificado del giro del primer motor
Se explica brevemente como se activa, la operación del asiento.
Para que el asiento gire hacia la derecha deben estar energizados I1 e I2 para que estos
manden un tensión de 12 Vcc a la salida Q1, la cual está configurada en el transistor TR1
que va en el convertidor de CD-CD 1.
Para realizar la inversión de giro se des energiza I2 e I1, y a su vez se energiza I3 e I4 las
cuales mandan una tensión de 12 Vcc a la salida Q2, la cual se encarga de enviar un pulso
al transistor TR2 que va al convertidor 1, con el cual se genera el giro hacia la izquierda,
haciendo que el asiento regrese a su posición original.
En la siguiente fig. 3.2.1 se observa el esquema del segundo motor que realiza la función
de mover el asiento hacia adelante y hacia atrás.
Fig. 3.3 Esquema simplificado del giro del segundo motor.
En esta secuencia se trabaja de forma directa, ya que el I5 energiza a 12 Vcc a Q3 para el
adelanto, e I6 a Q4 respectivamente para el atraso en el convertidor 2.
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39 Capítulo 3
Para protección del usuario o mal funcionamiento del sistema se implementa un paro de
emergencia, el cual va a detener la secuencia de la plataforma.
3.3 CONTROL DE INVERSIÓN DE GIRO DE LOS MOTORES
Aquí se explica más a detalle el giro de los motores, tomando como referencia las figuras
3.2 y 3.3.
Paso 1- Giro hacia la derecha (sin persona a bordo):
Este se efectúa por medio de un micro interruptor S1, el cual manda un pulso al
relevador electrónico, que a su vez envía otro pulso a una resistencia, para que
energice la base de un transistor TR1 y energice la bobina del relevador
(convertidor de CD-CD 1) y así se realice el giro, de 90° con el cual el asiento
quedara con la parte frontal hacia afuera, para detener este ciclo se incorpora un
interruptor conocido como final de carrera S2 el cual manda des energizar al
relevador y por consecuencia al motor.
Paso 2-Giro hacia la izquierda (con persona a bordo):
Para este retroceso (giro inverso) se utiliza un micro interruptor S3 el cual es
unipolar, este va a estar instalado en el cinturón de seguridad, para que al momento
de cerrar el cinturón, se inicie el ciclo, mandando el pulso al relevador lógico para
que alimente al TR2 convertidor 1.
Su ciclo va a terminar también, con un interruptor de final de carrera S4, para cerrar
el ciclo y la persona se encuentre dentro del vehiculó sin ningún problema.
Paso 3.-Giro hacia la derecha (persona a bordo):
Este es activado por medio del cinturón como ya que, al desactivar el cinturón el
mini interruptor S1 realiza el inicio de ciclo, llegando al interruptor final de carrera
S2 y se finaliza el ciclo.
Paso 4.-Giro hacia la izquierda (sin persona a bordo):
Como en el retroceso de la segunda parte, hace la misma secuencia, se activa el mini
interruptor S3 para iniciar el ciclo hasta terminar el ciclo con el final de carrera S4
para así tener las 4 secuencias del asiento.
Paso 5.-Secuencia adelante y atrás.
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40 Capítulo 3
Esta secuencia se realiza por medio de un solo interruptor S5 y S6 de un polo tres
tiros, el cual es unipolar y será de forma manual, alimentando al relevador lógico
para que este pulse al convertidor 2 y con esto el asiento se recorra hacia adelante
por medio de S5 y hacia atrás Por medio de S6, en forma bidireccional.
3.4 SELECCIÓN DE LOS INTERRUPTORES DE LÍMITE.
Un interruptor eléctrico es un dispositivo utilizado para desviar o interrumpir el curso de
una corriente eléctrica. En el mundo moderno las aplicaciones son innumerables, van desde
un simple interruptor que apaga o enciende un bombillo, hasta un complicado selector de
transferencia automático de múltiples capas controlado por computadora.
Su expresión más sencilla consiste en dos contactos de metal inoxidable y el actuante. Los
contactos, normalmente separados, se unen para permitir que la corriente circule. El
actuante es la parte móvil que en una de sus posiciones hace presión sobre los contactos
para mantenerlos unidos.
Ahora se muestra el min interruptor S1 y S3, que se va a utilizar, este es unipolar ya que
es normalmente cerrado hacia un polo y normalmente abierto hacia el otro. Este se observa
en la fig. 3.4.
Fig. 3.4 Mini interruptor unipolar normalmente cerrado u abierto
A continuación tenemos un interruptor denominado final de carrera S2 y S4 este, indica el
término de los ciclos de giro. Este se observa en la fig 3.5.
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41 Capítulo 3
Fig. 3.5 interruptor final de carrera normalmente cerrado
La fig. 3.6 muestra un interruptor S5 y S6 que es de un polo tres tiros el cual se ocupa para
realizar el adelanto y el atraso del asiento.
Fig. 3.6 Interruptor manual de un polo tres tiros
3.5 SELECCIÓN DEL RELEVADOR LÓGICO
La lógica de relé es un control electrónico con funciones como son, temporizador, contador
y las funciones de interruptor de tiempo. También es un dispositivo de control y de entrada
en uno. Con la lógica relé se pueden crear soluciones para los usos domésticos así como
para las tareas en la construcción de máquinas e instalaciones. Los circuitos están
conectados mediante diagramas de escalera, y cada elemento se introduce directamente a
través de la pantalla LCD.
3.5.1 FUNCIONAMIENTO DEL RELEVADOR LÓGICO
Este es el controlador que se implementara en, el asiento con el cual se realizara el control
de giro, tanto de izquierda a 90° como hacia la derecha así como el deslizamiento hacia
atrás y adelante, para una mejor postura del usuario.
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42 Capítulo 3
El trabajo de este será instruido por medio de su programación, el cual está configurado por
compuertas internas (digitales) las cuales van a ser activadas por los, mini interruptores,
interruptores de final de carrera y los interruptores manuales.
En la fig. 3.7. Se observa el relevador.
Fig. 3.7. Vista física del relevador lógico
3.5.2 CONEXIÓN DEL RELEVADOR LÓGICO.
Se observa la configuración, con la cual se va a alimentar el relevador y también como se
van a, energizar las entradas del mismo esto en base a los interruptores que se van, a
utilizar.
El cableado que se utiliza para la conexión de los interruptores, es de un bajo calibre el cual
es flexible para que no interrumpa las secuencias de giro, el interruptor que se va a conectar
se instala en la parte interior del clip del cinturón de seguridad, los finales de
Carrera se instalan uno en la parte frontal de la plataforma y el otro en el lado derecho de la
misma, esta configuración es para el giro del asiento.
Para el retroceso, el interruptor se instala en la parte lateral derecha de la plataforma.
En la fig. 3.8 se pueden observar las conexiones de relevador lógico.
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43 Capítulo 3
Fig. 3.8 Alambrado del relevador lógico.
Como se puede observar en la fig. 3.8 las conexiones de entrada están alimentadas por
medio de interruptores normalmente abiertos y cerrados en cuestión de las salidas, van
configuradas cada una dirigidas hacia un transistor con el cual van a realizar la secuencia
de giro y de adelanto y atraso.
3.6 PROGRAMACIÓN.
El software que se utilizó es el CL logotrón.
Ahora se muestra la programación del control del asiento, la cual lleva una configuración
en la que se ocuparon las 4 salidas y las 6 entradas de las 8 disponibles. Se hacen dos
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44 Capítulo 3
configuraciones en el mismo programa en donde las primeras 4 entradas son para el giro
del asiento y las dos restantes son para el adelanto y atraso del mismo.
En la tabla 3.6 se explica la secuencia lógica con la que se programa el controlador de
acuerdo a los pulsos uno y ceros enviados por los interruptores.
Cuando la secuencia en el relevador sea I3=1 e I4=1 el asiento girar hacia el lado derecho
sin que la persona este a bordo.
Una vez que la persona esté en el asiento se activara con la configuración de I1=1 e I2=1.
Así mismo para que salga la persona del auto la secuencia será la misma que se utilizó
cuando el asiento estaba desocupado, para hacer que el asiento vuelva a su estado original
se usa la secuencia dos para que el giro sea hacia la izquierda y se muestra en la tabla 3.3
ESTADO I1 I2 I3 I4 Q FUNCIÓN
SIN PERSONA A
BORDO
0 0 1 1 1 GIRA 90° HACIA LA DERECHA
CON PERSONA A
BORDO
1 1 0 0 2 GIRA 90° HACIA LA
IZQUIERDA
CON PERSONA A
BORDO
0 0 1 1 1 GIRA 90° HACIA LA DERECHA
SIN PERSONA A
BORDO
1 1 0 0 2 GIRA 90° HACIA LA
IZQUIERDA
Tabla 3.3 lógica de giro.
En la tabla 3.4 se describe la secuencia que realiza el deslizamiento del asiento hacia
adelante y hacia atrás.
En esta tabla solo se hará una secuencia hacia adelante y hacia atrás de acuerdo a la
siguiente configuración la cual es: I5=1 y I6=0 para que el asiento se deslice hacia el frente,
I6=1 y I5=0 para que el asiento retroceda.
ESTADO I5 I6 Q FUNCIÓN
CON O SIN 1 0 3 DESLIZAMIENTO HACIA
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45 Capítulo 3
PERSONA DELANTE
CON O SIN PERSONA
0 1 4 DESLIZAMIENTO HACIA ATRÁS
Tabla 3.4 lógica de deslizamiento.
En la fig. 3.9 Se muestra la programación realizada por medio del software.
Fig. 3.9 Programación del relevador lógico.
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46 Capítulo 4
CAPITULO 4
RELACIÓN DE COSTOS DEL PROYECTO
Antes de iniciar con detalle la etapa de costos del proyecto es necesario realizar un estudio
de pre factibilidad el cual consiste en una breve investigación sobre las diferentes técnicas
de producir el bien o servicio bajo estudio y las posibilidades de adaptarlas a la sociedad.
Además se debe analizar las disponibilidad de los principales insumos que requiere el
proyecto y realizar un sondeo de mercado que refleje en forma aproximada las
posibilidades del proyecto, en lo concerniente a su aceptación por parte de los futuros
usuarios y su forma de distribución.
4.1 ESTUDIO DE PRE FACTIBILIDAD
Se lleva a cabo con el objetivo de contar con información sobre el proyecto a realizar,
mostrando las alternativas que se tienen y las condiciones que rodean al proyecto. Este
estudio de pre factibilidad se compone de:
Estudio tecnológico
Suministros
Estudio financiero
4.1.1 ESTUDIO TECNOLÓGICO.
Este estudio tiene por objeto proveer información para cuantificar el monto de las
inversiones y los costos de operación pertinentes a esta área. Normalmente se estima que
deben aplicarse los procedimientos y las tecnologías más modernas, solución que puede ser
óptima de manera técnica, pero no desde una perspectiva financiera. Uno de los resultados
de este estudio será definir la función de producción del bien o necesidades del capital,
mano de obra y recursos materiales, tanto en la puesta en marcha como para la posterior
operación del proyecto.
El estudio tecnológico debe servir para encontrar la mejor forma de lograr la producción del
bien o servicio, e incluir la ingeniería básica y la ingeniería de detalle.
4.1.2 SUMINISTROS.
Es análisis y la evaluación de las materias primas, así como los insumos auxiliares y
servicios que se requieran en la producción del bien o servicio que se solicite en la
producción, ayuda a conocer las características, los requerimientos, la disponibilidad, los
costos, su localización y otros aspectos importantes para el proyecto de inversión.
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47 Capítulo 4
4.1.3 ESTUDIO FINANCIERO
Es la sistematización de la información financiera consiste en identificar y ordenar todos
los ítems de inversiones, costos e ingresos que implique dicho proyecto, en esta etapa deben
definirse todos aquellos elementos que debe suministrar el propio estudio financiero. El
caso clásico es el cálculo del monto que debe invertirse en capital de trabajo o el valor de
desecho del proyecto.
En la siguiente tabla se muestran los costos del proyecto así como la inversión realizada en
la etapa de ingeniería.
CANTIDAD DISPOSITIVO COSTO UNITARIO
TOTAL
10 TRANSISTOR NPN $ 50 $500
10 REGULADOR 7 VOLTS
$ 25 $250
10 DIODOS $ 15 $150
8 RELÉ $ 30 $240
1 RELEVADOR ELECTRÓNICO
$2500 $2500
1 SOFTWARE $1500 $1500
1 CABLE DE DATOS $1500 $1500
6 INTERRUPTORES DE FIN DE CARRERA
$ 15 $90
6 INTERRUPTORES ON-OFF
$5 $30
1
LAMINA ACERO GALVANIZADO CAL 16 (4'X 8')
$175.00 $175.00
TORNILLERÍA $300 $300
1 CREMALLERA 50 CM
$180 $180
1 ENGRANE CÓNICO RECTO 4 PULGADAS DE DIÁMETRO
$192 $192
1 VARILLA ACERO AL CARBONO 1 M
$135 $135
1 MOTOR BOSH BOSH GBM-M 12
VCD.
$275 $275
1 MOTOR BOSH BOSH GBM-M
$270 $270
SUBTOTAL $8287.00
Tabla 4.1. Costos de materiales
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48 Capítulo 4
Tabla 4.2. Costos de personal
COSTOS DEL PERSONAL $ 42,340.00
COSTO DE LOS MATERIALES $ 8287.00
COSTO TOTAL DEL PROYECTO $ 50,627.00
Tabla 4.3. Costo total del proyecto.
Cabe mencionar que el costo total fue en base al proyecto el cual incluye la etapa de
investigación y el desarrollo de un prototipo; una vez realizando la producción,
dependiendo de la demanda el costo disminuirá.
PERSONAL DESCRIPCIÓN DE LABORES HORAS A
TRABAJAR SALARIO
POR HORA SALARIO
FINAL
INGENIERO EN CONTROL
DISEÑAR SISTEMA DE CONTROL A IMPLEMENTAR
25 $ 500.00 $12,500.00
INGENIERO MECÁNICO
BOSQUEJO DEL PROTOTIPO 30 $ 500.00 $15,000.00
TÉCNICO EN ELECTRÓNICA
HACER DISEÑO ELECTRÓNICO DEL SISTEMA
15 $ 300.00 $4500.00
TÉCNICO MÁQUINA Y
HERRAMIENTAS
ENCARGADO DE ENSAMBLAR LAS PIEZAS Y ARMAR EL
SISTEMA 15 $ 300.00 $4500.00
SOLDADOR SOLDADOR CON SOPLETE O ARCO ELÉCTRICO
5 $ 100.00 $500.00
.
SUB TOTAL $
$36,500.00
POR GASTOS INDIRECTOS CONTEMPLANDO: INSTALACIÓN
HERRAMIENTA, ETC.
+16%
CUARENTA Y DOS MIL TRECIENTOS CUARENTA PESOS. M.N. 00/100
TOTAL $ $42,340.00
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PERSONAS DISCAPACITADAS
49 Capítulo 5
CAPITULO 5
CONCLUSIONES
La idea principal en el diseño de esta plataforma, es la de poder auxiliar a las personas
discapacitadas, en el ingreso y descenso de su vehículo, También se logra disminuir los
riesgos de lesiones tanto, para las personas con los siguientes problemas como son: falta de
una extremidad inferior o incluso las dos, también en las extremidades superiores, sin pasar
por alto a las de movilidad reducida y a los que van a auxiliarlos en el traslado.
Ya incorporada al automóvil se enfocó en el sistema de control este, está basado en las
capacidades de cada persona, por la forma en la que se configura las conexiones es más
accesible su funcionamiento, de acuerdo a lo establecido se diseñaron, las piezas una vez
terminadas se realizó el ensamble, para realizar la implementación hacia el asiento del
automóvil.
La configuración del giro del asiento por medio de las entradas y salidas de un relevador
electrónico, con un diseño de circuito no muy robusta para que no interfiera con la
operación del asiento y el usuario no corra algún riesgo al momento de ocuparlo.
También se logró realizar el diseño para poder, implementarlo en un automóvil de bajo
costo esto, es para que lo integren en taxis, de preferencia el Tsuru ya que no es un
automóvil muy caro y su consumo es bajo en forma general.
La forma para poder realizar este diseño fue, gracias a los diferentes software que
ocuparon, tanto para el diseño y maquinado de piezas el programa utilizado fue el Solid
Works, para poder realizar el diagrama del convertidor de CD-CD es el multisim con el
cual se, diseño el circuito, y la lógica de control este fue diseñado con el programa, del
relevador es el CL logotron.
También los cálculos realizados, para la obtención de las medidas y las características de
los materiales por la parte del diseño, ya en la parte electrónica los cálculos para identificar
el motor y el convertidor.
Con esto se logra cumplir con las expectativas para la realización de la plataforma del
asiento de automóvil ayudando a una parte de la población con recursos limitados, para que
puedan desarrollarse mejor en este mundo donde, hasta la fecha siguen siendo
discriminados.
Implementaciones futuras
Poder realizar este diseño para otros modelos de automóviles, implementarles alarmas de
término de ciclo, lámparas indicadoras, una HMI en el caso más exigente.
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50 Capítulo 5
GLOSARIO
CONAPRED: Consejo nacional para prevenir la discriminación.
Coplanariedad: Geométricamente se define como coplanares a los puntos que se
encuentran en un mismo plano.
Esgrimen: Usar una cosa no material para atacar o defenderse o para lograr alguna cosa.
Prontuarios: Resumen en que se anotan varias cosas a fin de tenerlas presentes cuando se
necesiten.
Addendum: Es aquello que se adhiere o añade a algo. Si es una sola la adición es
addendum, y si son varias, el mencionado plural es adenda.
Adimensional: Es un número que no tiene unidades físicas que lo definan y por lo tanto es
un número puro. Los números adimensionales se definen como productos o cocientes de
cantidades que sí tienen unidades de tal forma que todas éstas se simplifican. Dependiendo
de su valor estos números tienen un significado físico que caracteriza unas determinadas
propiedades para algunos sistemas.
Newton metro (N.m): es una unidad de medida de esfuerzo de torsión (también llamado
"momento") en el sistema SI. La forma simbólica es N m o N·m,1 y a veces newton-metro.
Bipolar: Tipo de circuito integrado en donde los componentes son transistores bipolares y
otros dispositivos siguiendo las propiedades de unión p-n de los semiconductores. Los
circuitos bipolares presentan velocidad y operación superiores a los circuitos MOS, pero
consumen más energía y su fabricación es más compleja.
Bobina: Conjunto de un número variable de espiras de material conductor arrolladas al aire
o a un núcleo prismático o cilíndrico. Se utilizan principalmente en circuitos de corrientes
alternas de alta tensión al aprovechar los fenómenos de inducción.
Conmutadores: Pieza de los aparatos eléctricos que cambia de conductor a una corriente
eléctrica. Aparato que centraliza las llamadas telefónicas. Circuito que transforma una
magnitud en otra distinta de la misma naturaleza eléctrica, manteniendo una relación de
proporcionalidad con la primera. Es cualquier dispositivo que transforma una corriente
mono o polifásica, de una determinada frecuencia, en otra corriente continua o bien alterna,
de distinto número de fases o distinta frecuencia.
Convertidor: Circuito que transforma una magnitud en otra distinta de la misma naturaleza
eléctrica, manteniendo una relación de proporcionalidad con la primera.
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51 Capítulo 5
Corriente eléctrica: Es el flujo de carga por unidad de tiempo que recorre un material.
Se debe a un movimiento de los electrones en el interior del material. En el Sistema
Internacional de Unidades se expresa en C/s (culombios sobre segundo), unidad que se
denomina amperio.
Bianual: Lo que se realiza sistemáticamente cada dos años.
Electroimán: Un electroimán es un tipo de imán en el que el campo magnético se produce
mediante el flujo de una corriente eléctrica, desapareciendo en cuanto cesa dicha corriente.
Es producido mediante el contacto de dos metales; uno en estado neutro y otro hecho por
cables e inducido en electricidad.
Enclavamiento: Sistema que por medios mecánicos y/o eléctricos, relaciona la posición de
los cambios con la indicación de los semáforos, de manera tal que se cumpla una relación.
Escobillas: En electricidad, frecuentemente es necesario establecer una conexión eléctrica
entre una parte fija y una parte rotatoria en un dispositivo. Es el caso de los motores o
generadores eléctricos, donde hay que establecer una conexión de la parte fija de la
máquina con las bobinas del rotor.
Plataforma: Estructura construida sobre la explanación, que sustenta la vía y los elementos
destinados al funcionamiento de los trenes.
Relevador: Este dispositivo electromagnético permite abrir o cerrar uno o varios
interruptores simultáneamente aplicándole una corriente débil que activa un electroimán y
cambia el estado de los interruptores de abiertos a cerrados o viceversa.
Secuencia: Una secuencia es una concatenación de símbolos obtenidos a partir de una
sucesión. Son semejantes a las sucesiones y se pueden derivar fácilmente de éstas.
Tensión: La tensión, voltaje o diferencia de potencial es una magnitud física que impulsa a
los electrones a lo largo de un conductor en un circuito eléctrico cerrado, provocando el
flujo de una corriente eléctrica.
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52 Capítulo 5
BIBLIOGRAFÍA
[1] CONAPRED MEXICO
http://www.conapred.org.mx/
[2] Ayuda técnica para personas con discapacidad - Clasificación y
terminología ISO 9999:2002
http://www.iso.org/iso/catalogue_detail.htm?csnumber=33150
[3] Diseño de elementos de maquinas
Robert l. Mott p.e
Editorial M.C. Grall Hill
[4] Diseño en ing. Mecánica de shigley
Richard G. Budynas
Editorial Mc Graw hill
[5] Dispositivos Electrónicos
Thomas L. Floyd
Editorial Pearson Educación
[6] Teoría de circuitos y dispositivos electrónicos
Robert L. Boylestad
Editorial Pearson Educación
[7] Catálogo de motores Bosh Data sheet y características
http://rb-aa.bosch.com/boaaemocs/Product.
DISEÑO DE UNA PLATAFORMA GIRATORIA EN ASIENTO DE AUTOMÓVIL PARA PERSONAS DISCAPACITADAS
53 Capítulo 5
ANEXOS
COMPONENTES DEL CONVERTIDOR DE CD-CD.
Elementos que conforman el convertidor de CD-CD.
FUNCIONAMIENTO DEL DIODO
El diodo es un componente básico de los circuitos electrónicos. Su funcionamiento se basa
en la unión de dos materiales semiconductores, uno de tipo P y otro de tipo N. Recuerda
que al terminal que sale del semiconductor de tipo P se le denomina ánodo; y al que sale del
semiconductor de tipo N, cátodo.
El diodo se puede emplear para controlar el cual pasa de la corriente eléctrica por un
circuito, a modo de interruptor.
Para el uso en la rectificación de uso general de fuentes de alimentación, inversores,
convertidores y los diodos de rueda libre solicitud se observa en la fig. 1
Fig. 1 Vista física del diodo.
En la fig. 2 se observan las dimensiones del diodo en pulgadas y centímetros.
Fig. 2 Dimensiones del diodo
En la tabla 1 se especifican los rangos máximos de operación.
En esta tabla se observa los principales parámetros del diodo tales, como son: su tensión
máxima, el bloqueo de tensión, la corriente hacia delante, su carga máxima y la
temperatura.
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PARÁMETROS SÍMBOLO 1N4007 UNIDAD
MÁXIMA TENSIÓN REPETITIVA INVERSA DE PICO VRRM 1000 V
TENSIÓN MÁXIMA DE RMS VRMS 700 V
MÁXIMA TENSIÓN DE BLOQUEO DE LA DC VDC 1000 V
MÁXIMA CORRIENTE HACIA DELANTE RECTIFICADA 0.375” (9.5 MM) LONGITUD EN PLOMO TA= 75 °C
IF (AV.) 1.O A
PICO HACIA DELANTE DE SOBRETENSIÓN 8.3 MS SOLO MEDIA ONDA SUPERPUESTA A LA CARGA NOMINAL.
I FSM 30 A
LA CARGA MÁXIMA TOTAL INVERSA PROMEDIO ACTUAL, EL CICLO COMPLETO DE 0.375” (9.5 MM) DE LONGITUD DE PLOMO TL= 75 °C.
IR(AV) 30 mA
FUNCIONAMIENTO DE CONEXIONES Y RANGO DE TEMPERATURA DE ALMACENAMIENTO.
TJ, TSJG -55ª+55 °C
Tabla 1 Rangos máximos de operación
FUNCIONAMIENTO DE UN TRANSISTOR
Los transistores son conmutadores electrónicos en miniatura. Muy similar a un simple
interruptor de la luz, un transistor tiene dos posiciones, apagado y encendido. Esto permite
el paso de electrones por un lado o por otros según la necesidad. Este pequeño es creado
usando tres capas en lugar de dos como tiene el diodo. Para entender cómo funcionan los
transistores, es necesario comprender como funciona un circuito electrónico conmutado.
Los circuitos electrónicos consisten en varias partes. Una es el camino donde la corriente
eléctrica fluye a través del cable. La otra parte es un conmutador que para o inicia el flujo
eléctrico abriendo o cortando el recorrido del circuito. Los transistores no tienen partes
móviles y se apagan y encienden por señales eléctricas. Estas conmutaciones facilitan el
trabajo realizado por los microprocesadores.
El transistor que se va a utilizar es el BC-548 Este dispositivo está diseñado para su uso
como amplificadores de propósito general y los interruptores que requieren las corrientes de
colector de 300 mA. Se puede observar en la fig. 3
Fig. 3 Muestra física del transistor
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En la tabla 2 se muestran los máximos rangos absolutos.
En esta tabla se observa las tensiones más importantes para saber cómo va a trabajar el
transistor y bajo qué condiciones.
SÍMBOLO PARÁMETROS VALORES UNIDAD
VCEO TENSIÓN COLECTOR-EMISOR 30 V
VCES TENSIÓN COLECTOR-BASE 30 V
VEBO TENSIÓN BASE-EMISOR 5.0 V
IC CORRIENTE DE COLECTOR CONTINUA 400 mA
TJ,TSTG RANGO DE OPERACIÓN Y ALMACENAMIENTO DE CONEXIÓN DE TEMPERATURA
-55 A +150 °C
Tabla 2 Máximos rangos absolutos
FUNCIONAMIENTO DEL RELÉ
El relé o relevador es un dispositivo electromecánico. Funciona como un interruptor
controlado por un circuito eléctrico en el que, por medio de una bobina y un electroimán, se
acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos
eléctricos independientes.
Dado que el relé es capaz de controlar un circuito de salida de mayor potencia que el de
entrada, puede considerarse, en un amplio sentido, como un amplificador eléctrico. Como
tal se emplearon en telegrafía, haciendo la función de repetidores que generaban una nueva
señal con corriente procedente de pilas locales a partir de la señal débil recibida por la
línea. Se les llamaba "relevadores". De ahí "relé".
El relé que se va a utilizar es de la marca ABB. El cual permite el control de un dispositivo
a distancia. No se necesita estar junto al dispositivo para hacerlo funcionar y es activado
con poca corriente, sin embargo puede activar grandes máquinas que consumen gran
cantidad de corriente el modelo es el CR-P012DC02 como se observa en la fig. 4
Fig. 4 Vista física del relé y de su base.
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56 Capítulo 5
A continuación se muestran las conexiones del relé en la fig. 5
Fig. 5 Medidas del relé y configuración de pines.
FUNCIONAMIENTO DE RESISTENCIA
Una resistencia es todo aquel elemento que intercalado en un circuito eléctrico produce un
impedimento en el movimiento de los electrones. La resistencia puede ser reactiva o
inductiva, es decir producida por impedimentos de tipo físico como impurezas o
estrechamiento en el conductor (Reactiva) o por fenómenos electromagnéticos (Inductiva)
como en el caso de la corriente alterna atravesando una bobina o inductancia. Según esto,
cualquier elemento intercalado en el circuito puede ser considerado una resistencia, ya sea
un transistor, un motor, una bombilla o una lavadora.
Esta nos va a permitir la disminución de la tensión y la corriente, para que active ya sea a
un transistor. En la fig. 6 Se observa físicamente.
Fig. 6 Vista física de la resistencia.
La vista eléctrica de un componente es importante para poder identificarlo en un diagrama,
en la fig. 7 Se observa la resistencia en forma electrónica.
Fig. 7 Símbolo electrónico de la resistencia.
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En la tabla 3 se muestra la relacion de medidas de lamina utilizadas en el proyecto
Tabla 3 calibres, pesos y medidas de la lamina galvanizada usada en el proyecto
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58 Capítulo 5
DIMENSIONES PARA EL CÁLCULO DE LOS MECANISMOS DEL ASIENTO