Grupo 4 Metodologia del Diseño: 1er Proyecto - Dispositivo para limpiar las playas

Planteamiento del Problema

Se desea diseñar un aparato o dispositivo que permita limpiar las playas, el cual permita asentar la arena y entregar los desechos sólidos de tal manera que facilite su manipulación posterior.

Tipo de producto

Industrial múltiple

Vehículo automotor recolector de basura en playas con operador abordo.

Especificaciones

Funcionales

.- Peso máximo: la máquina podrá tener un peso no mayor a lo que pueda arrastrar un tractor o vehículo que pueda ser maniobrado dentro de una playa sin alterar el medio ambiente. Debería tener un peso máximo de tres toneladas.

.- Dimensiones máximas: ancho dos metros, largo cuatro metros, alto tres metros.

.- Régimen de trabajo: 8 horas de trabajo en un ambiente altamente corrosivo con temperaturas ambientales altas bajo efectos de radiación importantes.

.- Autonomía de operación: como mínimo unos cien kilómetros de recorrido o unas veinte horas de uso o un recorrido equivalente a treinta mil metros cuadrados de playa.

.- Tolerancias: que pueda recolectar desechos múltiples incluyendo la arena misma. Debe ser capaz de operar bajo condiciones severas (alta humedad, altas temperaturas, presencia de agentes corrosivos, etc).

.- Tipo de alimentación: combustibles fósiles preferiblemente Diesel o electricidad (pilas eléctricas).

Condiciones de ambiente y entorno
.- Tipo de basura que puede ser recogida:
Desechos provenientes del consumo humano de un volumen no mayor a unos 5cc
Es importante resaltar las limitaciones respecto al tipo de terreno sobre el cual podemos trabajar, ya que ciertos obstaculos propios de la playa, como rocas y desechos vegetales como cocos, palmeras y otros objetos muy grandes, representan un problema

.- Almacenaje: depósitos cercanos al sitio de trabajo.

.- Transporte: autónomo.

.- En operación nominal: condiciones ambientales de clima costero.

.-Temperatura: rango operacional desde 20ºC hasta 200ºC.

.- Humedad: Los valores de humedad relativa oscilan entre 51% y 100%

.- Cargas:

.- Higiene y atmósfera: presencia de polvo, arena, agua salada, todo tipo de desperdicios orgánicos e inorgánicos.

.- Sustancias corrosivas: ambiente marino altamente corrosivo.

.- Vibraciones: vibraciones proporcionadas por la irregularidad de la superficie o terreno de las playas.

.- Tipo de trabajo: solo para recolección de desechos en tierra firme.

.- Espacio físico y entorno: en la costa.

Usuario

.- Tipo de usuario esperado: persona capaz de operar maquinaria mediana.

.- Definición de interfaces hombre-máquina: panel de control para activar el sistema de limpieza y accionar sus diferentes subsistemas aislado del panel de control del vehículo (avance).

.- Consideraciones de ergonomía: brindarle al operador un espacio de trabajo que no perjudique su salud.

Intefaces

.- Interfaces con otros equipos: salidas;

.- Que ofrezca la posibilidad de disponer los desechos recolectados en un depósito de manera automática,

.- Que pueda ser trasladado o remolcado.

Vida de servicio

.- Vida del producto: al menos unos 15 años.

.- Modos de uso: al menos 5 horas de uso continuo diarias.

Mantenimiento

.- Mínimo mantenimiento posible.

.- Necesidad de traslado: del sitio de almacenamiento hasta el sitio de trabajo.

Tiraje

.- De uno a tres equipos por playa, dependiendo del tamaño de la playa.

Medios de fabricación y procesos

.- Subcontratación de empresas que elaboren los subsistemas y una empresa que se encargue del desarrollo total del proyecto.

Plazos de entrega

.- 12 meses

Normativa y aspectos legales

.- Ley orgánica del ambiente 2007

.- Norma COVENIN 2270 1995

.- Organización Mundial de la Salud (OMS)

Competencia

.- Kässbohrer Geländefahrzeug AG.

.- Unicorn Beach-cleaners.

Análisis funcional

Diagrama de Caja Negra

Arbol de Funciones

Flujograma

Búsqueda de información

Revisión de patentes

.- Patente 1 (analogías)
A través de esta patente pudimos observar un dispositivo que cuenta con un mecanismo tipo escoba el cual gira arrastrando así las partículas de polvo y desechos hacia adentro. Cuenta con un depósito para los desechos recolectados en su parte posterior. Tiene la facilidad de ser maniobrado por un operador.

.- Patente 2

Vehiculo diseñado para recoger la arena y basura, separarlas y disgregar los terrones de arena depositando la basura en un contenedor.

.- Patente 3

Tamiz en forma de tambor giratorio para separar arena y basura.

Productos

Collage de productos existentes en el mercado

Beach Tech 3000 - (Competencia)

Generación de ideas

Synetics

Provocaciones

¿Qué necesitan las playas?
Que las limpien y recojan la basura.

¿Qué hay que limpiar o recoger? La basura y desperdicios de todo tipo de arena contaminada.

¿Por qué hay que limpiar las playas? Porque están deterioradas… por que tienen basura… son focos de enfermedades, infecciones y contaminación

¿Por qué se ensucian las playas? Porque los visistantes las ensucian o llega basura que viene del mar.

¿Cuándo se debería limpiar la playa? Una vez al dia… o a la semana cuando haga falta

¿Cuándo se ensucia la playa? Cada vez que es visitada por la gente… cuando la marea trae desechos.

¿Cómo limpiar la playa? .-Con brigadas de voluntarios…
.-Nuestra propuesta - Máquina limpiadora de playas

.-Colocar papeleras y generar consciencia ciudadana para el uso de las papeleras y la recolección de basura.

¿Donde? En la playa.

¿Quien va a limpiarla? Voluntarios ambientalistas, cooperativas de trabajadores, etc

¿Por qué? Porque está sucia y contaminadas.
Porque la ensucian y no la limpian
Porque no hay consciencia ciudadana ni sentido de pertenencia nacionalista
Porque faltan avisos en la playa sobre no ensuciar
Porque no hay papeleras suficientes

Empatia

Una anilla de plástico para un six pack de bebidas lanzado a la playa sin ser cortado, es llevado por el viento al mar y puede causar asfixia a aves y peces. Algunas aves costeras no distinguen entre lo que es comestible y lo que no y mueren por inanición por tener el estomago lleno de basura.

Viendo el problema desde el punto de vista del individuo que realizará la tarea de limpiar la playa tomamos en consideración el tedio que produce trabajar en la playa ya que culturalmente es un sitio para vacacionar, relajarse, etc...

Las condiciones climáticas en una playa facilitan la deshidratación de las personas y esto disminuye su capacidad física y mental, el trabajo de recolección de basura en forma manual requerirá de cierta condición fisica descartando a posibles trabajadores con condición física deficiente.

Por estas razones concluimos que esta tarea se debe realizar con algun vehiculo que brinde una serie de condiciones de ergonomía y comodidad al operador que permita que este pueda trabajar eficientemente durante un cierto numero de horas.

Analogías con la naturaleza

Corronchos: mantienen la pecera limpia. también conocido como guaraguara, pez de fondo o pez gato. Su principal función es limpiar los detritos dentro del acuario o pecera. Consume todo el residuo orgánico, el limo, las excretas y el producto de la descomposición de los alimentos. El corroncho tiene su boca ubicada en la parte baja del cuerpo, pues es rastrero, siempre está en la parte inferior del acuario, o se adhiere a las paredes de la pecera, dejando todo limpio a su paso.

Brain writing

Propuesta 1

Dispositivo que recolecta basura aspirando y separando de la arena los desechos mediante un cernidor. El dispositivo cuenta con un sistema de ruedas para su fácil traslado sobre el terreno.

Propuesta 2

Dispositivo tipo carretilla halado por un vehículo, que cuenta con una suerte de pala que transporta la arena y desechos hasta una malla que mediante vibración otorgada por un eje desalineado, separa los desechos de la arena, cayendo ésta por gravedad. Los desechos deben ser recolectados cada vez que se ocupe el volumen dispuesto para los desechos.

Propuesta 3

Carro halado que en su parte delantera posee una suerte de cuña u pala en la cual se acumularían la arena y los desechos, éstos segundos serían movidos por un cepillo circular hasta una banda transportadora la cual llevará los desechos a un depósito donde posteriormente pueden ser retirados por otro mecanismo.

Propuesta 4

Esta propuesta sugiere un dispositivo similar al de la propuesta 3, a diferencia que en éste planteamiento se involucra dentro del dispositivo el motor o sistema de avance de el completo sistema.

Análisis morfológico

Brain Storm

Triz

El Triz es un método con el cual definimos gráficamente los recursos existentes en nuestro problema, analizamos las funciones útiles y dañinas y verificamos la idealidad de nuestro proyecto. Luego extraemos los conflictos, concretamos las contradicciones técnicas con las cuales vamos a la matriz de contradicciones y principios inventivos y leemos cuales de los 40 parámetros preestablecidos son los que se adaptan más a la búsqueda de la solución del diseño.

Paso 1. Diagrama de recursos:

Paso 2. Idealidad:

Paso 3. Contradicciones Técnicas

Principio 3. Calidad Local:

Adapta las diferentes partes del sistema para funcionar en el sitio deseado:

-Recubrimiento antioxidante y anticorrosivo para desempeño en entorno marino.

-Tipo de ruedas especiales para adaptarse a la movilidad necesaria en arena.

-Sistemas mecánicos que puedan funcionar manejando tanto arena húmeda como seca, previniendo daños al sistema por atascamiento de engranajes o partes móviles.

Principio 5. Fusión:

Diferentes funciones fundidas en una sola máquina:

-Recolección de arena + basura por arrastre mecánico del tractor mediante un cepillo o una pala.

-Separación de la basura de la arena mediante el uso de una banda transportadora con orificios semejantes a un tamiz.

-Almacenaje de basura en contenedor incorporado.

-Transporte y disposición de la basura mediante sistema hidráulico que permita el volcado de la misma en vertederos o sitios de acumulación.

Principio 6. Universalidad:

La capacidad de desempeñar diferentes funciones asociadas a diferentes objetos mediante el uso de un sólo equipo:

-La maquina recoge, separa, almacena y desecha la basura de la arena.

Principio 8. Anti-peso:

Para que el carrito se desplace con facilidad en la arena suelta se debe tener en cuenta su peso, el cual debe ser no muy elevado considerando la dificultad que se puede generar para arrástralo. Adicionalmente debemos tomar en cuenta el peso producido al llenarse el depósito de basura.

-Realizar un estudio de materiales apropiados que garanticen el buen funcionamiento y que a la misma vez sea livianos.

Principio 15. Dinámica:

Es necesario considerar el diseño de manera exacta para que el sistema funcione correctamente como esperamos.

-La rampa de entrada de arena debe tener un ángulo de ataque ideal contra el suelo

-La cinta transportadora debe ser accionada por un mecanismo interno o externo capaz de separar la basura separada de la arena hacia el depósito.

-Una vez que se alcance una cierta cantidad de basura, el depósito contenedor con desplazamiento hidráulico debe poder volcar el contenido en su interior para vaciarse y seguir recogiendo.

Principio 18. Vibración mecánica:

La cinta transportadora puede separar la arena de la basura por simple vibración. La capacidad que tiene de vibrar puede estar dada por rodillos desbalanceados o simplemente dejando un grado de holgura que le permita oscilar mientras se mueve. El efecto deseado se logra dejando pasar la arena a través de la correa que puede ser en forma de malla.

Principio 20. Continuidad de acciones útiles:

Todas las partes del sistema funcionan continuamente sin descanso. Se pretende que el sistema no tenga piezas inútiles o que no formen parte del funcionamiento.

Principio 29. Neumáticos e Hidráulicos:

Requiere un sistema hidráulico que vuelque el contenedor de basura para vaciarlo.

Evaluación de ideas

PNI

Idea 1: Aspiradora de arena.

Positiva: Poco esfuerzo por parte del operario para recolectar arena. Dispositivo liviano y portátil.

Negativa: Altos requerimientos energéticos. Necesidad de corriente directa o de batería de alta duración para funcionar con normalidad a lo largo de la jornada.

Interesante: Búsqueda alternativa de generación de energía del medio ambiente, como energía solar a través de paneles solares, energía eólica o búsqueda de combustibles alternativos.

Idea 2: Tractor con pala.

Positiva: Gran capacidad de arrastre y tracción dentro del playa. Se garantiza su funcionamiento por largas horas de jornada.

Negativa: Dificultad para separar la arena de los desperdicios orgánicos y no orgánicos. También su posterior almacenaje, ya que la pala es llenada con prontitud y debe accionarse con bastante frecuencia el mecanismo hidráulico que mueve la pala del frente del tractor a la trasera donde se dispone del depósito de desperdicios.

Interesante: Creación de un dispositivo más efectivo que no detenga la marcha del tractor cada vez que se llene la pala.

Idea 3: Carrito con rodillo.

Positiva: Dispositivo liviano que permite ser de fácil almacenaje y transporte.

Negativa: El giro del rodillo dispuesto en la parte frontal del carrito, debe girar al contrario de las ruedas del carrito. Posible atascamiento con piedras o basura de grandes dimensiones.

Interesante: Buscar una mejor disposición de los dientes del rodillo que permita el paso de piedras y grandes objetos.

Idea 4: Dispositivo jalado con banda transportadora.

Positiva: No usa motor, por o que es muy liviano. Es un dispositivo jalado por cualquier remolque o carrito apto para playa. Buena separación de la arena

Negativa: Sistema de banda transportadora mediante rodillos que pueden atascarse por la acumulación de arena en rodamientos o engranajes.

Interesante: Tratar de bajar el peso del dispositivo para que pueda ser jalado por una persona.

PMO

El objetivo del diseño es recoger la arena de las playas y luego separarlas de la basura que puede haber en la misma, para devolverla limpia sin residuos orgánicos y no orgánicos de una forma uniforme. El propósito de igual forma es realizar esta actividad sin desmejorar las condiciones ambientales y ecológicas de la playa, facilitando el disfrute por parte de los usuarios.

CYS

· Consecuencias inmediatas:

Limpieza de la arena de las playas.

· Consecuencias a corto plazo (de 1 a 5 años)

Se generarían fuentes de empleo, consecuencia de la operación, construcción y mantenimiento d la maquinaria

· Consecuencias a mediano plazo (de 5 a 25 años)

La utilización de estos dispositivos es masiva en todo país, aumenta el turismo en las playas venezolanas y se crea conciencia ecológica. Junto con la construcción de soluciones mas rentables con el uso de las papeleras.

· Consecuencias a largo plazo (de 25 años en adelante)

Dado el costo de mantenimiento por el deterioro inminente de la maquinaria consecuencia del salitre, es conveniente la compra de nuevos quipos con tecnología superior y que requieran menos cuidados.

SEIS SOMBREROS PARA PENSAR

Blanco: Proporciona datos objetivos.

- Esta opción ofrece empleos nuevos logrando que la playa esté más presentable.

- En las playas se genera todos los días mucha basura que debe ser recogida para mantener en buen estado los sitios turísticos.

- Con este mecanismo se limpiará de manera eficiente las playas, ya que se puede recoger desechos y aplanar la arena de manera rápida con un mínimo de recursos humanos.

- Es una buena idea por ser un equipo relativamente liviano que se puede usar con diferentes vehículos como tractores.

Rojo: Actua emocionalmente.

- La fauna marina se verá impactada positivamente ya que muchos animales sufren por la presencia de objetos contaminantes en las playas.

- Este sistema realmente ayudará a mantener las playas limpias, además que contribuye con el embellecimiento del paisaje ya que deja la arena lisa. Con este sistema los empleados encargados de limpiar las playas no sufrirán los efectos del clima adverso lo cual favorecerá a un mejor desempeño de ellos en sus labores.

- La playa es más agradable limpia así atrae más turismo y la economía local se ve afectada de manera positiva... el impacto al medio ambiente también se reduce

-Es un ecocídio ya que afecta la fauna y la flora propias del hábitat costero. Es más barato poner papeleras alrededor de la playa.

Negro: Enjuiciamiento crítico basado en las desventajas.

-El aparato contaminará con sus emisiones al aire fresco de la zona turística. Se genera un gasto para contrarrestar un problema cuando la verdadera solución se emancipa en generar una buena conciencia ciudadana.

-Los costos de mantenimiento de este sistema podrían perfectamente verse reducidos si se implementa un plan convencional de limpieza que incluya contratar personal para limpiar y la implementación de papeleras a lo largo de la playa

-Puede ser difícil encontrar los componentes apropiados para construir el dispositivo, ya que el alto factor de corrosión deteriora rápidamente el dispositivo si se hace una mala elección de los mismos.

-Trae una serie de costos adicionales asociados a combustible, mantenimiento, capacitación de mano de obra, etc…

Amarillo: Adopta la vision centrada en las conveniencias.

-Es importante mantener, limpiar y cuidar las playas para crear conciencia ciudadana en los usuarios. Además de crear nuevos puestos de trabajos dedicados al turismo y a la protección del patrimonio natural del país.

-Conviene hacer esto porque así se reduce el personal de mantenimiento y se premia con trabajo al personal capacitado en vez de aquellos que no saben hacer nada en la vida

-Con este sistema se generan nuevos empleos y se reduce la contaminación

-Este sistema de limpieza de playas es tan novedoso que atraerá la atención de nuevos turistas a las playas. Los usuarios del recinto al ver la playa en óptimas condiciones de sanidad no querrán alterar su estado y contribuirán con la limpieza de la misma. Generará empleos, ya que se tendrá que crear una infraestructura para mantener este sistema en funcionamiento en donde intervendrán mecánicos, choferes, barrenderos, etc.

Verde: adopta el papel de la creatividad y la generación de ideas.

-Una máquina capaz de soplar la arena de manera que queden los desechos sólidos al descubierto para una más fácil recolección

-Un dispositivo que recorra las playas automatizadamente recogiendo basura con brazos mecánicos y depositándolo en un contenedor para ser vaciado posteriormente.

-Un vehiculo que flote sobre la arena aspirando mediante una serie de mangeras, filtrando la arena de la basura y devuelva la arena limpia a la playa.

Cuadro de Factibilidad