Desarrollo de un banco de prueba para la medición dinámica de una silla de ruedas

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(1)DESARROLLO DE UN BANCO DE PRUEBA PARA LA MEDICIÓN DINÁMICA DE UNA SILLA DE RUEDAS.. OSCAR ANDRES GONZÁLEZ McMAHON.. Tesis para optar al título de: Ingeniero Mecánico.. Asesor: Ing. Luis Ernesto Muñoz Camargo.. UNIVERSIDAD DE LOS ANDES. DEPARTAMENT E DE INGENIERÍA MECÁNICA BOGOTÁ D.C. DICIEMBRE DE 2008..

(2) TABLA DE CONTENIDOS INDICE DE TABL AS. 3. INDICE DE ECUACIONES. 4. INDICE DE ILUSTRACIONES. 5. 1. INTRODUCCION. 7. 2. MOTIVACION. 8. 3. PLANTEAMIENTO DEL DISEÑO. 9. 4. OBJETIVOS. 11. 4.1.. OBJETIVO GENERAL. 11. 4.2.. OBJETIVOS ESPECÍFICOS. 11. 5. ESTADO DEL ARTE. 12. 5.1.. FORMA DE PRUEBAS DE SILLAS DE RUEDAS. 12. 5.2.. NORMATIVAS EN DIMENSIONES. 13. 6. RÉPLICA DE LAS CAR ACTERÍSTICAS DEL USUARIO MASA, INERCIA Y FISIOLOGÍA 15 7. DISEÑO ESTRUCTURAL. 18. 7.1.. ANÁLISIS ESTRUCTURAL RODILLOS HUECOS. 18. 7.2.. ANÁLISIS DE FALLA A FATIGA. 20. 7.3.. PERFIL. 22. 7.4. RODAMIENTO 7.4.1. AJUSTE 7.4.2. ÁNGULO AUTO ALINEAMIENTO 7.4.3. FIJACIÓN SOBRE EL EJE 7.4.4. TOLERANCIA DE MAQUINADO PARA AJUSTE. 23 25 25 25 26. 8. CALCULO COMPENSACIÓN DE L A INERCIA PAR A DIFERENTES PACIENTES.. 27. 9. INSTRUMENTACIÓN. 30. 9.1.. 30. ENCODER. 1.

(3) 9.2. TORQUÍMETRO 9.2.1. RANGO DE TORQUE 9.2.2. SELECCIÓN TORQUIMETRO PARA UN CONJUNTO CON PESO MÁXIMO. 31 31 33. 9.3.. ACOPLE. 34. 9.4.. FRENO. 35. 10.. TOLERANCIAS GEOMÉTRIC AS. 37. 11.. CONSTRUCCIÓN. 39. 12.. PRUEBA PILOTO. 42. 13.. CONCLUSIONES. 43. 14.. ANEXOS. 44. 15.. BIBLIOGR AFÍA. 69. 2.

(4) INDICE DE TABLAS TABLA 1: DIMENSIONES Y PASOS MÁXIMOS Y MÍNIMO DE LAS SILLAS DE RUEDAS.. 14. TABLA 2: PROPIEDADES ACERO AISI 1020. 16. TABLA 3: TABLA RESULTADOS CONCENTRADOR DE ESFUERZOS. 20. TABLA 4: RESULTADOS PERFIL CUADRADO. 23. TABLA 5: INERCIA PESAS COMERCIALES. 28. TABLA 6: INERCIA TOTAL RODILLO HUECO. 28. TABLA 7: COMBINACIÓN DE PESAS INERCIA FALTANTE. 28. TABLA 8: RESULTADO Y ERROR. 29. TABLA 9: TORQUE MÍNIMO Y MÁXIMO PARA PESOS EXTREMOS Y GRADIENTE 5%. 33. TABLA 10: TORQUE MÍNIMO Y MÁXIMO PARA PESOS EXTREMOS Y GRADIENTE DE 12.5%. 33. 3.

(5) INDICE DE ECUACIONES ECUACIÓN 1: POTENCIA SUMINISTRADA [WATT]. 9. ECUACIÓN 2: MOMENTO PAR [N M]. 10. ECUACIÓN 3: CONSERVACIÓN DEL MOMENTUM LINEAL. 15. ECUACIÓN 4: CONSERVACIÓN DEL MOMENTUM ANGULAR. 15. ECUACIÓN 5: BALANCE DE ENERGÍAS EN EL SISTEMA RODILLO RUEDA. 15. ECUACIÓN 6: BALANCE DE ENERGÍA. 16. ECUACIÓN 7: ECUACIÓN RADIO RODILLO. 17. ECUACIÓN 8: FUERZA MÁXIMA P. 19. ECUACIÓN 9: REACCIONES R1 Y R2. 19. ECUACIÓN 10: ECUACIONES DE SINGULARIDAD. 19. ECUACIÓN 11: RELACIONES GEOMÉTRICAS EJE. 20. ECUACIÓN 12: ECUACIÓN PARA EL CONCENTRADOR DE ESFUERZOS. 20. ECUACIÓN 13: ECUACIONES DE LAS CONSTANTES DE FATIGA. 21. ECUACIÓN 14: NÚMERO DE CICLOS FATIGA. 21. ECUACIÓN 15: ECUACIONES NÚMERO DE CICLOS CON FACTORES MODIFICADOS. 21. ECUACIÓN 16: ECUACIÓN DE SODERBERG. 22. ECUACIÓN 17: INERCIA SISTEMA HOMBRE SILLA. 27. ECUACIÓN 18: ECUACIÓN INERCIA PESAS COMERCIALES. 27. ECUACIÓN 19: INERCIA TOTAL RODILLO. 28. ECUACIÓN 20: INERCIA PESAS COMERCIALES. 28. ECUACIÓN 21: INTEGRACIÓN NUMÉRICA POSICIÓN ANGULAR. PARA OBTENER. VELOCIDAD ANGULAR ECUACIÓN 22: INTEGRACIÓN NUMÉRICA VELOCIDAD ANGULAR. 30 PARA OBTENER. ACELERACIÓN ANGULAR. 30. ECUACIÓN 23: MOMENTO PAR [N.M. 30. ECUACIÓN 24: TORQUE MÁXIMO PARA MÁXIMO PESO Y GRADIENTE. 32. 4.

(6) INDICE DE ILUSTRACIONES ILUSTRACIÓN 1: DIAGRAMA BALANCE DE ENERGÍA. 16. ILUSTRACIÓN 2: DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE, CORTANTE Y MOMENTO. 18. ILUSTRACIÓN 3: GRAFICO S-N ACEROS Y ALUMINIOS, TOMADO DE ATLAS OF FATIGUES CURVES. 22. ILUSTRACIÓN 4: CORTE FRONTAL PERFIL CUADRADO, TOMADO DE WWW.TUBOSCOLMENA.COM ILUSTRACIÓN 5: CHUMACERA. 23 24. ILUSTRACIÓN 6: ANGULO DE AUTO ALINEAMIENTO PARA LAS DISTINTAS CLASES DE RODAMIENTOS. 25. ILUSTRACIÓN 7: CARACTERÍSTICAS FIJACIÓN. 26. ILUSTRACIÓN 8: POSICIONAMIENTO PESAS COMERCIALES. 29. ILUSTRACIÓN 9: RELACIÓN VELOCIDAD ANGULAR RADIOS. 30. ILUSTRACIÓN 10: ENCODER STEGMANN S1. 31. ILUSTRACIÓN 11: TORQUÍMETRO TQ501-200 OMEGA. 32. ILUSTRACIÓN 12: GRAFICA TORQUE FRENADO PARA UN GRADIENTE DEL 12.5%. 33. ILUSTRACIÓN 13: TORQUÍMETRO PCB 4104-01. 34. ILUSTRACIÓN 14: ACOPLE DE ARAÑA. 35. ILUSTRACIÓN 15: FRENO TB-825 WARNER ELECTRIC. 36. ILUSTRACIÓN 16: PERFORACIÓN HUECO. 39. ILUSTRACIÓN 17: SOLDADURA PATAS. 39. ILUSTRACIÓN 18: ENSAMBLE RODILLOS HUECOS. 40. ILUSTRACIÓN 19: PERFORACIÓN HUECOS RODILLOS. 40. ILUSTRACIÓN 20: ENSAMBLE. 41. ILUSTRACIÓN 21: EXPLOSIÓN ENSAMBLE BANCO DE PRUEBAS. 41. ILUSTRACIÓN 22: PRUEBA PILOTO SILLA ESTÁNDAR Y SILLA QUICKIE® GPV. 42. ILUSTRACIÓN 23: RESULTADOS VELOCIDAD ANGULAR PRUEBA PILOTO, CON UNA INCERTIDUMBRE DE 1 SEGUNDO.. 42. ILUSTRACIÓN 24: REPRESENTACIÓN ISOMÉTRICA DEL BANCO DE PRUEBAS SILLA DE RUEDAS. 50. ILUSTRACIÓN 25: LISTA DE PARTES. 51. ILUSTRACIÓN 26: PLANO CONJUNTO. 52. ILUSTRACIÓN 27: PLANO PATA. 53. ILUSTRACIÓN 28: PLANO TUBO 1200MM. 54. ILUSTRACIÓN 29: PLANO TUBO 1150MM. 56. ILUSTRACIÓN 30: EJE CENTRAL RODILLO. 57. ILUSTRACIÓN 31: PLANO TUBO 1495MM. 58. ILUSTRACIÓN 32: EJE ACOPLE Y FRENO. 59. ILUSTRACIÓN 33: PLANO V FIJACIÓN RUEDA DELANTERA. 60. ILUSTRACIÓN 34: PLANO V. 61. 5.

(7) ILUSTRACIÓN 35: PLANO U FIJACIÓN. 62. ILUSTRACIÓN 36: PLANO TORNILLO SOLDADO PATA. 63. ILUSTRACIÓN 37: PLANO LAMINA FRENO Y TORNILLO. 64. ILUSTRACIÓN 38: PLANO TORQUÍMETRO. 65. ILUSTRACIÓN 39: PLANO ACOPLADOR. 66. ILUSTRACIÓN 40: PLANO PERILLA. 67. ILUSTRACIÓN 41: BOCETO CHUMACERA. 68. 6.

(8) 1. INT RODUCCION La. universidad. de. los. Andes,. en. colaboración. con. las. investigaciones. multidisciplinar ias en el área médica, busca implementar métodos de experimentación más apropiados trabajando paralelamente con instituciones sin ánimo de lucro, desarrollando proyectos con la finalidad de analizar y mejorar dispositivos para el desempeño de pacientes discapacitados. Dentro de este marco, se ha visto la necesidad de implementar un banco de pruebas que permita caracterizar el desempeño de las sillas de ruedas. Este proyecto busca diseñar y construir una herramienta enfocada en la medición de las principales variables (Torque, velocidad y desplazamiento) asociadas al funcionamiento de las sillas de ruedas comerciales usadas hoy en día. Paralelo al desarrollo propuesto el proyecto busca implementar mediciones propias del usuario teniendo en cuenta sus características como masa, inercia y fuerza. El desarrollo del banco de pruebas abrirá las puertas a la posibilidad de interacción entre el usuario y las mediciones que se llevan a cabo, trasladando a un nivel personalizado la simulación bajo cualquier característica de prueba. El proyecto quiere abarcar mediciones donde el usuario este expuesto a varios ciclos de movimiento. Adicionalmente el banco de pruebas busca desarrollar condiciones variables de prueba para estudiar más a fondo que sucede con el movimiento.. 7.

(9) 2. MOTIVACION El fin del prototipo del banco de para silla de ruedas es ser usado por personas ajenas al área de ingeniería, interesadas en diagnosticar pacientes discapacitados. La información que arrojarán las pruebas permitirá mejoras en la forma en que se establece la clase de silla más conveniente para el paciente y sus necesidades. Una silla de ruedas inadecuada puede generar lesiones adicionales, por esta razón el paciente debe tener la posibilidad de lograr una graduación total de las partes del conjunto que tengan relación con la postura, el movimiento de las extremidades superiores y el torso. El prototipo aporta no solo una herramienta para la caracterización y medición sobre pacientes de sillas de ruedas, sino también abre la posibilidad de estudiar mejoras a los modelos comerciales buscando su refinamiento y reducción de los costos de construcción.. 8.

(10) 3. PLANT EAMIENT O DEL DISEÑO El diseño del banco de pruebas se basó en el concepto de medición que se desarrolla en un dinamómetro automotriz. Un dinamómetro es un mecanismo que per mite conocer la potencia suministrada por el automóvil. Como lo indica su prefijo dínamo, que significa potencia en movimiento y el sufijo metro, relacionado a la medición. Existen dos clases de dinamómetros en la industria en la actualidad: el dinamómetro de motor, que desarrolla la medición en el volante a la salida del motor y el dinamómetro de chasis que mide la potencia en las llantas. El mecanismo utilizado en los automóviles consta de dos ejes de rodillos para cada rueda, paralelos e independientes. Se sitúan las dos ruedas del vehículo sobre los rodillos, que suministrando la potencia por medio del movimiento, realiza la medición en el eje de salida del dinamómetro. En este tipo de dinamómetro encontramos un eje cargado y otro libre. Con el fin de construir la curva de potencia del motor, se adiciona masa al eje libre, cambiando la inercia y por ende la las condiciones de carga para el motor en funcionamiento. Dentro de los dinamómetros de chasis existen dos versiones: el dinamómetro de carga y el de inercia. En el primero, la carga se realiza a través de un freno, que puede ser hidráulico, eléctrico o mecánico. El freno, que se conecta al eje de carga del conjunto, se opone al movimiento de las ruedas y conocida la velocidad angular se calcula la potencia entregada con la ayuda de la siguiente expresión:. Ecuación 1: Potencia suministrada [watt]. En el caso del dinamómetro de inercia, se ubica un volante en el eje de carga que simula la fuerza de frenado y se mide la aceleración instantánea del rodillo. Este torquímetro además per mite cambiar la inercia del sistema para realizar pruebas dinámicas.. 9.

(11) Conociendo su inercia se calcula el torque utilizando la ecuación:. ó Ecuación 2: Momento Par [N m]. Por último, para el caso del banco de prueba, se tiene en cuenta inercias variables, que se relacionan con el peso del binomio, paciente silla, y cargas de freno para distintas condiciones de terreno. De esta manera, podemos acondicionar el banco de pruebas para encontrar diferentes valores de velocidad angular y estudiar la forma de propulsión; gracias a la forma estática de adquisición de datos.. 10.

(12) 4. OBJETIVOS 4.1. OBJETIVO GENERAL Diseñar, construir e instrumentar un banco de pruebas estático para sillas de ruedas. 4.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1. Investigar las normativas para dimensionamiento de las sillas de ruedas y metodología de pruebas que caracterizan la propulsión de los pacientes. 2. Diseñar un prototipo de banco de pruebas para sillas de ruedas que pueda caracterizarse con el peso y tamaño de la pareja silla paciente. 3. Construir un banco de pruebas implementando las necesidades de movilidad de los pacientes, las capacidades de carga y vida del dispositivo; de tal forma que pueda ser fácilmente adaptable a diversas condiciones. 4. Instrumentar. el prototipo con herramientas. de medición para lograr. la. caracterización del movimiento.. 11.

(13) 5. ESTADO DEL ART E La biomecánica hoy enfoca la atención en investigación y desarrollo de herramientas para caracterizar la forma del movimiento y su intensidad. Los estudios también contemplan las diferencias entre lesiones de la columna vertebral (dependiendo de la vertebra en donde se origine el corte de la médula, sea torácica o cervical) y cómo la propulsión del usuario ocasiona molestias en las coyunturas de los hombros, muñecas y codos1. Todos los adelantos logrados se ven directamente relacionados en los nuevos diseños en las sillas. El estudio de las lesiones por el uso, la relación comodidad- energía gastada en la propulsión y la eficiencia en la trans misión del movimiento rotacional con el desplazamiento translacional, son los considerados los parámetros más relevantes 2. A su vez entidades no gubernamentales 3 alrededor del mundo buscan estandarizar las dimensiones y pesos de las sillas con legislaciones que permitan condiciones óptimas para el desplazamiento y mejora de las condiciones de vida de los discapacitados. Las características se pueden agrupar en las concernientes a la forma de prueba de las sillas y en las dimensiones de las mis mas. 5.1. FORMA DE PRUEBAS DE SILLAS DE RUEDAS El estado del arte en esta área de la biomecánica es relativamente nuevo existiendo gran interés en profundización en el tema. El uso de dinamómetros estáticos, sillas ergonométricas, celdas de cargas, fotoeléctricas, transductores extenciométricos, de movimiento y electromiográficos igual que cámaras. al. ha sido ampliamente conocido gracias a las bondades en la. medición como exactitud en tiempo real. Gran número de investigaciones apuntan a conocer cómo el usuario transmite la potencia a través de los músculos de las extremidades superiores, cómo la rotación de las coyunturas afecta las mis mas, su continuidad y otros factores como la edad, el peso, la postura y la elevación de los hombros son situaciones particularmente comunes en las pruebas realizadas a los discapacitados que presentan molestias gracias al uso de sillas de ruedas. 12.

(14) Estudios anteriores llevados a cabo por distintos autores han logrado deter minar valores medios para el momento par en adultos discapacitados, Harvey y Crosbie4 determinaron el momento máximo de propulsión en hombro y codo (45 Nm y 30 Nm respectivamente) con la ayuda de 3 extensómetros con los que calculaban las fuerza en dirección (x, y, z) que posteriormente eran relacionadas con los momentos ( Mx, My, Mz). En la mis ma dirección estudios realizados por Anglin y Wyss 5 mostraron que el momento neto máximo en el hombro al levantarse y sentarse en la silla es de 28 Nm. Otro reporte que complementa la información acerca de las lesiones en hombro y el estudio de las variables físicas es el efectuado por Kuijer 6, quien calculó el momento neto en el hombro al halar un objeto que opone resistencia (aproximadamente entre 10-30 Nm). Otra herramienta usada hoy en día por su practicidad en la recolección de datos e instalación es el SmartWheel® 7. El SmartWheel® es un dispositivo que se adjunta al eje de la rueda y mediante el análisis de cada uno de los enviones sobre el anillo de la llanta computa las variables en la propulsión. Algunas de estas variables son: cantidad de fuerza ejercida en cada uno de los impulsos, duración y suavidad en los enviones, brinda información de la velocidad, en impulsos por segundo o millas por hora y expone la información de forma sintetizada y automática a medida que el usuario se moviliza. SmartWheel® es usado en el diagnostico de pacientes y en la asignación del tipo de silla apropiada para el usuario (silla convencional en tubos de acero, aluminio, ultra livianas, asistidas por electricidad, eléctricas o scooteres). Conjuntamente y gracias al banco de pruebas se puede combinar la recolección de datos con análisis electromiográficos y de posicionamiento de las extremidades superiores y el torso, logrando información muy cercana del fenómeno del movimiento y la postura. 5.2. NORMATIVAS EN DIM ENSIONES Las normativas y pautas que rigen a los productores de sillas de ruedas en el mundo son tan variadas como número de asociaciones que los reúnen. Por dicho motivo se agruparon características comunes para diseñar a partir de estas el banco de prueba. 13.

(15) En el caso colombiano el Instituto Colombiano de Normas Técnicas (ICONTEC 8 ) es la encargada de crear nor mas afines con las necesidades del país, con las nor mas de construcciones civiles y de transporte, para que las sillas de ruedas sean de pleno uso en cualquier espacio dentro de las ciudades. Por otro lado la gran mayor ía de las sillas de ruedas son importadas de Estados Unidos, que contempla distintas organizaciones para nor mas y estándares, todas basadas en la International Organization for Standardization (ISO), como son la American National Standards Institute (ANSI) y la Rehabilitation Engineering and Assistive Technology Society of North America. 9. (RESNA).. En la Unión Europea una de las más importantes instituciones es British Standards Institution 10 (BSI). Dentro del dimensionamiento de las condiciones de carga a las que puede estar sometido el banco de pruebas, se consideró primero cargas máximas y mínimas de los usuarios. Por este motivo se identificó la población discapacitada con mayor porcentaje de características afines, entre ellas el peso. Con esta base se identificaron los pesos del cinco por ciento de la población (percentil 5%) y el noventa y cinco por ciento de la población adulta con discapacidad para el desplazamiento (percentil 95%) (48,6 kg y 123,8 kg respectivamente) 11. Con la ayuda de estos datos y considerando que los usuarios serían adultos, se hallaron valores máximos y mínimos de posibles sillas de ruedas que estos usuarios podía utilizar. Los resultados de la investigación se encuentran resumidos en la siguiente tabla:. 1. 2. 3. Número Referencia. 4 1. 2. 5 3. 6. 7. 8. 4. 5. 6. 7. 9 8. 10 9. 11 10. 11 9.8. Mínimo mm, kg. 370 505 415. 400. 230. 405. 530. 910 1080 34. Máximo mm, kg. 420 600 505. 450. 250. 403. 920. 970 1110 N/A 105. Tabla 1: Dimensiones y pasos máximos y mínimo de las sillas de ruedas.. 14.

(16) 6. RÉPLICA DE LAS CARACT ERÍSTICAS DEL USUARIO MASA, INERCIA Y FISIOLOGÍA Con la ayuda de la metodología tradicional de sistemas equivalente se plantea un balance entre las energías existentes en el sistema y su replica en el banco de pruebas.12 Por medio de la ley de conservación de la energía se puede diseñar un sistema equivalente que per mita relacionar la energía aplicada por el usuario a la silla, con el sistema de rodillos-ruedas del banco de pruebas. El principio de conservación de la energía cinética se pueden formular para movimientos de translación y de rotación de la siguiente forma: Translacional:. Ecuación 3: Conservación del momentum lineal. Rotacional:. Ecuación 4: Conservación del momentum angular. Con la ayuda de la segunda ley de la conservación de la energía se puede encontrar una relación para la velocidad angular de los rodillos y de las ruedas de la silla. Suponiendo que no existe deslizamiento entre las ruedas y los rodillos y que estas son las únicas velocidades mencionada. que existen el sistema se puede utilizar la relación ya de. la. siguiente. forma:. 13. &. Ecuación 5: Balance de energías en el sistema rodillo rueda. 15.

(17) Para poder relacionar los sistemas paciente-ruedas y rodillo-ruedas, teniendo en cuenta la inercia del paciente, se escoge un material con un alto esfuerzo de fluencia (mayor a 120 MPa) y con una resistencia acorde a las cargas aplicadas. El material utilizado para el diseño fue acero AISI o SA E 1020 14: E= 205 GPa Sy= 210 MPa Sut= 380 MPa ρ= 7860kg/m³ Tabla 2: Propiedades Acero AISI 1020. Con ayuda de la conservación de la energía y la ecuación de inercia rotacional para un disco se realiza el balanceo de energías translacionales y rotacionales sistemas paciente-ruedas y rodillo-ruedas, obteniendo las siguientes ecuaciones:. Ecuación 6: Balance de energía. Ilustración 1: Diagrama balance de energía. A continuación se encuentra una expresión para el radio del rodillo, que es el punto de partida del diseño que incorpora la inercia del paciente en el sistema:. 16.

(18) .. &. .. ,. Ecuación 7: Ecuación radio rodillo. ,. 17.

(19) 7. DISEÑO EST RUCTURAL En este capitulo se abarcara el diseño del banco de pruebas, este garantizará la integridad estructural del mecanis mo y también la vida útil del mis mo. Para lograr un diseño robusto se plantea un análisis estructural del rodillo y posteriormente un análisis de falla a fatiga. 7.1. ANÁLISIS EST RUCTURAL RODILLOS HUECOS A partir de ahora se debe seleccionar un rodamiento comercial adecuado, con ángulos mínimos entre los apoyos y deflexiones mínimas. Es importante señalar que el grueso del diseño se concibe a partir del estudio de la deflexión con una primera aproximación a través de las ecuaciones de singularidad. Debido a los costos de construcción de los ejes macizos se decidió estructurar el diseño con ejes huecos conformados por una barra de acero SAE 1045 de 30,1625 mm (diámetro nominal rodamiento comercial) y un tubo de acero al carbono de 4’’ de diámetro y espesor de 6 mm. La decisión fue tomada después de iterar sobre las dimensiones comerciales de los tubos, rodamientos y barras, para encontrar deflexiones mínimas y para cargas máximas. El diagrama de cuerpo libre utilizado relaciona las fuerzas con las nuevas dimensiones.. Ilustración 2: Diagrama de cuerpo libre, Cortante y Momento. 18.

(20) La evaluar de la deflexión máxima en los rodillos se realiza para el caso máximo de peso del paciente y la silla con valores de 123.8 kg para el 95% de la población discapacitada adulta y de 105 kg para una silla eléctrica comercial, encontrando el siguiente valor: ,. ,. ,. Ecuación 8: Fuerza Máxima P. Planteando la ecuación de momentos alrededor de los puntos de apoyo del tubo sobre. la. barra,. encontramos ,. los. siguientes. ,. valores:. .. , Ecuación 9: Reacciones R1 y R2. , , ,. ,. ,. ,. ,. ,. ,. , ,. ;. ,. ,. , ,. ,. ;. , Ecuación 10: Ecuaciones de singularidad. Estos valores fueron hallados inicialmente iterando hasta encontrar un valor de inercia cercano al requerido y un valor de deflexión pequeño (aproximadamente 0.001rad). Los valores pequeños que se consideran en el diseño se relacionan con el carácter de herramienta de medición que el banco de pruebas tiene. Por este motivo se necesitan variaciones muy pequeñas en las dimensiones del prototipo, aunque los fabricantes certifican que los rodamientos autoalineables están acondicionados para per mitir desalineamientos de hasta. °. 15. 19.

(21) 7.2. ANÁLISIS DE FALLA A FATIGA Ya que el prototipo va a estar expuesto a cargas cíclicas se examinó la posibilidad de falla por fatiga. Para el análisis de fatiga se deben encontrar constantes relacionadas al cambio de sección y al tipo de esfuerzo al que se está exponiendo el eje. Para lo que se necesita: , , Ecuación 11: Relaciones geométricas eje. Se hace un redondeo de 3mm en los cambios de sección de los ejes para evitar concentradores de esfuerzo. (factor de. De las graficas para las condiciones de operación se obtiene. concentrador de esfuerzos) en el caso estudiado para el rodamiento comercial es, para después y con la ayuda de la siguiente ecuación conocer el factor de concentrador de esfuerzos: √ √ Ecuación 12: Ecuación para el concentrador de esf uerzos. Kf 0,030. Kt. 1,65. 0,061. 1,93. √a √r (r=3mm). 2 0,36. 1,732. Tabla 3: Tabla resultados concentrador de esf uerzos. Ahora se necesita conocer la constante del límite de endurecimiento esfuerzo final de fatiga. ′. y el. ′ : ′. ,. ,. ′ ′ ′. ,. 20.

(22) ′. .. .. .. .. ,. ,. .. ,. .. ,. ,. ′. Ecuación 13: Ecuaciones de las constantes de fatiga. Usando el criterio modificado de Goodman para falla por fatiga, se verific ara la vida infinita del diseño, comparándolo con el diagrama de fatiga para aceros comerciales. Con la ayuda de la siguiente expresión se encuentra un estimativo del número de ciclos que el eje soportará: ,. ,. ,. Ecuación 14: Número de ciclos fatiga. Se tiene en cuenta ahora factores de Marín para el acabado superficial tamaño. , carga. y el concentrador de esfuerzo ,. ,. .. , obteniendo: ,. ,. ,. ,. ,. Los demás factores se designan como 1, al no tener información y no ser relevantes para el diseño. .. .. ′. .. ,. Ahora se re calcula el número de ciclos para fatiga teniendo en cuenta los nuevos factores k hallados anterior mente: ′ ,. ′ ′. .. ′ ′ ,. ′. .. ′.. , ,. ,. ,. Ecuación 15: Ecuaciones número de ciclos con f actores modif icados. 21.

(23) Se puede concluir que en cualquiera de los casos el eje tiene vida infinita (mayor a , por lo tanto no hay posibilidad de falla por fatiga, como se puede observar en la siguiente grafica para los aceros más comunes:. 16. Ilustración 3: Grafico S-N Aceros y Aluminios, tomado de Atlas of f atigues curves. Utilizando también el método de Soderberg, debido que es el más conservativo podemos de los métodos, encontrar un factor de seguridad cíclico:. Ecuación 16: Ecuación de Soderberg. Con lo que se obtiene un factor de seguridad cíclica de: , Este resultado muestra que el esfuerzo máximo al que estará expuesto el eje no excederá al esfuerzo de fluencia del material. 7.3. PERFIL La característica principal en la selección del perfil del chasis del banco de prueba estuvo basada en la reducción del peso total de la estructura. Adicionalmente y dada la características del proyecto que apuntan a la construcción de un prototipo de herramienta de medición, es deseable que las dimensiones se mantengan invariables. Por este motivo se decidió aplicar soldadura en las fragmentos de la estructura donde no se desea libertad o ambigüedades en la medición. 22.

(24) Adicionalmente se reduce en gran proporción los costos relacionados con los elementos de fijación y el ensamble. Se iteró con todos los perfiles comerciales de aceros al carbono que existen actualmente en el mercado, buscando valores mínimos de deflexión en los trayectos más largos que están sometidos a cargas significativas.(ver Anexo 1) Las primeras iteraciones mostraron que perfiles macizos aportaban demasiado peso a la estructura y eran innecesarios. Posteriormente se entro a comparar los perfiles comerciales de acero al carbono, gracias a su peso, su buena resistencia, excelente maquinabilidad y soldabilidad, al contrario de los perfiles en aluminio donde su soldadura es compleja, muy costosa y su resistencia mecánica menor que la del acero. Conociendo entonces las cargas máximas y per misibles se comparo los esfuerzos generados en la estructura con el esfuerzo de fluencia (Sy) proporcionado por el fabricante, seleccionando el siguiente perfil cuadrado:. 17. Ilustración 4: Corte f rontal perfil cuadrado, tomado de www.tuboscolmena.com 18. Perfil escogido d(mm ) b(mm ) e(mm) σ(MPa) N(kN) 50X50. 51,6. 51,6. 1,5. 3,5914. I(m ^4). Ym ax(m). 0,84 1,25E+17 -3,32E-28. Tabla 4: Resultados perfil cuadrado. 7.4. RODAMIENTO Los parámetros más significativos dentro de la escogencia de los rodamientos son los esfuerzos estáticos y dinámicos a los que va a estar expuesto en servicio y las revoluciones a las que gira. 23.

(25) En el caso de la selección de los rodamientos para el banco la velocidad de giro es menor a la contemplada en catalogo (aproximadamente 3500 RPM) para la dimensión del eje con el que se construyeron los rodillos (30,1625mm). Lo mis mo sucede con el esfuerzo dinámico (2,26KN) y estático (0,87KN) para dicho diámetro, debido a que el eje se diseño para no flectarse, se sobre dimensionan otros aspectos. Otros factores que pueden intervenir en la selección de la clase de elemento de rodamiento son los distintos elementos rodante (bolas, rodillos, rodillos cónicos o agujas), su distribución (una o dos hileras), su fijación al eje (prisionero, anillos de fijación o manguitos) y otras características menos relevantes dentro este diseño como son las pestañas de tope en alguno de sus extremos, trabajo a altas temperaturas, el usados en la industria alimenticia entre otros muchos. Otra característica importante de las unidades de rodamiento es el material en que se conforma el elemento de fijación, bridas, chapas de acero o chumacera. En el caso de los materiales en los elementos fijantes encontramos materiales como las fundiciones de acero, acero inoxidable, poliéster,. grasas compatibles con. alimentos, cauchos y plásticas para empaques aumentando la gama de posibilidades dentro de la selección de las unidades de rodamientos. Gracias a las múltiples posibilidades de elección y teniendo en cuenta las necesidades de desalineación, se seleccionó una chumacera de fundición de acero con pintura anticorrosiva, fijación por tornillos prisioneros, rodamiento auto alienable, no re engrasable y de una sola hilera de bolas, marca ETK, con referencia UCP 206. 19. Ilustración 5: Chumacera. 24.

(26) Esta referencia se encuentra especificada con anillos exteriores e interiores e insertos de los soportes en acero templado para rodamientos 100Cr6. Los insertos a su vez están estandarizados con jaulas remachadas de dos piezas en chapa de acero galvanizado y para las juntas se utiliza nitrilo. 20 7.4.1. AJUST E El ajuste en la fijación de los insertos sobre el anillo exterior del cuerpo del soporte se realizo con un seguro contra giro, debido a que el diámetro exterior nominal del rodamiento es menor de 180mm. Para casos cuyo diámetro nominal exterior fuese mayor de 180 mm el inserto se fija al soporte mediante un ajuste de asiento. 21 7.4.2. ÁNGUL O AUTO ALINEAMIENT O Los rodamientos con soporte de fundición gris, tienen la capacidad de compensar errores de alineación gracias a cierto grado de libertad en movimiento de las bolas. El inserto una vez montado tiene la. independencia de moverse en todas las. orientaciones angulares. El ajuste entonces previene las cargas aisladas que se generan por problemas de centrado del eje. Adicionalmente garantiza la transmisión del movimiento en servicio y la integr idad de la unidad rodante.. 22. Ilustración 6: Angulo de auto alineamiento para las distintas clases de rodamientos. 7.4.3. FIJACIÓN SOBRE EL EJE La fijación se realiza a través de dos tornillos prisioneros de hexágono interior desplazados 120°y chaflán afilado moleteado.. 25.

(27) El fabricante garantiza que este tipo de fijación requiere bajos esfuerzos al ser acoplado al eje. Los ejes por esta razón no demandan ningún proceso superficial adicional como templado o rectificado y solo con un acero al carbono cumple los requerimientos de cedencia que garantizan la sujeción (resistencia a la tracción de alrededor de 500N/mm2). El fabricante además brinda información del apriete sugerido a los prisioneros dado el diámetro nominal del eje y las revoluciones medias en servicio. ( Par de apriete máximo de 22 N.m). 23. Ilustración 7: Características f ijación. 7.4.4. TOLERANCIA DE MAQUINADO PARA AJUST E El eje adicionalmente necesita una tolerancia para ser montado y des montado fácilmente. Dependiendo del diámetro del agujero nominal el productor. propone que a. chumaceras con un diámetro nominal del agujero de hasta 180 mm deben ajustarse a un eje con tolerancia J7. Mientras agujeros mayores deben ajustarse con tolerancia H7. Por otro lado se maquino un biseles a los extremos del los ejes para facilitar su desmonte y para evitar la presencia de tensión axial en los soportes de los rodamiento. El radio nominal del bisel se encuentra especificado por el diámetro nominal del eje, para el caso del eje cuyo diámetro nominal es de 30mm, el radio es de 1mm con un máximo de 1.5mm, de acuerdo con las recomendaciones del fabricante de los rodamientos utilizados.. 24. 26.

(28) 8. CALCULO COMPENSACIÓN DE LA INERCIA PARA DIFERENT ES PACIENT ES. Debido a las nuevas condiciones de inercia de los rodillos hueco, es necesario adicionar inercia equivalente para balancear la del paciente y la de los rodillos. Para la prueba piloto se consideró una silla de ruedas Quickie® GPV de 9,75kg de peso y un usuario de 70,25kg aproximadamente. Por este motivo fue necesario adicionar pesas que juegan el papel de volantes inerciales. De la ecuación 6 se encuentra una relación para la inercia del par paciente silla, con respecto la inercia del rodillo conocida: .. ,. Ecuación 17: Inercia sistema hombre silla. Primero se investigo las dimensiones de las pesas comerciales de 1’’ de orificio interno, dado que estas pesas son estándar en su dimensión no es necesario enunciarlas. Posterior mente y con la ayuda de la ecuación de inercia para un volante macizo se conocieron las inercias para cada pesa.. ó. .. Ecuación 18: Ecuación inercia pesas comerciales. Los valores encontrados se encuentran consignados en la siguiente tabla:. Pesas comerciales(lb). I Pesa(kg.m ²). 1,25. 6,87e-4. 2,5. 2,17e-3. 5. 7,43e-3. 7,5. 1,52e-2. 10. 2,41e-2. 12,5. 3,60e-2. 27.

(29) 20. 7,044e-2. 25. 1,14e-1. 50. 4,05e-1. 100. 1,145. Tabla 5: Inercia pesas comerciales. Ahora se considera la inercia total del rodillo y se compara con la inercia del par, paciente silla de 9.75kg de la silla y un usuario de 70,25kg, para encontrar la combinación de pesas pertinentes para conseguirla inercia necesaria:. Ecuación 19: Inercia total rodillo. I Total Rodillo(kg. m ²) 4,94e-2 Tabla 6: Inercia total rodillo hueco. Los resultados de los cálculos se encuentran consignados en las siguientes tablas a continuación, donde se muestra la combinación de pesos para la inercia faltante y el error:. Ecuación 20: Inercia pesas comerciales. Pesas(lb) Inercia(kg.m²) Prueba piloto. Total. 20. 7,044e-2. 5. 7,43e-3. 2,5. 2,17e-3. 1,25. 6,87e-4. 29. 8,07e-2. Tabla 7: Combinación de pesas inercia f altante. En la siguiente tabla se encuentran consignado lo valores de inercia final del par hombre silla al igual que la inercia adicional que hay que integrar al sistema para igualarla, la inercia lograda con las pesas (volantes) y el error. De la mis ma forma se puede reducir el error aún mas, adicionando una pesa de 1.25 libras con lo que el error se reduce a 8.7x10-5 %.. 28.

(30) Los cálculos suministrados en la tabla hacen parte de la tabla anexa 2, con la que se quiso garantizar errores por debajo de 0.09%. Vale la pena entonces analizar la construcción de un volante específico con la inercia faltante o la adición de la pesa más pequeña (1.25libras) en alguno de los casos para reducir el error.. Peso Hom bre & Silla(kg) 80,0. I(kg.m²). 0,13064. I adicional. I Volantes. (kg.m²). (kg.m²). 8,13e-2. 8,07e-2. Error(kg.m ²) Error %. 5,7e-4. 0,057%. Tabla 8: Resultado y error. Ilustración 8: Posicionamiento pesas comerciales. Los demás valores de peso del par silla paciente y su respectiva combinación de pesas óptima que alcanza exactitudes de una centésima porcentual se encuentran consignados en el anexo (Ver anexo 2).. 29.

(31) 9. INST RUMENTACIÓN En este capítulos se analizara los elementos necesarios para llevara cabo la medición. La instrumentación abarca las características de la medición que se desea y las propiedades de los instrumentos que se utilizaron. 9.1. ENCODER Uno de los puntos clave dentro de la instrumentación, es la medición de la velocidad de giro del eje. Con la ayuda del Encoder Stegmann S1, se logro medir con una .. resolución de 500 pulsos por revolución la velocidad de giro del eje de salida. A continuación se relacionan los diámetros como se muestra, hallando la velocidad angular de giro de las ruedas motoras.. Ilustración 9: Relación v elocidad angular radios. Es necesario hacer una integración numérica, para conocer la aceleración angular y por ende el torque de salida de la silla. En este caso se hace la suposición que la partición en el tiempo es suficientemente pequeña asumiendo que el valor de la velocidad y aceleración promedio son muy cercanos a los de la velocidad y aceleración instantáneos.. Ecuación 21: Integración numérica posición angular. Ecuación 22: Integración numérica v elocidad angular. para obtener velocidad angular. para obtener aceleración angular. La integración numérica arroja la aceleración angular que se puede relacionar con la inercia para encontrar el torque aplicado por el paciente, usando la ecuación mostrada a continuación:. Ecuación 23: Momento par [N.m. 30.

(32) Adicionalmente se hizo una recolección piloto de datos con el fin de verificar la instrumentación y corroborar que el banco estuviera arrojando resultados coherentes, en comparación a los consignados en la bibliografía acerca del tema(6,60 )25. Gracias a la resolución del Encoder y a la recolección de datos, se constato las ventajas en la adquisición de datos en servicio.. Ilustración 10: Encoder Stegmann S1. 9.2. TORQUÍMET RO Para la medición del torque de frenado fue necesario incluir dentro de la instrumentación un torquímetro que mida la diferencia entre el torque de de salida del rodillo y el freno. Por este motivo se necesito conocer el máximo torque que el instrumento deber ía medir incluido en la siguiente sección. 9.2.1. RANGO DE T ORQUE Las rampas constituyen un recurso alterno que mejora la accesibilidad para personas con movilidad reducida y una asistencia directa a los usuarios de sillas de ruedas. La construcción de rampas hoy en día es legislada y forman parte de estándares en donde se halla consignados valores de materiales, acabados, ancho, longitud, señalización y pendiente máxima, este último un factor importante dentro del diseño y elección de los instrumentos. Los códigos de construcción de rampas de acceso para discapacitados en el mundo son muy variados como var ían las instituciones que los rigen.. 31.

(33) Para el caso del diseño de nuestro experimento varias instituciones indican que la pendiente máxima per misible es de 6%(1:16.67)26 para rampas para acceso de discapacitados con sillas de ruedas, de donde se obtiene: ó. .. ,. ,. . .. ó. , ,. , .. °. ,. , .. . ,. .. Ecuación 24: Torque máximo para máximo peso y gradiente. Debido a que el torquímetro con el que se desarrollo la instrumentación, Torquímetro TQ501-200 Omega, tiene un máximo torque de frenado de 200. .. , es necesario. restringir el ángulo de 6% a 5%(1:20), para un peso máximo del usuario de 123,8kg, y una silla de 100kg o lo que sería lo mismo, un conjunto de silla-usuario de 223,8kg.. Ilustración 11: Torquímetro TQ501-200 Omega. Por otro lado se puede analizar la dinámica de la experimentación, cambiando el peso limite a 128,49kg alcanzando así bajo esta condición el ángulo máximo de frenado de 6%(1:16.67).. 32.

(34) Torque freno(lb.in). Peso usuario V.s Torque freno 191 141 91 58,0. 78,0. 98,0. 118,0. 138,0. Peso usuario(kg) Ilustración 12: Grafica Torque f renado para un gradiente del 12.5%. Peso conjunto(kg) Torque(N.m) Torque(lb.ft) Mínimo. 58,4. 10,3191. 91,057. Máxim o. 128,49. 23,567. 239,39. Tabla 9: Torque Mínimo y Máximo para pesos extremos y gradiente 5%. La diferencia en los gradientes máximos de inclinación depende entonces del peso máximo del conjunto. De esta forma si el peso máximo es de 223.8 kg el torque máximo que alcanzará a medir el torquímetro será el relacionado con un ángulo de 5%, pero si se reduce el peso máximo a 128,49kg se alcanzará un gradiente de inclinación de 12.5%. 9.2.2. SEL ECCIÓN T ORQUIM ETRO PARA UN CONJUNT O CON PESO MÁXIMO La selección del torquímetro se teniendo en cuenta los rangos de torque de frenado máximo y los de propulsión conocidos por la literatura anteriormente citada. 27 Aunque el Torquímetro cumple con los requerimientos de freno para un gradiente máximo de 12,5% se debe implementar un torquímetro que alcance un intervalo de: Peso Usuario(kg). Torque(N.m) Torque(lb.in). Mínimo. 58,4. 17,887. 157.824. Máxim o. 153,8. 45,470. 401.208. Tabla 10: Torque Mínimo y Máximo para pesos extremos y gradiente de 12.5%. 33.

(35) Estas condiciones son alcanzadas por el torquímetro marca PCB Piezotronic 41040128, que logra un toque máximo de 500lb.in. Por el frenado máximo que alcanza en usos extremos se recomienda el uso de dicha herramienta.. 29. Ilustración 13: Torquímetro PCB 4104-01. Por otro lado cabe mencionar que para la prueba piloto desarrollada, las condiciones de movimiento fueron sobre terreno plano, por tanto no fue necesario el uso del freno o del torquímetro propuesto. Con fines de instrumentación se propone el uso del torquímetro TQ501-200 Omega que per mitiendo realizar medición directa de momento par de freno de hasta 200lb.in. 9.3. ACOPL E La selección de los acoples es fundamental para evitar esfuerzos residuales y falla por fatiga. En el diseño de ejes es inevitable la desalineación del eje y el elemento rodante más s í la aplicación requiere una exacta transmisión del torque. El tipo de acople también varia con las dimensiones de eje, el espacio disponible en el mecanismo, la potencia, el torque y la velocidad de transmisión, la temperatura del sistema, el des alineamiento natural del eje, los esfuerzos axiales y la expectativa de vida del rodamiento 30. Debido a estas necesidades los acoplamientos se pueden agrupar en tres diferentes clases: Acoples de alta precisión, flexibles, deslizantes, con pivote, sin contacto y de tarea pesada. Gracias al uso de chumaceras autoalineables, relativamente baja transmisión de potencia, baja velocidad de servicio y ejes relativamente pequeño (aproximadamente 30mm) se opto por acoples flexibles, con elemento elastómero, nolubricado de tarea no pesada.. 34.

(36) La ilustración muestra los acoples de araña ya montados sobre el eje.. Ilustración 14: Acople de araña. 9.4. FRENO El freno seleccionado para pruebas futuras donde sea necesario variar la resistencia del banco, simulando diferencias en el terreno es el Warner Electric 31 TB-825. Teniendo en cuenta las normativas de construcción de rampas de acceso se puede determinar que el torque máximo de frenado que se requiere es de 461.67lb.ft para un gradiente de 12.5%. El dispositivo ofrece en un paquete compacto. un máximo torque dinámico de. 43.200lb.ft basado en una velocidad de deslizamiento de 30RPM’s, máxima velocidad de giro de 3000 RPM lo que brinda unas excelente expectativa de vida de los componentes. Adicionalmente es compatible con diversos actuadores y almohadillas de fricción permitiendo combinaciones para una amplia gama de aplicaciones opcionales.. 35.

(37) 32. Ilustración 15: Freno TB-825 Warner Electric. 36.

(38) 10. TOLERANCIAS GEOMÉT RICAS Como se enunció anteriormente los rodamientos auto alineables seleccionados permiten ángulos de desfase de hasta. °. , con ayuda de esta condición se. asignan tolerancias en la construcción para los elementos más críticos dentro del banco de pruebas, estos son: •. Desalineación por soldadura.. •. Desalineación en el ángulo perpendicular por corte del perfil tubular cuadrado.. •. Desalineación entre agujeros de los rodamientos.. •. Desalineación por posicionamiento de los rodamientos en el banco.. Gracias a literatura en distorsiones en láminas de acero de bajo carbono debido a la aplicación de soldadura de arco, se encontró valores de deflexión aproximados de 0.003rad para una lámina de espesor de 3mm, y una deflexión de 5.461x10-2 mm. 33 Estos datos se relacionan en forma lineal con el espesor de pared utilizado de 3mm, hallando valores críticos de deflexión angular de 0.00133rad. Ya teniendo el aproximado valor de tolerancia angular para el proceso con mayor incertidumbre (la soldadura), se puede dividir la tolerancia restante de los rodamientos auto alineables para los demás posibles inconvenientes de construcción, hallando los siguientes valores de tolerancia geométrica. Entonces se halla que proporción de tolerancia se asigna a la construcción de cada una de las actividades críticas, basado en la tolerancia garantizada por el fabricante. °. .. .. °. °. Este valor se divide en 3 partes iguales, con lo que se halla que proporción angular de los 3° deberá obedecer cada una de las siguientes operaciones criticas: .. •. °. .. Angulo perpendicular por corte del perfil tubular cuadrado: .. °. í .. •. Agujeros de los rodamientos: 37.

(39) .. °. . •. Posicionamiento de los rodamientos en el banco: .. °. .. 38.

(40) 11. CONSTRUCCIÓN Debido a la necesidad de una buena precisión con tolerancias bastante reducidas, se construyo el banco de pruebas con colaboración de un taller externo a la universidad. El primer paso en la construcción fue la soldadura de chasis del banco utilizando el perfil seleccionado.. Ilustración 16: Perforación hueco. Se sueldan tuercas en la cara inter ior de las patas para instalar los niveladores, que permiten, acondicionar el banco a las condiciones del piso.. Ilustración 17: Soldadura patas. 39.

(41) A continuación se maquinaron los ejes, se soldó las tapas y el tubo exterior, conformando los rodillos. Se insertaron los rodamientos y estos a su vez a las chumaceras.. Ilustración 18: Ensamble rodillos huecos. Ilustración 19: Perforación huecos rodillos. Se cortó y doblo una lámina en forma de omega invertida (Ω), donde se ubicará la llanta delantera restringiendo su movimiento. Adicionalmente para lograr mayor soporte la lamina es soldada a una sección del perfil al igual que las guías un U que ayudan a su fijación dentro del banco.. 40.

(42) Ilustración 20: Ensamble. Ilustración 21: Explosión ensamble banco de pruebas. 41.

(43) 12. PRUEBA PILOTO Primero se verifico que el banco fuese adaptable para varios tipos de sillas ya que fue uno de los objetivos del banco. Se uso una silla estándar (12,45kg) y una plegable (9,75kg), con peso de un usuario de aproximadamente 80kg.. Ilustración 22: Prueba Piloto silla estándar y silla Quickie® GPV. Se prueba se llevo a cabo solo con la silla plegable ya que esta será la que se usará en el futuro. La prueba consistió en la propulsión por un minuto, con un comienzo suave hasta llegar a una velocidad media constante para posteriormente dejar parar los rodillos por si solos La prueba se realizo solo en la silla plegable Quickie® GPV debido a que esta es la que será usada en futuras pruebas. Los resultados fueron obtenidos por medio de una tarjeta de adquisición de datos LabJack® y graficados con ayuda de Excel. Los datos obtenidos a la salida del eje motriz fueron:. Velocidad angular(rad/s) 20. w(rad/s). 15 10 5 0 0. 10. 20. 30. 40. 50. 60. 70. Tiempo (segundos) Ilustración 23: Resultados v elocidad angular prueba piloto, con una incertidumbre de 1 segundo.. 42.

(44) 13. CONCL USIONES •. El banco de pruebas cumple con todos los requerimientos planteados en el diseño. Ex igencias que se habían planeado en el diseño como las tolerancias, la alineación, el montaje y el acabado entre otras fueron asumidas y llevadas a cabo.. •. Se desarrolló una metodología para definir el volante requer ido para un par paciente-silla deter minado, lo que lleva a un protocolo de uso del banco cuando cambia o el usuario o la silla, generando una forma eficiente de integrar las particularidades de cada usuario.. •. Las características fisiológicas de la propulsión son visualizables debido a que ahora es posible tomar imagines estáticas de la propulsión del paciente en movimiento, pudiendo enfocarse en problemas específicos como las lesiones en el tronco, muñeca y hombros esta última de gran importancia.. •. Se realizó una prueba piloto de la instrumentación con lo que se verificó la toma de datos y se corroboro que la naturaleza de los datos obtenidos estuvieran de acuerdo con datos de la bibliografía acerca del tema.. •. Será posible el uso de la herramienta para la valoración y prescripción de usuarios de sillas de ruedas.. •. Es necesario llevar a cabo trabajos futuros para analizar la disipación de la energía en los rodamientos, ya que es una limitante en la simulación del movimiento.. •. Es necesario hacer pruebas más detalladas con distintos pacientes para validar las condiciones de operación, buscando así simular del mejor modo las condiciones reales de operación.. 43.

(45) 14. ANEXOS 1. Iteración perfiles comérciales La tabla muestra las dimensiones comerciales de los perfiles cuadrados, la altura, base y espesor real de los mismos. También muestra el esfuerzo ( σ) al que es expuesto cuando se carga con el peso máximo paciente silla (223.8kg). La columna N representa el número de ciclos el perfil soportaría, su inercia y por ultimo la deflexión máxima Ymax.. 25x25 40X40. 50X50. 50X30 60X40. 70X70. 75X75. 76X38. 80X40 90X50 90X90 100X40. altura(mm) base(mm) e(mm) σ(MPa) N(ciclos*106 ) 26,7 26,7 1,5 145,62 1,44 26,7 26,7 2,5 97,96 2,14 40 40 1,5 61,30 3,42 40 40 2 47,75 4,39 40 40 2,5 39,68 5,29 51,6 51,6 1,5 35,90 5,84 51,6 51,6 2 27,73 7,57 51,6 51,6 2,5 22,85 9,19 50 50 3 21,01 9,99 50 13 1,5 89,56 2,34 51,59 27,44 1,5 56,25 3,73 51,59 27,44 2 43,68 4,80 60 37,85 1,5 36,63 5,73 60 37,85 2 28,26 7,44 60 37,85 2,5 23,27 9,02 60 37,85 3 19,95 10,52 60 37,85 4 15,85 13,24 70,9 70,9 1,5 18,57 11,30 70,9 70,9 2 14,22 14,75 70,9 70,9 2,5 11,62 18,05 75 75 3 8,78 23,90 75 75 4 6,86 30,60 75 75 5 5,71 36,73 75 75 6 4,96 42,32 76,2 38,1 1,5 25,91 8,10 76,2 38,1 2 19,90 10,54 76,2 38,1 2,5 16,31 12,87 80 40 2 17,97 11,67 80 40 3 12,54 16,73 90,17 50 2 13,11 16,00 90,17 50 2,5 10,70 19,62 90,2 90,2 2 8,63 24,32 90,2 90,2 2,5 7,02 29,94 99,99 39,98 1,5 16,87 12,44 99,99 39,98 2 12,90 16,27 99,99 39,98 2,5 10,52 19,95. I(kg.m²) 1,61E‐08 2,39E‐08 5,72E‐08 7,34E‐08 8,83E‐08 1,26E‐07 1,63E‐07 1,98E‐07 2,08E‐07 4,89E‐08 8,03E‐08 1,03E‐07 1,43E‐07 1,86E‐07 2,26E‐07 2,63E‐07 3,32E‐07 3,34E‐07 4,36E‐07 5,34E‐07 7,48E‐07 9,57E‐07 1,15E‐06 1,32E‐06 2,58E‐07 3,35E‐07 4,09E‐07 3,90E‐07 5,59E‐07 6,02E‐07 7,38E‐07 9,15E‐07 1,13E‐06 5,19E‐07 6,79E‐07 8,32E‐07. Ymax(m) ‐2,61E‐03 ‐1,75E‐03 ‐7,33E‐04 ‐5,71E‐04 ‐4,74E‐04 ‐3,33E‐04 ‐2,57E‐04 ‐2,12E‐04 ‐2,01E‐04 ‐8,57E‐04 ‐5,21E‐04 ‐4,05E‐04 ‐2,92E‐04 ‐2,25E‐04 ‐1,85E‐04 ‐1,59E‐04 ‐1,26E‐04 ‐1,25E‐04 ‐9,60E‐05 ‐7,84E‐05 ‐5,60E‐05 ‐4,37E‐05 ‐3,64E‐05 ‐3,16E‐05 ‐1,63E‐04 ‐1,25E‐04 ‐1,02E‐04 ‐1,07E‐04 ‐7,50E‐05 ‐6,96E‐05 ‐5,68E‐05 ‐4,58E‐05 ‐3,72E‐05 ‐8,07E‐05 ‐6,17E‐05 ‐5,03E‐05 44.

(46) 100X50. 100X100. 150X50. 150X100 135X135. 100 100 100 100 100 100 100 100 100 150 150 150 150 150 135 135 135 150 200 250. 50 50 50 50 100 100 100 100 100 50 50 50 50 100 135 135 135 150 200 250. 2 3 4 5 2 3 4 5 6 2 3 4 5 6 4 5 6 6 5 7. 11,29 7,81 6,07 5,04 6,97 4,79 3,70 3,05 2,62 6,16 4,26 3,25 2,67 1,48 1,97 1,61 1,37 1,09 0,70 0,32. 18,58 26,88 34,55 41,63 30,09 43,80 56,66 68,70 79,97 34,08 49,77 64,58 78,57 141,43 106,56 130,24 152,82 191,23 296,47 642,68. 7,75E‐07 1,12E‐06 1,44E‐06 1,74E‐06 1,26E‐06 1,83E‐06 2,36E‐06 2,87E‐06 3,34E‐06 2,13E‐06 3,11E‐06 4,04E‐06 4,92E‐06 8,85E‐06 6,00E‐06 7,33E‐06 8,61E‐06 1,20E‐05 2,47E‐05 6,70E‐05. ‐5,40E‐05 ‐3,74E‐05 ‐2,91E‐05 ‐2,41E‐05 ‐3,34E‐05 ‐2,29E‐05 ‐1,77E‐05 ‐1,46E‐05 ‐1,26E‐05 ‐1,96E‐05 ‐1,34E‐05 ‐1,04E‐05 ‐8,52E‐06 ‐4,73E‐06 ‐6,98E‐06 ‐5,71E‐06 ‐4,87E‐06 ‐3,50E‐06 ‐1,69E‐06 ‐6,25E‐07. 2. Tabla peso binomio paciente silla Peso H&S(kg) 58,40 59,00 60,00 61,00 62,00 63,00 64,00 65,00 66,00 67,00 68,00 69,00 70,00 71,00 72,00 73,00 74,00 75,00 76,00 77,00 78,00. I(kg.m²) I adicional(kg.m²) 0,0954 0,0460 0,0964 0,0470 0,0980 0,0486 0,0996 0,0503 0,1012 0,0519 0,1029 0,0535 0,1045 0,0552 0,1061 0,0568 0,1078 0,0584 0,1094 0,0601 0,1110 0,0617 0,1127 0,0633 0,1143 0,0650 0,1159 0,0666 0,1176 0,0682 0,1192 0,0699 0,1208 0,0715 0,1225 0,0731 0,1241 0,0748 0,1257 0,0764 0,1274 0,0780. Pesas comerciales 12,5lb 5lb 2,5lb 1,25lb 12,5lb 5lb 2,5lb 1,25lb 12,5lb 5lb 2,5lb 4*1,25lb 12,5lb 5lb 3*2,5lb 12,5lb 7,5lb 1,25lb 12,5lb 7,5lb 2,5lb 12,5lb 7,5lb 2,5lb 2*1,25lb 12,5lb 7,5lb 2*2,5lb 2*1,25lb 12,5lb 7,5lb 5lb 12,5lb 7,5lb 5lb 2*1,25lb 12,5lb 7,5lb 5lb 2,5lb 1,25lb 12,5lb 10lb 2,5lb 1,25lb 12,5lb 10lb 2*2,5lb 12,5lb 10lb 3*2,5lb 12,5lb 10lb 5lb 1,25lb 12,5lb 10lb 5lb 2,5lb 12,5lb 10lb 5lb 2,5lb 2*1,25lb 20lb 2,5lb 20lb 2*2,5lb 20lb 2*2,5lb 1,25lb 20lb 5lb 1,25lb 45.

(47) 79,00 80,00 81,00 82,00 83,00 84,00 85,00 86,00 87,00 88,00 89,00 90,00 91,00 92,00 93,00 94,00 95,00 96,00 97,00 98,00 99,00 100,00 101,00 102,00 103,00 104,00 105,00 106,00 107,00 108,00 109,00 110,00 111,00 112,00 113,00 114,00 115,00 116,00 117,00 118,00 119,00 120,00 121,00 122,00 123,00. 0,1290 0,1306 0,1323 0,1339 0,1355 0,1372 0,1388 0,1404 0,1421 0,1437 0,1453 0,1470 0,1486 0,1502 0,1519 0,1535 0,1551 0,1568 0,1584 0,1600 0,1617 0,1633 0,1649 0,1666 0,1682 0,1698 0,1715 0,1731 0,1747 0,1764 0,1780 0,1796 0,1813 0,1829 0,1845 0,1862 0,1878 0,1894 0,1911 0,1927 0,1943 0,1960 0,1976 0,1992 0,2009. 0,0797 0,0813 0,0829 0,0846 0,0862 0,0878 0,0895 0,0911 0,0927 0,0944 0,0960 0,0976 0,0993 0,1009 0,1025 0,1042 0,1058 0,1074 0,1091 0,1107 0,1123 0,1140 0,1156 0,1172 0,1189 0,1205 0,1221 0,1238 0,1254 0,1270 0,1287 0,1303 0,1319 0,1336 0,1352 0,1368 0,1385 0,1401 0,1417 0,1434 0,1450 0,1466 0,1483 0,1499 0,1515. 20lb 5lb 2,5lb 20lb 5lb 2,5lb 1,25lb 20lb 5lb 2*2,5lb 20lb 5lb 2*2,5lb 2*1,25lb 20lb 7,5lb 20lb 7,5lb 2,5lb 1,25lb 20lb 7,5lb 2*2,5lb 20lb 7,5lb 2*2,5lb 2*1,25lb 20lb 7,5lb 5lb 20lb 10lb 20lb 10lb 1,25lb 20lb 10lb 2,5lb 1,25lb 20lb 10lb 2*2,5lb 20lb 2*7,5lb 20lb 2*7,5lb 2*1,25lb 20lb 10lb 5lb 2*1,25lb 20lb 10lb 5lb 2,5lb 1,25lb 20lb 12,5lb 20lb 12,5lb 2,5lb 20lb 12,5lb 2,5lb 2*1,25lb 20lb 12,5lb 2*2,5lb 2*1,25lb 20lb 12,5lb 5lb 20lb 12,5lb 5lb 2*1,25lb 25lb 2,5lb 1,25lb 25lb 2*2,5lb 25lb 2*2,5lb 2*1,25lb 25lb 5lb 25lb 5lb 2*1,25lb 25lb 5lb 2,5lb 1,25lb 25lb 5lb 2*2,5lb 25lb 7,5lb 25lb 7,5lb 25lb 7,5lb 3*1,25lb 25lb 7,5lb 2,5lb 2*1,25lb 25lb 7,5lb 2*2,5lb 1,25lb 25lb 7,5lb 5lb 25lb 7,5lb 5lb 2*1,25lb 25lb 10lb 2,5lb 25lb 10lb 2,5lb 25lb 10lb 2*2,5lb 1,25lb 25lb 10lb 2*2,5lb 1,25lb 2*1,25lb 25lb 10lb 5lb 1,25lb 25lb 10lb 5lb 2*1,25lb 25lb 10lb 5lb 2,5lb 1,25lb 25lb 12,5lb 2*1,25lb 46.

(48) 124,00 125,00 126,00 127,00 128,00 129,00 130,00 131,00 132,00 133,00 134,00 135,00 136,00 137,00 138,00 139,00 140,00 141,00 142,00 143,00 144,00 145,00 146,00 147,00 148,00 149,00 150,00 151,00 151,10 152,00 153,00 154,00 155,00 156,00 157,00 158,00 159,00 160,00 161,00 162,00 163,00 164,00 165,00 166,00 167,00. 0,2025 0,2041 0,2058 0,2074 0,2090 0,2107 0,2123 0,2139 0,2156 0,2172 0,2188 0,2205 0,2221 0,2237 0,2254 0,2270 0,2286 0,2303 0,2319 0,2335 0,2352 0,2368 0,2384 0,2401 0,2417 0,2433 0,2450 0,2466 0,2468 0,2482 0,2499 0,2515 0,2531 0,2548 0,2564 0,2580 0,2597 0,2613 0,2629 0,2646 0,2662 0,2678 0,2695 0,2711 0,2727. 0,1532 0,1548 0,1564 0,1581 0,1597 0,1613 0,1630 0,1646 0,1662 0,1679 0,1695 0,1711 0,1728 0,1744 0,1760 0,1777 0,1793 0,1809 0,1826 0,1842 0,1858 0,1875 0,1891 0,1907 0,1924 0,1940 0,1956 0,1973 0,1974 0,1989 0,2005 0,2022 0,2038 0,2054 0,2071 0,2087 0,2103 0,2119 0,2136 0,2152 0,2168 0,2185 0,2201 0,2217 0,2234. 25lb 10lb 7,5lb 25lb 10lb 7,5lb 2*1,25lb 25lb 10lb 7,5lb 2,5lb 1,25lb 25lb 10lb 7,5lb 2,5lb 3*1,25lb 25lb 12,5lb 5lb 2*1,25lb 25lb 12,5lb 5lb 2,5lb 1,25lb 25lb 12,5lb 5lb 2*2,5lb 25lb 12,5lb 5lb 2*2,5lb 2*1,25lb 25lb 12,5lb 7,5lb 25lb 12,5lb 7,5lb 2,5lb 25lb 12,5lb 7,5lb 2,5lb 2*1,25lb 25lb 12,5lb 7,5lb 2*2,5lb 1,25lb 25lb 12,5lb 7,5lb 2*2,5lb 3*1,25lb 25lb 12,5lb 7,5lb 5lb 1,25lb 25lb 12,5lb 7,5lb 5lb 2,5lb 2*1,25lb 25lb 12,5lb 7,5lb 5lb 2*2,5lb 1,25lb 25lb 2*10lb 7,5lb 2,5lb 25lb 12,5lb 10lb 2*2,5lb 2*1,25lb 25lb 2*10lb 7,5lb 2*2,5lb 25lb 2*10lb 7,5lb 2*2,5lb 2*1,25lb 25lb 20lb 25lb 20lb 2,5lb 1,25lb 25lb 20lb 2,5lb 3*1,25lb 25lb 20lb 2*2,5lb 2*1,25lb 25lb 20lb 5lb 25lb 20lb 5lb 2*1,25lb 25lb 20lb 5lb 2,5lb 1,25lb 25lb 20lb 5lb 2*2,5lb 25lb 20lb 5lb 2*2,5lb 25lb 20lb 5lb 2*2,5lb 2*1,25lb 25lb 20lb 2*5lb 25lb 20lb 2*5lb 2,5lb 1,25lb 25lb 20lb 2*5lb 2*2,5lb 25lb 20lb 2*5lb 2*2,5lb 2*1,25lb 25lb 20lb 7,5lb 5lb 25lb 20lb 7,5lb 5lb 2*1,25lb 25lb 20lb 7,5lb 5lb 2,5lb 1,25lb 25lb 20lb 7,5lb 5lb 2*2,5lb 25lb 20lb 7,5lb 5lb 2*2,5lb 2*1,25lb 25lb 20lb 7,5lb 2*5lb 25lb 20lb 7,5lb 2*5lb 2*1,25lb 25lb 20lb 7,5lb 2*5lb 2,5lb 1,25lb 25lb 20lb 10lb 5lb 2,5lb 2*1,25lb 25lb 20lb 10lb 5lb 2*2,5lb 1,25lb 25lb 20lb 10lb 2*5lb 47.

(49) 168,00 169,00 170,00 172,00 173,00 174,00 175,00 176,00 177,00 178,00 179,00 180,00 181,00 182,00 183,00 184,00 187,00 188,00 189,00 190,00 191,00 192,00 193,00 194,00 195,00 196,00 197,00 198,00 199,00 200,00 201,00 202,00 203,00 204,00 205,00 206,00 207,00 208,00 209,00 210,00 211,00 212,00 213,00 214,00 215,00. 0,2744 0,2760 0,2776 0,2809 0,2825 0,2842 0,2858 0,2874 0,2891 0,2907 0,2923 0,2940 0,2956 0,2972 0,2989 0,3005 0,3054 0,3070 0,3086 0,3103 0,3119 0,3135 0,3152 0,3168 0,3184 0,3201 0,3217 0,3233 0,3250 0,3266 0,3282 0,3299 0,3315 0,3331 0,3348 0,3364 0,3380 0,3397 0,3413 0,3429 0,3446 0,3462 0,3478 0,3495 0,3511. 0,2250 0,2266 0,2283 0,2315 0,2332 0,2348 0,2364 0,2381 0,2397 0,2413 0,2430 0,2446 0,2462 0,2479 0,2495 0,2511 0,2560 0,2577 0,2593 0,2609 0,2626 0,2642 0,2658 0,2675 0,2691 0,2707 0,2724 0,2740 0,2756 0,2773 0,2789 0,2805 0,2822 0,2838 0,2854 0,2871 0,2887 0,2903 0,2920 0,2936 0,2952 0,2969 0,2985 0,3001 0,3018. 25lb 20lb 10lb 7,5lb 2*1,25lb 25lb 20lb 10lb 7,5lb 2,5lb 1,25lb 25lb 20lb 10lb 7,5lb 2*2,5lb 25lb 20lb 10lb 7,5lb 5lb 25lb 20lb 10lb 7,5lb 5lb 2*1,25lb 2*25lb 2*2,5lb 2*1,25lb 2*25lb 5lb 2*25lb 5lb 2*1,25lb 2*25lb 5lb 2,5lb 1,25lb 2*25lb 5lb 2*2,5lb 2*25lb 5lb 2*2,5lb 2*1,25lb 2*25lb 7,5lb 2*25lb 7,5lb 2,5lb 1,25lb 2*25lb 7,5lb 2*2,5lb 2*25lb 7,5lb 2*2,5lb 2*1,25lb 2*25lb 7,5lb 5lb 2*25lb 7,5lb 5lb 2*2,5lb 2*25lb 7,5lb 5lb 2*2,5lb 2*1,25lb 2*25lb 10lb 2*2,5lb 2*1,25lb 2*25lb 10lb 5lb 2*25lb 10lb 5lb 2*1,25lb 2*25lb 10lb 5lb 2,5lb 1,25lb 2*25lb 10lb 5lb 2*2,5lb 2*25lb 12,5lb 2,5lb 1,25lb 2*25lb 12,5lb 2*2,5lb 2*25lb 12,5lb 2*2,5lb 2*1,25lb 2*25lb 12,5lb 5lb 2*25lb 12,5lb 5lb 2*1,25lb 2*25lb 12,5lb 5lb 2,5lb 1,25lb 2*25lb 12,5lb 5lb 2*2,5lb 2*25lb 12,5lb 5lb 2*2,5lb 2*1,25lb 2*25lb 12,5lb 7,5lb 2*25lb 12,5lb 7,5lb 2*1,25lb 2*25lb 12,5lb 7,5lb 2*2,5lb 2*25lb 12,5lb 7,5lb 2*2,5lb 2*1,25lb 2*25lb 12,5lb 7,5lb 5lb 2*25lb 12,5lb 10lb 2*25lb 12,5lb 10lb 2*1,25lb 2*25lb 12,5lb 10lb 2,5lb 1,25lb 2*25lb 12,5lb 10lb 2*2,5lb 2*25lb 12,5lb 10lb 2*2,5lb 2*1,25lb 2*25lb 12,5lb 10lb 5lb 2*25lb 12,5lb 10lb 5lb 2*1,25lb 2*25lb 20lb 2*25lb 20lb 2,5lb 1,25lb 48.

(50) 216,00 217,00 218,00 219,00 220,00 221,00 222,00 223,00 223,80. 0,3527 0,3544 0,3560 0,3576 0,3593 0,3609 0,3625 0,3642 0,3655. 0,3034 0,3050 0,3067 0,3083 0,3099 0,3116 0,3132 0,3148 0,3161. 2*25lb 20lb 2*2,5lb 2*25lb 20lb 2*2,5lb 2*1,25lb 2*25lb 20lb 5lb 2*25lb 20lb 5lb 2*1,25lb 2*25lb 20lb 5lb 2,5lb 1,25lb 2*25lb 20lb 5lb 2*2,5lb 2*25lb 20lb 5lb 2*2,5lb 2*1,25lb 2*25lb 20lb 7,5lb 2*25lb 20lb 7,5lb 2*1,25lb. 49.

(51) 15. Planos. Ilustración 24: Representación isométrica del Banco de pruebas silla de ruedas. 50.

(52) Ilustración 25: Lista de partes. 51.

(53) Ilustración 26: Plano conjunto. 52.

(54) Ilustración 27: Plano pata. 53.

(55) Ilustración 28: Plano tubo 1200mm. 54.

(56) 55.


(58) Ilustración 30: Eje central rodillo. 57.


(60) Ilustración 32: Eje acople y f reno. 59.

(61) Ilustración 33: Plano V fijación rueda delantera. 60.

(62) Ilustración 34: Plano V. 61.

(63) Ilustración 35: Plano U f ijación. 62.

(64) Ilustración 36: Plano tornillo soldado pata. 63.

(65) Ilustración 37: Plano lamina f reno y tornillo. 64.

(66) Ilustración 38: Plano torquímetro. 65.

(67) Ilustración 39: Plano acoplador. 66.

(68) Ilustración 40: Plano perilla. 67.

(69) Ilustración 41: Boceto chumacera. 68.

(70) 15. BIBLIOGRAFÍA. •. F. HERRERA LUNA. “Prototipo de un mecanismo para mejorar el funcionamiento de una silla de ruedas”. Universidad de los Andes. (Tesis de pregrado 621.815 H262). Bogotá 2003. •. J. C PERAFÁ N VILLOTA. “Asistencia a la conducción de una silla de ruedas con tratamiento de imágenes”. Universidad de los Andes. (Tesis de pregrado 629.892 V231). Bogotá 2002. •. M.A. FINLEY, M.M. RODGERS. “Effect of 2-Speed Geared Manual Wheelchair Propulsion on Shoulder Pain and Function Archives of Physical Medicine and Rehabilitation”. Science direct publication .Volume 88, Issue 12, December 2007,. •. E. SONENBLUM, S. SPRIGLE, F. H. HA RRIS, C. L. MA URER. “ Characterization of Pow er. Wheelchair. Archives. of. Use. Physical. in. Medicine. the and. Home. and. Rehabilitation”.. Community. Science. direct. publication .Volume 89, Issue 3, March 2008 •. J. GROOT S. DE, M. DE BRUIN, S.P. NOOMEN, L.H.V. VAN DER WOUDE. “Mechanical efficiency and propulsion technique after 7 w eeks of low -intensity wheelchair training Clinical Biomechanics”. Science direct publication Volume 23, Issue. •. 4, May. 2008. W. J. HURD, M. M.B. MORROW, R. KAUFMAN, A. KAI- NAN AN. “Wheelchair propulsion. demands. during. outdoor. community. ambulation”.. Journal. of. Electromyography and Kinesiology.Science direct publication. 30 June 2008 •. G. DESROCHES, R. AISSAOUI, D. BOURBONNAIS. “Relationship Betw een Resultant Force at the Pushrim and the Net Shoulder Joint Moments During Manual. Wheelchair. Propulsion. in. Elderly. Persons. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation”. Science direct publication. Volume. 89,. Issue. 6, June. 2008,. Pages. 1155-1161. 69.

(71) •. P. KARMARKAR, A. COOPER, H.LIU, S. CONNOR, J. PUHLMAN.” Evaluation of Pushrim-Activated Pow er-Assisted Wheelchairs Using ANSI/RESNA Standards”. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation, Volume 89, Issue 6, June 2008,. •. (En. línea). Septiembre. 17. 2008.. Disponible. en:. http://ieeexplore.ieee.org/iel3/4363/12476/00579629.pdf?tp=&isnumber=12476&ar number9 •. (En línea) Septiembre 17 2008. Disponible en: http://www.3rivers.com/img/SWwith-person-in-chair-web.jpg. •. (En. línea). Octubre. 02. 2008.. Disponible. en:. Disponible. en:. http://www.imagina.org/archivos/biomecanica.htm#Medidas •. (En. línea). Octubre. 10. 2008.. http://www.etkbearing.com/catalogue.com. 1. A. KOTAJARV I. “The Effect of Visual Biofeedback on the Propulsion Effectiveness of. Experienced Wheelchair Users“. Orthopedic Biomechanics Lab and Department of Physical Medicine and Rehabilitation (Basford), Mayo Clinic and Foundation, Rochester, 2002. 2. J. MERCER, M. BONINGER, A. KOONTZ, D. RENT, A. DYSON-HUDSON.. “Shoulder joint kinetics and pathology in manual w heelchair users”. Science direct publication Volume 25, Issue 9,13 April 2006 3. International Organization for Standardization ( ISO), American National Standards. Institute (ANSI), Rehabilitation Engineering and Assistive Technology Society of North America (RESNA) y la British Standards Institution (BSI). 4. L HARV EY, J. CROSBIE. “Biomechanical analysis of a weight relief maneuver in C5. and C6 quadriplegie”. Arch Phys Med Rehability 2000. 5. C. ANGLIN, P. WYSS. “Arm motion and load analysis of sit-to-stand, stand-to-sit,. cane w alking and lifting”. Clinic Biomechanical (Bristol, Avon) 2000. 70.

(72) 6. KUIJER PP, HOOZ EMA NS MJ, KINGMA I.” Effect of a redesigned tw o-wheeled. container for refuse collecting on mechanical loading of low back and shoulders. Ergonomics ”. Science direct publication Volume 19, Issue 9, 26 August 2003. 7. R. COWAN, M. BONINGER, B. SAWATZKY, R. COOPER. “ Preliminary Outcomes of. the SmartWheel Users’ Group Evaluate Manual Wheelchair Propulsion.” American Congress of Rehabilitation Medicine and the American Academy of Physical Medicine and Rehabilitation. 2008. 8. ICONTEC. NTC 4268. “Sillas de ruedas: clasif icación por tipo de aspecto.” Bogotá. 2005 ICONTEC. NTC 4142. “Sillas de ruedas: determinación de la estabilidad estática.” Bogotá 2005 Reyes, J/ ICONTEC. NTC 4269. “Sillas de ruedas: dimensiones totales.” Bogotá, 2006 9. RESNA, “Requirements and Test Methods for Wheelchairs (including scooters)”,. 2007 10. BS ISO 7176-5:2008 “Wheelchairs. Deter mination of dimensions, mass and. manoeuvring space.” 2008 11. L. MA TARESE, M.GOTTSCHLICH.” Nutrición clínica práctica.” Editorial Elsevier. España. 2004 13. W. J. III PALM. “ Modeling, analysis and control of dynamic systems.” (2nd edn),.. John Wiley & Sons Editor ial. New York. 2004 14. J. SHIGLEY, Mechanical Engineer ing Design, Seventh Edition, Mc Graw Hill, 2003. 15. (En línea) Septiembre 15 2008. Disponible en: http://www.etkbearing.com/show en.asp. 16. H. E. BOY ER. “Atlas of fatigues curves”. “American society for materials”. USA. 1986. 17. (En línea) Octubre 10 2008. Disponible en: http://www.tuboscolmena.com/catalogo. 71.

(73) 19. (En línea) Octubre 10 2008. Disponible en:. http://www.etkbearing.com/show en.asp?id=376 20. (En línea) Octubre 11 2008.”Catálogo: Soportes ETK de acero o fundición gris.”. Disponible en: http://www.etkbearing.com. 23. (En línea) Octubre 11 2008.”Catálogo: http://pdf.directindustry.es/pdf/snr/gama-de-. rodamientos-snr-industry-8884-5299.html 25. J. W. CHOW, M. S. CHA E. “Kinetic analysis of the 100m w heelchair race .”. Department of Applied Physiology and Kinesiology, University of Florida, Gainesville, FL, USA. Diciembre 2006. 26. International Standards Organization ISO 7193.. British Standard for folding and collapsible w heelchairs, BS 5568 Mobility and Inclusion Unit of the Department of the Environment, Transport and the Regions DETR 6162 International building code. The transport research Laboratory(TRL) Architectural graphic standard.. 28. (En línea) Octubre 11 2008.”Catálogo:. ww.pcb.com/contentstore/docs/PCB_Corporate/ForceTorque/products/specsheets/410 4-01A_C.pdf 29. (En línea) Agosto 23 2008.”Catálogo:. http://www.pcb.com/spec_sheet.asp?model=4104-01A&item_id=#photo 30. J. MANCUSO. “ Coupling and joints design selection and application.” Second Edition. revised and expanded Marcel Dekker Inc. Basel Sw itzerland. 1999 31. (En línea) Julio 2 2008.”Catálogo: http://www.w arnernet.com. 72.

(74) 33. D. DENG., H. MURAKAWA, W. LIANG. "Numerical simulation of w elding distortion in. large structures .” Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, Volume 196, Issues 45-48. September 2007. 73.

(75)