Sistema de entrenamiento
Abstract
En este proyecto se diseñará un sistema de entrenamiento compuesto por rodillos, que permitirá el entrenamiento a ciclistas en interiores los días de mal tiempo, pero también permite al ciclista profesional o amateur la posibilidad de tener un sistema de entrenamiento con el que calentar antes de una carrera o de una marcha cicloturista. De forma que sin moverse de la zona de salida pueda activar la musculación y el sistema psicomotriz. Con este diseño se pretende solventar el problema de la falta de movilidad que tienen este tipo de productos, pudiendo de esta manera ampliar su campo de uso. No solo utilizar el sistema de entrenamiento cuando las condiciones meteorológicas son adversas. De este modo poder utilizar este sistema de entrenamiento como un método más para nuestra preparación. Este sistema de entrenamiento activa nuestro sistema psicomotriz, de manera que es necesario tener todos los sentidos puestos a la hora de utilizarlo y haciendo más entretenido su uso y asemejar lo máximo posible su uso a el uso de nuestra bicicleta en carretera. Actualmente existen varios tipos de variedades de sistemas de entrenamientos, entre ellos podemos diferenciarlos en dos tipos de sistemas de entrenamientos compuestos por rodillos y sistemas de entrenamiento fijos. Dentro de cada tipo existen diferentes variantes dadas por el tipo de anclaje a la bicicleta, por el tipo de resistencia que ejercen o por el tipo de conectividad en red. La idea surge de la afición de amigos y propia a la bicicleta y de la imposibilidad de poder entrenar en invierno en días que el tiempo no acompaña para la práctica del deporte al aire libre.
Full text
Sistema de entrenamiento Grado en Ingeniería en Diseño Industrial y Desarrollo de Productos Autor: Jose Bolinches Roca Julio 2018 Tutor: Iván Cervera González Universitat Jaume I
Índice General 1. Memoria ................................................................................................................... 5 1.1. Objeto .................................................................................................................... 5 1.2. Alcance ................................................................................................................... 5 1.3. Antecedentes ......................................................................................................... 6 1.4. Normas y referencias ........................................................................................... 12 1.5. Definición de abreviaturas .................................................................................. 15 1.6. Requisitos de diseño ............................................................................................ 16 1.7. Análisis de soluciones .......................................................................................... 18 1.8. Resultados Finales ............................................................................................... 24 1.9. Bibliografía ........................................................................................................... 29 2. Anexos .................................................................................................................... 37 2.1. Estudio de mercado ............................................................................................. 44 2.2. Búsqueda de información .................................................................................... 53 2.2.3. Materiales ......................................................................................................... 57 2.3. Patentes ............................................................................................................... 60 2.4. Encuestas ............................................................................................................. 64 2.5. Diseño conceptual ............................................................................................... 73 2.6. Diseño básico ....................................................................................................... 76 2.7. Diseño de Detalle ................................................................................................. 83 3. Planos ..................................................................................................................... 91 3.1 Plano 1: Conjunto ................................................................................................. 95 3.2 Plano 2: Explosión Conjunto ................................................................................. 97 3.3 Plano 3: Bancada .................................................................................................. 99 3.4 Plano 4: Rulo ....................................................................................................... 101 3.5 Plano 5: Explosion Rulo ...................................................................................... 103 3.6 Plano 6: Estructura Lateral 1 .............................................................................. 105 3.7 Plano 7: Estructura Lateral 2 .............................................................................. 107
3.8 Plano 8: Estructura Central ................................................................................ 109 3.9 Plano 9: Pestaña Unión ...................................................................................... 111 3.10 Plano 10 : Bulón Hembra .................................................................................. 113 3.11 Plano 11 : Bulón Macho 20 ............................................................................... 115 3.12 Plano 12 : Bulón Macho 50 ............................................................................... 117 3.13 Plano 13 : Pata ................................................................................................. 119 3.14 Plano 14 : Eje ................................................................................................... 121 3.15 Plano 15 : Rodamiento .................................................................................... 123 3.16 Plano 16 : Exterior Rulo ................................................................................... 125 3.17 Plano 17 : Tapa Rulo ........................................................................................ 127 3.18 Plano 18 : Base Rodamiento ............................................................................. 129 4. Pliego de condiciones .......................................................................................... 131 4.1. Introducción....................................................................................................... 135 4.2. Selección de los materiales y elementos comerciales ...................................... 137 4.3. Calidades mínimas ............................................................................................. 140 4.4. Condiciones de fabricación ................................................................................ 143 4.5. Pruebas y ensayos ............................................................................................. 144 4.6. Condiciones de montaje .................................................................................... 145 4.7. Condiciones de uso ............................................................................................ 147 4.8. Mantenimiento .................................................................................................. 147 5. Estado de mediciones .......................................................................................... 149 5.1. Listado de piezas y dimensiones ....................................................................... 153 5.2. Peso del producto .............................................................................................. 154 5.3. Tiempo de fabricación ....................................................................................... 155 5.4. Tiempo de ensamblaje ...................................................................................... 159 5.5. Tiempo de embalaje .......................................................................................... 160 6. Presupuesto ......................................................................................................... 161 6.1. Coste de los materiales ..................................................................................... 165 6.2. Precio de venta .................................................................................................. 173 6.3. Conclusiones ...................................................................................................... 173
1. Memoria 7 Sistema de entrenamiento Grado en Ingeniería en Diseño Industrial y Desarrollo de Productos 1. Memoria Autor: Jose Bolinches Roca Julio 2018 Tutor: Iván Cervera González Universitat Jaume I
1. Memoria 8
1. Memoria 9 Índice 1.1. Objeto .................................................................................................................. 11 1.2. Alcance ................................................................................................................. 11 1.3. Antecedentes ....................................................................................................... 12 1.3.1. Búsqueda de información............................................................................. 12 1.3.1.1 Empresas competidoras ......................................................................... 12 1.3.2. Análisis de los diferentes sistemas de entrenamiento ................................. 14 1.3.2.1. Fijos ........................................................................................................ 14 1.3.2.2. De rulos .................................................................................................. 15 1.3.2.3. Fijos interactivos .................................................................................... 16 1.3.3. Conclusión de la búsqueda de información ................................................. 17 1.4. Normas y referencias ........................................................................................... 18 1.4.1. Disposiciones legales y normas aplicadas .................................................... 18 1.4.2. Bibliografía elemental .................................................................................. 20 1.4.3. Programas Utilizados .................................................................................... 20 1.5. Definición de abreviaturas .................................................................................. 21 1.6. Requisitos de diseño ............................................................................................ 22 1.6.1. Generales ...................................................................................................... 22 1.6.2. Estéticos ........................................................................................................ 22 1.6.3. Fabricación .................................................................................................... 22 1.6.4. Seguridad ...................................................................................................... 23 1.7. Análisis de soluciones .......................................................................................... 24 1.7.1. Primeras propuestas ..................................................................................... 24 1.7.1.1. Propuesta 1 ............................................................................................ 24 1.7.1.2. Propuesta 2 ............................................................................................ 25 1.7.1.3. Propuesta 3 ............................................................................................ 26 1.7.1.4. Propuesta 4 ............................................................................................ 27 1.7.1.5. Propuesta 5 ............................................................................................ 28 1.7.2. Evaluación de conceptos .............................................................................. 29 1.7.3. Diseño final ................................................................................................... 29 1.8. Resultados Finales ............................................................................................... 30 1.8.1. Descripción general ...................................................................................... 30
1. Memoria 16 1.3.2.3. Fijos interactivos Los sistemas interactivos e inteligentes son los sistemas de entrenamiento más novedosos, pueden ser fijos o de rulos, pero la diferencia está en que estos poseen mecanismos electrónicos que permiten monitorizar la actividad y además los interactivos permiten recrear una ruta de ciclismo mediante la variación de las resistencias del sistema de entrenamiento. Pueden ser compatibles con redes sociales creadas con el fin de entrenar en grupo, pero sin encontrarse físicamente juntos. El uso de mecanismos electrónicos que hacen más realista el uso de estos sistemas de entrenamiento hace que encarezcan en gran medida los precios de adquisición de estos. Los precios de los sistemas de entrenamiento interactivos e inteligentes varían mucho dependiendo del grado de realismo que se haya invertido en él. El precio de estos sistemas de entrenamiento suelen estar entre los 450-500€ a los más de 2000€ en algunos casos. M.6. Sistema interactivo
1. Memoria 17 1.3.3. Conclusión de la búsqueda de información Como conclusión final de la búsqueda de información se obtiene que en el mercado existen una gran variedad de diferentes sistemas de entrenamiento, con unos precios reducidos algunos, que suelen ser muy básicos, frente a otros con un precio desorbitado con multitud de innovaciones técnicas. Mientras que la oferta de sistemas de entrenamiento pensados para el ciclista particular, que pueda transportarlo donde desee y que no tenga que ser obligadamente un producto para utilizar en el interior de casa es prácticamente inexistente. Hay un gran desarrollo en los sistemas de entrenamiento fijos y en los interactivos, dejando un espacio en el mercado para el desarrollo de nuevos sistemas de entrenamientos de rulos, ya que este modelo se encuentra muy poco explotado. Por esta razón y debido a las mejoras que puede producir la utilización de este sistema para el ciclista, se cree que es más fácil introducir un nuevo producto de estas características en el mercado actual. Se ha podido observar que los sistemas de entrenamiento suelen ser de grandes dimensiones o muy pesados, esto dificulta en gran medida su transporte. Mientras en otros es complicado reducirlos para que ocupen poco espacio durante su almacenaje. Las características diferenciadoras entre los diferentes tipos de sistemas de entrenamiento no suelen ser muy acusadas, desde las ya mencionadas en el punto anterior. En “2.2. Búsqueda de información” del volumen 2. Anexos podemos encontrar más información sobre las diferentes tipos de bicicletas y la necesaria adaptabilidad del producto a estas.
1. Memoria 18 1.4. Normas y referencias Para la realización del presente proyecto se han seguido unas normas y referencias. El orden de preferencia de los documentos se ha realizado siguiendo la norma UNE 157001:2002 Criterios generales para la elaboración de proyectos: - Planos - Pliego de condiciones - Presupuesto - Memoria 1.4.1. Disposiciones legales y normas aplicadas Normativa referente al desarrollo de un proyecto: · UNE 157001:2002 - Norma Española de “Criterios generales para la elaboración de Proyectos” “Esta norma tiene por objeto establecer las; consideraciones generales que permitan precisar las características que deben satisfacer los proyectos de productos, obras; y edificios (excluidas viviendas), instalaciones (incluidas; instalaciones de viviendas), servicios o software (soporte lógico), para que sean conformes al fin a que están destinados.” Otras normas: · UNE EN ISO9001. - Modelos de la Calidad para el aseguramiento de la calidad, el desarrollo, la producción, la instalación y el servicio posventa. · UNE EN ISO9004-1. - Gestión de la Calidad y elementos del sistema de la calidad. Parte 1: directrices. Normativa referente a la elaboración de los planos de un proyecto: · UNE-EN 1032:1982. - Dibujos técnicos. Principios generales de representación. “La presente normal internacional se destina a todo tipo de dibujos técnicos (mecánico, Eléctrico, ingeniería civil, arquitectura, etc.). Sin embargo, para determinados campos técnicos, se reconoce que las reglas y convenios generales no pueden cubrir adecuadamente todas las necesidades y, como consecuencia, son necesarias reglas suplementarias, que pueden ser objeto de otras normas”. · UNE 1027:1995. Dibujos técnicos. Plegado de planos. · UNE 1032:1982. Dibujos técnicos. Principios generales de representación. · UNE 1121-2/1M: 1996. Dibujos técnicos. Tolerancias geométricas. Principio de máximo material. Modificación 1: Requisito de mínimo material.
1. Memoria 19 · UNE 1039:1994. Dibujos técnicos. Acotación. Principios generales, definiciones, métodos de ejecución e indicaciones especiales. · UNE 1120:1996. Dibujos técnicos. Tolerancias de cotas lineales y angulares. · UNE 1121-2:1995. Dibujos técnicos. Tolerancias geométricas. Principio de máximo material. · UNE 1037:1983. Indicaciones de los estados superficiales en los dibujos. · UNE 1135:1989. Dibujos técnicos. Lista de elementos. · UNE 1149:1990. Dibujos técnicos. Principio de tolerancias fundamentales. · UNE 1166-1:1996. Documentación técnica de productos. Vocabulario. Parte 1: Términos relativos a los dibujos técnicos: Generalidades y tipos de dibujo. · UNE-EN ISO 3098-0:1998. Documentación técnica de productos. Escritura. Requisitos generales. (ISO 3098-0:1997). · UNE-EN ISO 3098-5:1998. Documentación técnica de productos. Escritura. Parte 5: Escritura en diseño asistido por ordenador (DAO), del alfabeto latino, las cifras y los signos. (ISO 3098-5:1997).17 · UNE-EN ISO 5455:1996. Dibujos Técnicos. Escalas. · UNE-EN ISO 5457:2000. Documentación técnica de producto. Formatos y presentación de los elementos gráficos de las hojas de dibujo. Otras normas: · UNE 1135:1989 - Dibujos técnicos. Lista de elementos. · UNE 1039:1994 - Dibujos técnicos. Acotación. Principios generales, definiciones, métodos de ejecución e indicaciones especiales. · UNE 1120:1996 - Dibujos técnicos. Tolerancias de cotas lineales y angulares. · UNE 1027:1995 - Dibujos técnicos. Plegado de planos.
1. Memoria 20 1.4.2. Bibliografía elemental · www.aenor.es · www.aorsa.es/politica_calidad.es · www.lrqa.es/certificaciones/iso-9001-norma-calidad 1.4.3. Programas Utilizados Para la realización del presente proyecto se han utilizado una serie de programas nombrados a continuación: - Microsoft Word - Microsoft Excel - Microsoft PowerPoint - Adobe Photoshop CC - Adobe InDesign CC - SolidWorks - Adobe Acrobat - CES Edupack - Microsoft Project - Chorme
1. Memoria 21 1.5. Definición de abreviaturas Para la correcta compresión del proyecto, se muestras los símbolos y abreviaturas que se han empleado en este proyecto en la siguiente tabla: Abreviatura Definición mm Milímetros cm Centímetros m Metros min Minutos s Segundos h Horas l Litros Kg Kilogramos g Gramos Pa Pascales MPa Megapascales N Newton € Euros E Especificación R Restricción O Oportunidad TFG Trabajo Final de grado m3 Metro cúbico Mm3 Milímetro cúbico Cm4 Centímetros a la cuarta IVA Impuesto de Valor Añadido ABS Acrilonitrilo butadieno estireno AISI Acero al carbono UNE Una Norma Española AENOR Asociación Española de Normalización y Certificación ISO Organización Internacional de Normalización PP Polipropileno PS Poliestireno HIPS Poliestireno de alto impacto Ud Unidad EN Norma europea Tabla M.1 Abreviaturas
1. Memoria 22 1.6. Requisitos de diseño El presente proyecto tiene la finalidad de diseñar un sistema de entrenamiento que permita al ciclista entrenar, en cualquier lugar, sin tener que depender de las condiciones cambiantes del entorno. De forma que el usuario pueda realizar fácil y rápidamente su entrenamiento, con su propia bicicleta y después pueda guardar el sistema de entrenamiento en un espacio compacto y reducido. Se han establecido los objetivos a lograr en el diseño final, especificaciones y restricciones de diseño a tener en cuenta en las etapas siguientes del proyecto, con el fin de lograr un resultado final adecuado. Las especificaciones son las siguientes: 1.6.1. Generales 1. El producto debe de cumplir de forma adecuada y eficazmente su función. 2. Debe de adaptarse a los diferentes tamaños de bicicletas. 3. Es necesario que sea intuitivo y fácil de utilizar. 4. Es recomendable que sea plegable. 5. Es recomendable que ocupe el menor espacio posible, consiguiendo que sea fácil de transportar. 6. Es necesario que sea resistente al uso continuado. 7. Es recomendable que pueda recibir actualizaciones por el usuario, para ajustarse a las necesidades de este. 8. El producto debe de ser lo más sencillo posible. 9. El producto a diseñar debe de ser lo más barato posible y siempre ajustándose a un precio inferior a 200€. 10. Que sea compatible con los actuales sistemas de transmisión de datos. 1.6.2. Estéticos 11. El producto debe de ser lo más estético posible, a juicio del diseñador. 12. El producto debe de ser atractivo para el comprador. 1.6.3. Fabricación 13. Es recomendable que sea fácil de fabricar. 14. Los materiales elegidos tienen que resistir al desgaste el máximo tiempo posible. 15. Es recomendable que contenga el mínimo de piezas, de forma que se abarate su producción. 16. Que haya el menor desperdicio de material.
1. Memoria 23 1.6.4. Seguridad 17. El producto no debe de contener zonas peligrosas. 18. El diseño no debe de tener zonas donde puedan introducir los dedos, con el peligro de quedarse atascados. 19. El producto no debe de contener aristas cortantes. 20. El sistema de entrenamiento tiene que ser estable durante su uso. A partir de los requisitos de diseño, se ha realizado un trabajo específico de diseño conceptual para definir el producto. Para ello se han tenido en cuenta las circunstancias que rodean a la producción y al diseño, así como al usuario final. Todo ello se muestra detalladamente en el Volumen 2. “Anexos” apartado 2.5. Diseño conceptual.
1. Memoria 24 1.7. Análisis de soluciones Tras establecer los objetivos, requisitos y especificaciones de diseño que debe cumplir el producto, se realizan un número indeterminado de diferentes propuestas. Dichas propuestas se muestran a continuación: 1.7.1. Primeras propuestas Para la creación de las propuestas se ha realizado una metodología llamada Brainstorming (lluvia de ideas), esta consiste en presentar cualquier posible idea que pueda resolver el problema para más tarde analizarlas y seleccionar la mejor. 1.7.1.1. Propuesta 1 La propuesta 1 es un sistema de entrenamiento fijo, compuesto por un rodillo que genera la resistencia en la rueda trasera de la bicicleta. Este sistema de entrenamiento se ancla a la parte trasera de la bicicleta mediante presión en el eje de cierre de la rueda trasera. Anclando de una forma segura la bicicleta y permitiendo que los brazos que la sustentan dejen la rueda a la longitud exacta para generar la resistencia. La presión que se genera sobre el rulo de resistencia lo genera el peso del ciclista y de la bicicleta, pudiéndose plegar las barras cuando se deja de usar. Se trata de una evolución del diseño convencional de sistemas fijos, pero con la característica de poder permitir diferentes tamaños de rueda sin tener que variar una posición del sistema de entrenamiento, esto repercute en una mayor facilidad de uso. M.7. Propuesta 1
1. Memoria 25 1.7.1.2. Propuesta 2 La propuesta 2 es un sistema de entrenamiento fijo, compuesto por dos rodillos que generan resistencia en la rueda trasera, la rueda se ancla sobre su eje de cierre rápido y gracias a que permite su variación en la altura, puede utilizarse con diferentes tipos de neumáticos y con bicicletas de carretera y de montaña. Se trata de un sistema compacto, pero que es poco transportable, debido a que su conjunto es fijo y no puede ni desmontarse ni plegarse, de manera que no cumpliría con el requisito de fácil de transportar. El problema que le podemos ver a esta propuesta es que la resistencia de rozamiento entre el la rueda de la bicicleta y el rodillo del sistema de entrenamiento ya que se generara mayor resistencia en el neumático al contar con 2 rodillos. M.8. Propuesta 2
1. Memoria 32 · Rulos Nº Pieza Componente Cantidad 1 Eje 1 2 Rodamiento 2 3 Base rodamiento 4 4 Exterior rulo 1 5 Tapa rulo 2 Tabla M.3 Para la fabricación del conjunto del sistema de entrenamiento es necesario fabricar y comprar alguna de las piezas que se han nombrado anteriormente, estas piezas han sido nombradas en detalle en el Volumen 2. Todas las piezas del subconjunto de la bancada son fabricadas por la empresa mediante inyección en Poliestireno de alto impacto. Las piezas del rulo son compradas a un distribuidor, pero partes como la tapa del rulo, la base del rodamiento son fabricadas mediante inyección al igual que las piezas de la bancada. El exterior del rulo es servido por el distribuidor, procedente de una extrusora. M.14. Sistema de Rulo
1. Memoria 33 1.8.3. Sistema de plegado El novedoso sistema de plegado permite reducir las dimensiones del producto en un sistema muy compacto. Separando los 3 rulos y la bancada. Con el peso máximo de todo el conjunto de aproximadamente 5,5Kg resulta un producto muy fácil de transportar y de guardar. M.15. Manual Montaje/Plegado
1. Memoria 34 1.8.4. Presupuesto Una vez calculados todos los valores necesarios para poder determinar el coste del proyecto en su conjunto se ha obtenido como se detalla a continuación, el precio de venta al público que tendrá el sistema de entrenamiento. Tipo de coste Coste unitario € Coste del material 37,82 Coste de fabricación 29,28 Coste directo 67,10 Coste indirecto 20,13 Coste Total 87,24 Beneficios 26,17 I.V.A. (21%) 23,82 P.V.P. Final 149 Tabla M.4 Costes Una vez obtenido el P.V.P. es necesario comprobar la rentabilidad económica del proyecto. Esta rentabilidad se muestra en la siguiente tabla, donde se puede ver el flujo de caja durante los 5 años de viabilidad teórica del producto. Año 0 Año 1 Año 2 Año 3 Año 4 Año 5 Inversione s 86457,4 7 0 0 0 0 0 Unidades vendidas 0 1400 1680 1848 2033 2033 Gastos 0 122129 146554,8 161210,2 8 177348,75 5 177348,75 5 Ingresos 0 208600 250320 275352 302917 302917 Beneficios 0 86471 103765,2 114141,7 2 125568,24 5 125568,24 5 Flujo de caja - 86457,4 7 86471 103765,2 114141,7 2 125568,24 5 125568,24 5 VAN 2607,6 6 112692,1 6 237417,8 9 378746,05 6 524314,06 7 Tabla M.5 Rentabilidad Se obtiene, que el producto es realmente rentable y que el precio que se puede obtener para su venta, favorece de gran manera el interés de los posibles compradores con respecto al precio de la competencia. Es por ello que este proyecto es viable tanto económicamente como técnicamente.
1. Memoria 35 1.9. Bibliografía 1.9.1. Bibliografía - Apuntes de la asignatura Plásticos - Apuntes de la asignatura CAD II -Apuntes de la asignatura Metodologías - Apuntes de la asignatura Diseño Conceptual - Apuntes de la asignatura Procesos de Fabricación I y II - Apuntes de la asignatura Sistemas Mecánicos - Apuntes de la asignatura Mecánica - Apuntes de la asignatura Materiales - Apuntes de la asignatura Marketing 1.9.2. Web grafía -http://www.elite-it.com/en -https://tacx.com/ -http://www.minoura.jp/english/ -https://www.tamalpais.es/categoria-producto/productos-cycleops -https://www.bkool.com/es-FR -https://bicilink.com/blog-ciclismo/como-elegir-un-rodillo-para-entrenamiento/ -http://www.wiggle.es/ -https://www.ciclosfera.com/espana-mas-ciclistas/ -http://www.dgt.es/es/ -http://www.skf.com/es/index.html -https://www.plasticseurope.org/es/about-plastics/what-are-plastics -https://www.plasticsintl.com/datasheets/Polystyrene.pdf -https://www.essentracomponents.es/patas-autoadhesivas-atornilladas-yamortiguadoras -https://medias.schaeffler.com/medias/es!hp.info/W
1. Memoria 36 -https://www.aenor.com/ -https://esmtb.com/futuro-mtb-bujes-horquillas-boost/ -http://www.mountainbike.es/consejos-de-compra/articulo/boost-buje-por-que -https://www.ghost-bikes.com/es/bicicletas/carretera/pagina-de-bicicletaslanes/nivolet-4-lc/ -https://www.specialized.com/es/es/ -https://www.orbea.com/es-es/ -http://www.berria-racing.com/ -https://www.fulcrumwheels.com/es -http://www.foromtb.com/ -https://www.emeb.es/medidas-de-neumaticos-de-bicicleta/ -https://solobici.es/la-medida-de-rueda-ideal-26-275-o-29/ -ttp://ds.arcelormittal.com/iberia/equivalencia_de_normas/aceros_laminados -https://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn101.html -https://www.surplex.com/es/comprar/c/inyectoras-180.html -https://www.coniex.com/maquinas-inyectoras/ -http://www.plastico.com/guia-de-proveedores/Maquinas-Inyectoras+3810000
2. Anexos 37 Sistema de entrenamiento Grado en Ingeniería en Diseño Industrial y Desarrollo de Productos 2. Anexos Autor: Jose Bolinches Roca Julio 2018 Tutor: Iván Cervera González Universitat Jaume I
2. Anexos 38
2. Anexos 39 Índice 2.1. Estudio de mercado ................................................................................................. 43 2.1.1. Empresas competidoras ................................................................................ 43 2.1.1.1. Gran empresa ........................................................................................ 43 2.1.1.2. Mediana empresa .................................................................................. 45 2.1.1.3. Otras ...................................................................................................... 46 2.1.2. Tipos de sistemas de entrenamiento ............................................................ 47 2.1.2.1. Fijos ........................................................................................................ 47 2.1.2.2. De rulos .................................................................................................. 48 2.1.2.3. Interactivos e inteligentes ..................................................................... 49 2.1.3. Accesorios ..................................................................................................... 50 2.1.4. Identificación y análisis de usuarios .............................................................. 51 2.1.5. Precio aproximado ........................................................................................ 51 2.1.6. Conclusiones.................................................................................................. 51 2.1.6.1. Demanda ............................................................................................... 51 2.1.6.2. Medio de comercialización .................................................................... 51 2.2. Búsqueda de información .................................................................................... 52 2.2.1. Tipos de ruedas de bicicleta .......................................................................... 52 2.2.1.1. Carretera ................................................................................................ 52 2.2.1.2. BTT ......................................................................................................... 53 2.2.1.3. Resumen ................................................................................................ 54 2.2.2. Tamaño de Bicicletas ..................................................................................... 55 2.2.3. Materiales ......................................................................................................... 56 2.2.2.1. Metales .................................................................................................. 56 2.2.2.2. Plásticos ................................................................................................. 57 2.2.2.3. Conclusión ............................................................................................. 58 2.3. Patentes ............................................................................................................... 59 2.4. Encuestas ............................................................................................................. 63 2.4.1. Encuestas ....................................................................................................... 63 2.4.1.1. Encuesta de opinión general ................................................................. 63 2.4.1.2. Aspectos de diseño a clarificar .............................................................. 63 2.4.1.3. Información a obtener ........................................................................... 63
2. Anexos 40 2.4.1.4. Grupo de personas ................................................................................ 63 2.4.1.5. Investigación previa ............................................................................... 63 2.4.2. Encuesta 1 ..................................................................................................... 64 2.4.2.1. Conclusiones .......................................................................................... 65 2.4.3. Encuesta 2 ..................................................................................................... 68 2.4.3.1. Conclusiones .......................................................................................... 69 2.5. Diseño conceptual ............................................................................................... 72 2.5.1. Objetivos ....................................................................................................... 72 2.5.1.1. Nivel de generalidad .............................................................................. 72 2.5.1.2. Estudio de las expectativas y razones del promotor ............................. 72 2.5.1.3. Estudio de las circunstancias que rodean al diseño .............................. 72 2.5.1.4. Estudio de los recursos disponibles....................................................... 73 2.5.2. Definición de los objetivos ............................................................................ 73 2.5.2.1. Objetivos Generales .............................................................................. 73 2.5.2.2. Objetivos estéticos ................................................................................ 74 2.5.2.3. Objetivos de fabricación ........................................................................ 74 2.5.2.4. Objetivos de seguridad .......................................................................... 74 2.6. Diseño básico ....................................................................................................... 75 2.6.1. Conceptos propuestos .................................................................................. 75 2.6.1.1. Propuesta 1 ............................................................................................ 75 2.6.1.2. Propuesta 2 ............................................................................................ 76 2.6.1.3. Propuesta 3 ............................................................................................ 77 2.6.1.4. Propuesta 4 ............................................................................................ 78 2.6.1.5. Propuesta 5 ............................................................................................ 79 2.6.2. Análisis de las propuestas ............................................................................. 80 2.7. Diseño de Detalle ................................................................................................. 82 2.7.1. Calculo de medidas generales ....................................................................... 82 2.7.1.1. Cálculo de la distancia entre rulos traseros .......................................... 82 2.7.1.2. Cálculo de los diferentes tamaños del sistema de entrenamiento ....... 82 2.7.1.3. Resumen de cálculos ............................................................................. 83 2.7.2. Selección de materiales................................................................................. 84 2.7.2.1. Rulos ...................................................................................................... 84 2.7.2.2. Bancada ................................................................................................. 85
2. Anexos 41 2.7.3. Cálculos estructurales ................................................................................... 85 2.7.3.1. Elementos estructurales ........................................................................ 85 2.7.3.2. Diseño de las estructuras ...................................................................... 86 2.7.3.3. Tipos de cargas ...................................................................................... 86 2.7.3.4. Cálculos para el dimensionamiento de los elementos .......................... 87 2.7.3.5. Otros cálculos ........................................................................................ 90
2. Anexos 48 A.10 Sistema de Rulos 2.1.2.2. De rulos Los sistemas de entrenamiento de rulos son sistemas en los que la bicicleta se coloca sobre el sistema de entrenamiento sin ningún tipo de sujeción, de éste modo se imita de forma más realista el uso del sistema de entrenamiento con una salida de ciclismo. El ciclista tiene que mantener el equilibrio al igual que cuando se va en bicicleta, ya que la rueda trasera hace girar 2 rulos que giran libremente, mientras el rulo que soporta la rueda delantera es girado mediante una goma que conecta uno de los 2 rulos traseros. Los sistemas de entrenamiento de rulos proporcionan al ciclista un mayor realismo y a su vez le hacen adquirir una mayor estabilidad sobre la bicicleta, al tener que pedalear sobre los rulos de manera estática. Este sistema de entrenamiento permite al ciclista entrenar en diferentes intervalos de entrenamiento de forma más realista. El principal problema de estos sistemas de entrenamiento es que durante el entrenamiento no hay que perder la concentración en ningún momento, ya que esto puede causar una caída. Es por esto que es menos utilizado por los ciclistas, debido al miedo a caerse. El precio de estos sistemas de entrenamiento suelen estar entre los 200€ y los 600€
2. Anexos 49 2.1.2.3. Interactivos e inteligentes Los sistemas interactivos e inteligentes son los sistemas de entrenamiento más novedosos, pueden ser fijos o de rulos, pero la diferencia está en que estos poseen mecanismos electrónicos que permiten monitorizar la actividad y además los interactivos permiten recrear una ruta de ciclismo mediante la variación de las resistencias del sistema de entrenamiento. Pueden ser compatibles con redes sociales creadas con el fin de entrenar en grupo, pero sin encontrarse físicamente juntos. El uso de mecanismos electrónicos que hacen más realista el uso de estos sistemas de entrenamiento hace que encarezcan en gran medida los precios de adquisición de estos. Los precios de los sistemas de entrenamiento interactivos e inteligentes varían mucho dependiendo del grado de realismo que se haya invertido en él. El precio de estos sistemas de entrenamiento suelen estar entre los 550-800€ a los más de 2000€ en algunos casos. A.11 Sistema interactivo
2. Anexos 50 2.1.3. Accesorios En los sistemas de entrenamiento hay muchos tipos de accesorios para monitorizar o para mejorar la experiencia del usuario. -Cierres rápidos. Los cierres rápidos de rueda suelen ser un accesorio imprescindible para todos los sistemas de entrenamiento, ya que la mayoría de sistemas de entrenamientos fijos van anclados a la bicicleta por el cierre rápido. -Neumáticos. Los neumáticos específicos para los sistemas de entrenamiento suelen estar hechos de una goma que genera poca fricción con el recubrimiento utilizado en el sistema de entrenamiento, de esta forma mantenemos nuestros neumáticos en perfecto estado y logramos reducir el ruido generado por la fricción -Ciclocomputadores. Los ciclocomputadores nos muestran los datos en tiempo real, como puede ser el tiempo del entrenamiento, la frecuencia cardiaca, la distancia recorrida, la velocidad, etc. Pueden ser ciclocomputadores propios del sistema de entrenamiento o ciclocomputadores de terceros que sirven para el exterior, pero que mediante los sensores del sistema de entrenamiento estos pueden ser conectados entre sí para mostrarnos los datos. -Sensores de cadencia y velocidad. Los sensores de cadencia y de velocidad son los encargados de contabilizar la cantidad de ejercicio que haces en el sistema de entrenamiento, estos sensores funcionan mediante acelerómetros. -Potenciómetros. Los potenciómetros miden la potencia de trabajo del sistema de entrenamiento y son muy importantes para un correcto entrenamiento, actualmente las rutinas de trabajo de los ciclistas se basan en la potencia en vatios que desarrollan. -Esterillas. Las esterillas abarcan todo el espacio útil del sistema de entrenamiento y de la bicicleta, de esta forma evita las pequeñas vibraciones que el sistema de entrenamiento puede originar con el suelo. Además permite una limpieza del sudor de forma mucho más higiénica. -Apps y redes sociales. En la actualidad han surgido muchas aplicaciones que permiten a los usuarios de estas conectar los sensores de los sistemas de entrenamiento entre ellos y el móvil de esta forma utilizar el móvil como ciclocomputadores. Las redes sociales deportivas permiten compartir los entrenamientos entre nuestros contactos y permiten también contabilizar nuestro entrenamiento a la vez que entrenar virtualmente con otros usuarios.
2. Anexos 51 2.1.4. Identificación y análisis de usuarios Los usuarios que harán uso del sistema de entrenamiento serán personas activas que practiquen deportes que utilicen la bicicleta, como pueden ser ciclistas o triatletas. Serán personas de muy diferente edad, pero que podemos comprender entre los 16 y los 55 años aproximadamente e independientemente del sexo. El producto va dirigido tanto a profesionales del ciclismo como a usuarios estándar. El diseño del sistema de entrenamiento permite que se adapte a todo tipo de bicicletas, esto facilita su uso independientemente de la disciplina que practiquen. 2.1.5. Precio aproximado Tras realizar una media de precios extraídos de los productos analizados en el apartado “2.1.2 Tipos de sistema de entrenamiento” se obtiene un precio de entre 250€ y 600€ dependiendo del tipo de sistema de entrenamiento. El precio, es una gran estimación y el precio del producto dependerá de diversos factores que dependen de las elecciones en la fase de diseño. Pero se desea un producto económico, que pueda ofrecer al público un producto completo por el menor precio posible. 2.1.6. Conclusiones Tras el análisis de todas las partes que componen un estudio de mercado, se determinara la demanda aproximada y su método de comercialización. 2.1.6.1. Demanda Al tratarse de un producto nuevo se espera que el producto cope un 2% de cuota de mercado. 2.1.6.2. Medio de comercialización El método de comercialización será mediante una página web en la que se expondrán las características del sistema de entrenamiento y todos los accesorios que puedan ser fabricados a posterior, además de toda la información necesaria y ayudas para el entrenamiento. También encontraremos recambios de las posibles piezas del producto.
2. Anexos 52 2.2. Búsqueda de información 2.2.1. Tipos de ruedas de bicicleta Profundizando en el estudio de la bicicleta, podemos diferenciar 2 disciplinas diferenciadas que practican los ciclistas que utilizan la bicicleta como una herramienta de deporte y no como un medio de transporte. Estas son disciplinas son el ciclismo de carretera y el ciclismo de BTT (o montaña). Aunque en estas 2 disciplinas del ciclismo se utiliza una bicicleta, las características técnicas de ambas son muy diferentes de unas a otras. Siendo muy importante destacar que actualmente se utilizan diferentes tipos de ruedas, esta característica principal es la que más nos interesa, ya que la rueda es el mecanismo que interactúa con el sistema de entrenamiento. 2.2.1.1. Carretera En el ciclismo de carretera se caracteriza por usar bicicletas ligeras con llantas de 700c Tradicionalmente hay de hecho 4 diferentes tamaños de ruedas de 28 pulgadas, que coinciden con 4 diferentes familias de tamaños de neumáticos 700, estos son 700, 700A, 700B y 700C. Las llantas más grandes de éstos (ISO 647mm/642mm) con los neumáticos más estrechos ya no están disponibles. Tamaño (en fracción) Código francés ISO Aplicación 28 × 1¼ 700 647mm Bicicletas inglesas y neerlandesas antiguas / Bicicletas de pista antiguas 28 × 1⅜ 700A 642mm La mayoría de bicicletas inglesas deportivas antiguas, casi extinta, disponible actualmente en las regiones de Asia Pacífico y el Medio Oriente. Denominación actual ISO 37-642 28 × 1½ 700B 635mm Bicicletas tipo roadster de procedencia inglesa, holandesa, china e india con frenos de varilla o tambor / Bicicletas clásicas tipo Path Racer de procedencia inglesa. Denominación actual ISO 40-635, manteniéndose en popularidad
2. Anexos 53 28 × 1¾ 28 × 1⅝ 28 × 1¼ 28 × 1⅛ 28 × ¾ 28 × 1,9/2,35 700C 622mm ISO 47-622 (también 28 × 1.75), Bicicletas alemanas y norte europeas ISO 44-622 hasta ISO 32-622 (28 × 1⅝ hasta 28 × 1¼), tamaño tradicional para bicicletas urbanas ISO 28-622 hasta ISO 18-622 (28 × 1⅛ hasta 28 × ¾), para bicicleta de carreras, ruedas estrechas y el diámetro de la rueda es menor de 28 pulgadas Las ISO 50-622 (28 × 1,9) hasta ISO 59-622 (28 × 2,35), como un término de marketing para neumáticos anchos para bicicletas de montaña, son conocidos como 29 pulgadas por su diámetro mayor de la rueda Tabla A.1 Medidas Ruedas 2.2.1.2. BTT - 26 pulgadas / llanta de 559 mm Las ruedas de la bici de montaña de 26 pulgadas eran tamaño más común para bicicletas de montaña. Esta tradición se inició inicialmente debido a que los pioneros de la bici de montaña a principios adquieren las ruedas de sus primeras bicicletas de bicicletas fabricadas en Estados Unidos en lugar de los estándares europeos en uso. Sus antecedentes fueron las ruedas con neumáticos de dos pulgadas tipo «balón» tamaño 26 × 2.125" a finales de los años '30, y que siguen siendo común en las bicicletas playeras, este mismo tamaño de la llanta (559 mm) fue adoptada por los primeros pioneros de la costa oeste, «klunkers», y se convirtió en el estándar para bicicletas de montaña. La típica llanta de 26 pulgadas tiene un diámetro de ISO-559 mm (22,0") y un diámetro de neumático exterior de aproximadamente 26" (665 mm).
2. Anexos 54 -27 ½ pulgadas / llanta de 584 mm Un nuevo tamaño de ruedas para la bici de montaña son las de 27,5 pulgadas (como un término de marketing también se refieren como 650B), que utilizan una llanta que tiene un diámetro de ISO-584 mm (23,0") y con neumáticos nudosos (de tacos) de mayor volumen (~ 27,5 x 2,3 / ISO 58-584), son aproximadamente el punto medio entre el los estándares de 29 pulgadas (ISO-622 mm) y las tradicionales de 26 pulgadas (ISO-559 mm). -29 pulgadas / llanta de 622 mm Las ruedas de 29 pulgadas, que se ajustan al estándar de rueda de las populares 700C (diámetro ISO-622 mm), son cada vez más populares, no sólo para las bicicletas de ciclocrós, sino también a las bicicletas de montaña a campo traviesa. Su diámetro de la llanta de 622 mm es idéntica a la mayoría de las ruedas de carretera, híbridas, y las de cicloturismo, aunque por lo general son reforzadas para mayor durabilidad en conducción fuera de la carretera (off-road). El neumático promedio de bicicleta de montaña de 29 pulgadas tiene un diámetro exterior de aproximadamente 28,5" (724 mm). 2.2.1.3. Resumen Tras analizar las diferentes medidas de llantas, se tratara de resumir de manera simplificada mediante una tabla las medidas exteriores que se obtienen con la llanta junto con el neumático. Tipo de bicicleta Tipo de llanta Medida llanta + neumático Carretera 700C 700mm 26” 665mm BTT 27,5” 710mm 29” 724mm Tabla A.2 Resumen medidas
2. Anexos 55 2.2.2. Tamaño de Bicicletas Para el análisis del tamaño de las bicicletas se ha tenido en cuenta las medias del mercado, es posible que en algunas marcas haya variaciones respecto a las medidas proporcionadas. Para el presente proyecto se ha tenido en cuenta la distancia entre los ejes de las ruedas en los diferentes tamaños de las bicicletas. Por el contrario los fabricantes de bicicletas diferencian su tamaño de cuadros de ciclismo mediante la distancia del tubo superior de la tija del sillín al eje de la dirección. En la tabla que adjuntamos a continuación se muestran las medidas de dicha distancia entre ejes de los diferentes modelos de bicicleta. Dejando en blanco las tallas que en algunos tipos de bicicletas no suelen ser muy utilizados. Talla de cuadros Carretera BTT 27.5” BTT 29” XXS 968mm XS 968mm 1058mm 1048mm S 970mm 1079mm 1100mm M 970mm 1099mm 1115mm L 978mm 1106mm 1131mm XL 988mm 1142mm XXL 1002mm Tabla A.3 Tallas de bici
2. Anexos 56 2.2.3. Materiales En el actual apartado se muestra la búsqueda de información referente a los materiales que pueden emplearse en la fabricación de nuestro producto. 2.2.2.1. Metales - Ferrosos: Los metales ferrosos son aquellos que se componen de hierro y carbono, se suelen dividir entre aceros y las fundiciones de hierro. Acero: Sirve comúnmente para denominar a una mezcla de hierro con una cantidad de carbono variable entre el 0,03 % y el 2,14 % en masa de su composición, dependiendo del grado. Si la aleación posee una concentración de carbono mayor del 2,14 %, se producen fundiciones que, en oposición al acero, son mucho más frágiles y no es posible forjarlas, sino que tienen que ser moldeadas. Fundiciones de hierro: son aleaciones hierro-carbono donde el contenido de carbono varía entre 2,14% y 6,67% (aunque estos porcentajes no son completamente rígidos). Comúnmente las más usadas están entre los valores de 2,5% y 4,5%, ya que las de mayor contenido de carbono carecen de valor práctico en la industria. Además de hierro y carbono, lleva otros elementos de aleación como silicio, manganeso, fósforo, azufre y oxígeno. - No ferrosos: Los metales no ferrosos es un metal, incluyendo aleaciones que no contiene hierro en cantidades apreciables. Estaño: Su densidad es relativamente elevada, su punto de fusión alcanza los 231 ºCelsius, tiene una resistencia de tracción de 5 kilogramos/mm²; en estado puro tiene un color brillante pero a temperatura ambiente se oxida y lo pierde; a temperatura ambiente es muy blando y flexible, sin embargo al calentarlo es frágil y quebradizo; por debajo de -18º C se empieza a descomponer convirtiéndose en un polvo gris, este proceso se conoce como peste de estaño; al doblarse se oye un crujido denominado grito de estaño. Cobre: Se encuentra en la naturaleza como cobre nativo, o formando minerales compuestos como la calcopirita, la calcosina, la malaquita y la cuprita; su densidad es de 8,9 kilogramos/dm³; su punto de fusión es de 1083ºC, su resistencia de tracción es de 18 kilogramos/mm²; es dúctil, manejable y posee una alta conductividad eléctrica y térmica. Cobalto: Su densidad es de 8,6 kilogramos/dm³; su punto de fusión es de 1490ºC; tiene propiedades análogas al níquel pero no es magnético.
2. Anexos 57 Titanio: Presenta una elevada resistencia a la corrosión y la mayor proporción de dureza-densidad de todos los elementos metálicos. El titanio es tan fuerte como algunos aceros, pero su densidad es menor. Aluminio: Se trata de un metal no ferromagnético. Es el tercer elemento más común encontrado en la corteza terrestre. Los compuestos de aluminio forman el 8 % de la corteza de la tierra. Este metal posee una combinación de propiedades que lo hacen muy útil en ingeniería de materiales, tales como su baja densidad (2700 kg/m³) y su alta resistencia a la corrosión. Magnesio: Es un metal liviano, medianamente fuerte, color blanco plateado. En contacto con el aire se vuelve menos lustroso, aunque a diferencia de otros metales alcalinos no necesita ser almacenado en ambientes libres de oxígeno, ya que está protegido por una fina capa de óxido, la cual es bastante impermeable y difícil de sacar. 2.2.2.2. Plásticos - Termoestables: Son quebradizos en todo el intervalo de temperaturas, no reblandeciéndose según aumenta la Tª y descomponiéndose al superar la temperatura de degradación. Justo por debajo de Tz pierden algo de rigidez. - Elastómeros: Por debajo de Tg son rígidos. Al superar esta temperatura cambia radicalmente su comportamiento, al suyo propio gomo-elástico. - Termoplásticos Amorfos: Son quebradizos a bajas temperaturas. Por debajo de Tg bajan su módulo elástico según aumenta la temperatura. Al superar la temperatura de transición vítrea pasan a un estado termoplástico parecido al caucho y al superar la Tf pasan a estado fundido. - Termoplásticos semicristalinos: Por debajo de Tg son duros y frágiles. Entre esta temperatura y Tk aparecen las cristalitas teniendo un comportamiento duro y tenaz, pero bajan su módulo elástico según aumenta la temperatura. En el intervalo de Tk se produce la fusión progresiva de las cristalitas, adquiriendo un comportamiento termo elástico. Al superar este intervalo de temperatura pasan a estado fundido.
2. Anexos 64 2.4.2. Encuesta 1 En la siguiente imagen se muestra el modelo de encuesta realizada al grupo de personas mencionado en el apartado “2.4.1.4. Grupo de personas” con el objetivo de obtener información sobre aspectos generales del sistema de entrenamiento. Encuesta 1. Aspectos generales sobre sistemas de entrenamiento Tipo de deporte: Edad: Sexo: 1. ¿Qué tipo de bicicleta utilizas? 2. ¿Qué tipo de bicicleta/neumático utiliza? 3. ¿Sales a entrenar con mal tiempo? 4. ¿Conoces los sistemas de entrenamiento para ciclismo? 5. ¿Posees algún tipo de sistema de entrenamiento? -Sí -No ¿De qué tipo? -Fijos -De rulos -Interactivos 6. ¿Cuánto estarías dispuesto a invertir en un sistema de entrenamiento -Entre 100 y 200€ -Entre 200 y 300€ -Entre 300 y 400€ -Entre 400 y 500€ -Entre 500 y 600€ -Más de 600€ A. 15 Encuesta
2. Anexos 65 2.4.2.1. Conclusiones Las conclusiones que se obtienen con el análisis de las respuestas obtenidas por las personas que han respondido a la encuesta son las siguientes: ¿Qué tipo de bicicleta utiliza? ¿Qué tipo de bicicleta/neumático utiliza? La inmensa mayoría utiliza un neumático de 29” en MTB, un 31% utiliza el de 29” por un 8% que actualmente utiliza el de 26” por lo que podemos decir que se encuentra en desuso. Por otra banda, el 100% de los encuestados que montan en bicicleta de carretera montan un neumático de 700C que es el estándar en carretera, lo que supone un 61% de los encuestados 61% 39% Tipo de bicicleta Carretera MTB 62% 30% 8% Medidas de Neumaticos 700C 29" 26" A. 16 Gráfica A. 17 Gráfica
2. Anexos 66 ¿Sales a entrenar con mal tiempo? El 71% de la gente encuestada se queda en casa cuando hace mal tiempo, por lo que es un porcentaje elevado de gente que podría utilizar el sistema de entrenamiento. ¿Conoces los sistemas de entrenamiento para ciclismo? El 87% de los encuestados conoce o ha tenido algún tipo de sistema de entrenamiento. ¿Posees algún tipo de sistema de entrenamiento? El 35% no posee ningún tipo de sistema de entrenamiento y un 65% tiene uno en su vivienda. -¿De qué tipo? 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Si No Entrenar con mal tiempo 64% 13% 23% Tipos de Sistemas de entrenamiento Fijos Rulos Interactivos A. 18 Tabla Barras A. 19 Grafica
2. Anexos 67 ¿Cuánto estarías dispuesto a invertir en un sistema de entrenamiento? -Entre 100 y 200€ -Entre 200 y 300€ -Entre 300 y 400€ -Entre 400 y 500€ -Entre 500 y 600€ -Más de 600€ Hay mucha gente que se interesa por un sistema de entrenamiento barato, mientras que para los precios contenidos la gente es más reacia. Por otra parte la gente está dispuesta a pagar un precio elevado si el sistema de entrenamiento lo vale. 27% 42% 18% 10% 0% 3% Dispuestos a pagar 100-200€200-300€300-400€400-500€500-600€600€o más A. 20 Grafica
2. Anexos 68 2.4.3. Encuesta 2 En la siguiente imagen se muestra la encuesta realizada al mismo grupo de personas mencionado en la encuesta anterior. Pero la información que se pretende obtener de esta encuesta son características específicas para profundizar en el sistema de entrenamiento. Encuesta 2. Características del sistema de entrenamiento Tipo de deporte: Edad: Sexo: 1. ¿Qué tipo de sistema de entrenamiento prefieres? -Fijos -De rulos -Interactivos 2. ¿Qué consideras imprescindible en un sistema de entrenamiento? 3. ¿En qué sueles fijarte cuando entrenas? -vatios -Frecuencia Cardiaca -Sensaciones 4. ¿Considera una molestia el espacio para guardarlo? 5. Enumera las siguientes características según la importancia, siendo la 1 la más importante y la 6 la menos importante. -Fácil de utilizar -Interactiva -Plegable -Silencioso -Mejorable con accesorios -Resistente A. 21 Encuesta
2. Anexos 69 2.4.3.1. Conclusiones Las conclusiones que se obtienen con el análisis de las respuestas obtenidas por las personas que han respondido a la encuesta son las siguientes: ¿Qué tipo de sistema de entrenamiento prefieres? Se puede observar en el análisis que la respuesta suele estar muy equitativa, aunque bien es cierto que los sistemas de entrenamiento de rulos se encuentran los últimos en el análisis y esto es debido en parte a que son menos conocidos por los encuestados, ya que suele ser un producto que las empresas no han potenciado tanto. ¿Qué consideras imprescindible en un sistema de entrenamiento? Se recoge en un listado las diferentes propuestas observadas por los encuestados. - Facilidad de uso - Practico - Ahorro del espacio - Rendimiento - Poder disponer de diferentes tipos de resistencias 39% 26% 35% Tipo de Sistema de entrenamiento Fijos Rulos Interactivos A. 22 Grafica
2. Anexos 70 ¿En qué te fijas cuando entrenas? Se ha observado un uso mayoritario del uso de la Frecuencia cardiaca durante el entrenamiento de los usuarios. Hay que comentar que el entrenamiento por Vatios está al alza debido al constante descenso de los precios en los potenciómetros, lo que antes hacía imposible su uso debido al alto precio de estos. ¿Considera una molestia el espacio para guardarlo? A la inmensa mayoría de los encuestados les es un problema la falta de espacio para el almacenaje del sistema de entrenamiento. 13% 64% 23% Tipo de entrenamiento Vatios Frecuencia Cardiaca Sensaciones 66% 34% Molesta Si No A. 23 Gráfica A. 24 Gráfica
2. Anexos 71 Enumera las siguientes características según la importancia, siendo la 1 la más importante y la 6 la menos importante. Se ha realizado una lista enumerando las respuestas: 1º Fácil de usar 2º Silencioso 3º Mejorable a posterior 4º Plegable 5º Interactiva 6º Resistente
2. Anexos 72 2.5. Diseño conceptual 2.5.1. Objetivos El objetivo del presente proyecto es el diseño de un sistema de entrenamiento, adaptado a las necesidades del ciclista, con el fin de aportar al usuario funcionalidad, comodidad y un alto rendimiento en sus entrenamientos. Para conseguir un resultado final que se adapte al mayor número de posibles usuarios y que a la vez cumpla con las funciones propuestas, es necesario establecer unos objetivos. 2.5.1.1. Nivel de generalidad Para poder definir el listado de objetivos, es necesario establecer con anterioridad el nivel de generalidad del proyecto. El presente proyecto se basa en el diseño de las características, en este caso de un sistema de entrenamiento y no de un diseño de un nuevo producto en el mercado, por lo que se trata de un índice de generalidad bajo. 2.5.1.2. Estudio de las expectativas y razones del promotor Mediante este sistema de entrenamiento el promotor pretende introducirse en un pequeño nicho de mercado, como es el de los sistemas de entrenamiento. Un mercado que actualmente está al alza y donde cada día más gente hace deporte. Crear un producto en base a una demanda del actual sector, puede generar un elevado volumen de ventas. 2.5.1.3. Estudio de las circunstancias que rodean al diseño Se deben de conocer las circunstancias que rodean al diseño del producto. Para ello es necesario observar en entorno en el que se va a desarrollar su uso. Las variables que se deben de tener en cuenta en este punto son: -Tecnología. El producto debe de tener en cuenta las tecnologías actuales de comunicación de los dispositivos de seguimiento del entrenamiento. Para no generar interferencias con estos y poder mantener la comunicación con diferentes dispositivos actuales. -Social. El nivel económico del público objetivo al cual se dirigirá el producto, será un nivel medio. -Variables de uso. Las diferentes modalidades de bicicletas y diferentes medidas de llantas o de anchos de buje, hacen que sea importante tener en cuenta los posibles ajustes para adaptarse a la mayor cantidad de bicicletas posible.
2. Anexos 73 2.5.1.4. Estudio de los recursos disponibles Para una mejor definición, se especifican los recursos con los que dispone la empresa para diseñar y fabricar el producto. Dichos recursos son los siguientes: - Proveedores de materias primas necesarias. - Maquinaria necesaria para trabajar metales y plásticos. - Suficientes recursos económicos para realizar las inversiones pertinentes. 2.5.2. Definición de los objetivos Para la definición de los objetivos se establecen los mismos atendiendo al diseño especifico de cada parte importante. Los objetivos serán clasificados en grupos de personas afectadas por el diseño en cuestión, para lograr la mejor diferenciación de estos. Los grupos son: - Generales - Estéticos - Fabricación - Seguridad 2.5.2.1. Objetivos Generales 1. El producto debe de cumplir de forma adecuada y eficazmente su función. 2. Debe de adaptarse a los diferentes tamaños de bicicletas. 3. Es necesario que sea intuitivo y fácil de utilizar. 4. Es recomendable que sea plegable. 5. Es recomendable que ocupe el menor espacio posible, consiguiendo que sea fácil de transportar. 6. Es necesario que sea resistente al uso continuado. 7. Es recomendable que pueda recibir actualizaciones por el usuario, para ajustarse a las necesidades de este. 8. El producto debe de ser lo más sencillo posible. 9. El producto a diseñar debe de ser lo más barato posible y siempre ajustándose a un precio inferior a 200€. 10. Que sea compatible con los actuales sistemas de transmisión de datos.
2. Anexos 80 2.6.2. Análisis de las propuestas Propuesta 1 Propuesta 2 Propuesta 3 Propuesta 4 Propuesta 5 El producto debe de cumplir de forma adecuada y eficazmente su función. 3 3 2 3 3 Debe de adaptarse a los diferentes tamaños de bicicletas. 3 3 1 3 3 Es necesario que sea intuitivo y fácil de utilizar 2 2 2 3 2 Es recomendable que sea plegable 3 1 1 3 2 Es recomendable que ocupe el menor espacio posible, consiguiendo que sea fácil de transportar 2 1 1 3 3 Es necesario que sea resistente al uso continuado 2 2 2 2 2 Es recomendable que pueda recibir actualizaciones por el usuario, para ajustarse a las necesidades de este 2 2 2 2 2 El producto debe de ser lo más sencillo posible 2 2 1 2 1 El producto a diseñar debe de ser lo más barato posible y siempre ajustándose a un precio inferior a 200€ 2 2 2 2 2 Que sea compatible con los actuales sistemas de transmisión de datos 2 2 2 2 2
2. Anexos 81 El producto debe de ser lo más estético posible, a juicio del diseñador 2 2 2 2 2 El producto debe de ser atractivo para el comprador 2 2 2 2 2 Es recomendable que sea fácil de fabricar 2 2 2 2 2 Los materiales elegidos tienen que resistir al desgaste el máximo tiempo posible 2 2 2 2 2 Es recomendable que contenga el mínimo de piezas, de forma que se abarate su producción 2 2 2 2 2 Que haya el menor desperdicio de material 2 2 2 2 2 El producto no debe de contener zonas peligrosas 2 2 2 2 2 El diseño no debe de tener zonas donde puedan introducir los dedos, con el peligro de quedarse atascados 2 2 2 2 2 El producto no debe de contener aristas cortantes 2 2 2 2 2 El sistema de entrenamiento tiene que ser estable durante su uso 2 3 1 2 1 TOTAL 43 41 35 45 41 Tabla A.4 Valoración El resultado de la metodología cuantitativa concluye que la propuesta 4 es la que mejor cumple con nuestros objetivos y por lo tanto será la que se desarrollará a continuación. Los objetivos que no se han estudiado aún con detenimiento se han valorado todos con una nota de 2, con la finalidad que todas las propuestas cumplan con estos requisitos.
2. Anexos 82 2.7. Diseño de Detalle 2.7.1. Calculo de medidas generales Para poder determinar las medidas generales del producto se ha de tener en cuenta diferentes consideraciones vistas en los puntos “2.2.1. Tipos de ruedas de bicicletas” y “2.2.2. Tallas de bicicletas” Para que pueda plegarse el producto dispondrá de una unión en la parte central que permita su menor tamaño cuando no se utilice. Para calcular la distancia entre los rulos traseros y el delantero será importante tener en cuenta la distancia entre ejes que tienen los diferentes modelos de bicicleta. Pero sin olvidarse de los diferentes tamaños que tienen las diferentes tipos de ruedas que existen en el mercado. Para adaptarse a los diferentes puntos vamos a dividirlo en 2 categorías diferentes, como son los diferentes tipos de neumáticos y las tallas de bicicleta. 2.7.1.1. Cálculo de la distancia entre rulos traseros Para la distancia de separación de los rulos traseros, hay que tener en cuenta que en el mercado actual disponemos de 3 medidas diferentes de ruedas, por lo tanto hay que adaptar el sistema de entrenamiento al mercado. Las distancias de los diámetros de ruedas van desde los 650mm hasta los 736.60mm. Es necesario que los rulos se encuentren separados lo suficiente como para que la rueda no intente elevarse por el rulo más próximo al centro, pero lo suficientemente juntos como para que la rueda se mantenga sin tocar en el suelo. Por ello se ha elegido una distancia de 350mm que es una medida aproximada a la media entre el máximo y el mínimo del radio de las diferentes tipos de ruedas. 2.7.1.2. Cálculo de los diferentes tamaños del sistema de entrenamiento En el cálculo de los diferentes tamaños del sistema de entrenamiento se ha desarrollado en base a los diferentes tamaños de bicicletas, basándonos en nuestro caso en la medida diferenciadora más importante, que es la distancia entre ejes de las bicicletas. Se ha cogido la mayor distancia de ejes, obtenida en las bicicletas de 29” en talla XL, esta es una distancia de 1142mm, que se ha redondeado a 1145mm. A esta medida superior se ha restado la medida más pequeña, que es la que nos proporciona las bicicletas de carretera en talla XXS, con una medida de 968mm, redondeando a 960mm. Se han redondeado las medidas al alza y a la baja respectivamente con el fin de adaptarse mejor a las diferentes tallas de las diferentes marcas del mercado.
2. Anexos 83 Esto da como resultado una medida de distancias de 185mm de rango de medidas, que dividimos entre 6, (XS, S, M, L, XL, XXL), dando como resultado una medida de 30.83mm que se ha redondeado a 31mm de distancia entre posiciones para colocar el rulo delantero. 2.7.1.3. Resumen de cálculos Se ha dejado una medida de margen entre los rulos y la estructura y se ha tenido en cuenta las diferentes medidas explicadas en los apartados anteriores. Todas estas medidas se detallan en la imagen siguiente: A. 30 Calculo medidas
2. Anexos 84 2.7.2. Selección de materiales En el presente apartado se va a realizar la selección de los materiales que forman nuestro producto. Para entender de forma más clara nuestro producto, lo hemos dividido en 2 partes principales: Rulos: El rulo, se compone de un conjunto de piezas que son las encargadas de realizar el correcto trabajo de entrenamiento. Bancada: Es el conjunto de piezas que componen la estructura principal de nuestro sistema de entrenamiento y sobre la que se montan los Rulos. Teniendo en cuenta la búsqueda de información que se ha realizado en el apartado “2.2.4. Materiales”. Se ha observado que los más utilizados para la realización de estos productos son en concreto, los termoplásticos amorfos, ya que le confieren una gran rigidez al conjunto y un bajo peso. También hay partes que se realizan con ciertos metales e incluso sistemas de entrenamientos realizados completamente en metal, pero son más costosos y no cumplirían con el objetivo de que sea ligero con el fin de ser transportable. 2.7.2.1. Rulos Para determinar los materiales que se van a emplear en la fabricación de las piezas que no van a ser compradas hay que especificar las características que tienen que poseer dichos materiales que componen el Rulo: - Resistencia a Flexión. Tanto el eje principal como la base de rodadura tienen que obtener una buena resistencia a flexión. - Ligereza. Todos los materiales que componen el rulo deberán de ser lo más ligeros que permitan, cumpliendo eficazmente con sus características técnicas. - Precio. Los materiales que compongan los diferentes elementos del rulo deben de tener un precio relativamente bajo, con el fin de reducir el coste y poder servir un producto competitivo en el mercado. Para llevar a cabo la selección de materiales, se debe estudiar la búsqueda de información, con el fin de seleccionar el material que más se adecue a nuestro producto. En el mercado muchas de las partes realizadas en plástico están hechas con ABS, que es un termoplástico amorfo con mucha resistencia dentro de las limitaciones mecánicas de los plásticos. Con una resistencia a flexión de 49MPa y un precio contenido. Para el eje se deberá de elegir un material más resistente, ya que será el encargado de soportar mayores cargas, debido en parte a que nos interesa que sea lo más reducido posible con el fin de reducir los pesos del conjunto. Es por ello que se ha escogido un acero AISI 1045 laminado en caliente, que tiene una resistencia de 310MPa.
2. Anexos 85 2.7.2.2. Bancada Para determinar los materiales que se van a utilizar en la bancada es necesario especificar las diferentes características que deben de poseer dichos materiales: - Resistencia a la Flexión: La estructura lateral tendrá que soportar las cargas que genere el rulo al apoyarse sobre estas, esto es un peso inferior en comparación con el conjunto del rulo. - Ligero: Para que sea fácilmente transportable deberá de estar realizado con materiales que sean lo suficientemente ligeros. - Precio: Los materiales que compongan los elementos deben de tener un precio relativamente bajo, con el fin de reducir el coste final del conjunto. Para llevar a cabo la selección de materiales, se debe estudiar la búsqueda de información, con el fin de seleccionar el material que más se adecue a nuestro producto. En el mercado muchas de las partes realizadas en plástico están hechas con ABS, que es un termoplástico amorfo con mucha resistencia dentro de las limitaciones mecánicas de los plásticos. Con una resistencia a flexión de 49MPa y un precio contenido. 2.7.3. Cálculos estructurales En este apartado se realizan los cálculos estructurales del producto, con el fin de comprender a que cargas están sometidas cada una de las partes del conjunto. Para ello, se debe calcular la carga máxima a aplicar sobre la superficie de trabajo, para ello se ha considerado que nuestro usuario máximo será un hombre de 120Kg más un peso de la bicicleta de 20kg, esto da como resultado un peso conjunto de 140Kg. Cuando hayan piezas similares se analizara la pieza que en el conjunto esté sometida a mayor carga, de esta forma, si esta pieza resiste, la pieza similar que esté soportando menor carga también cumplirá su cometido de forma satisfactoria. Los cálculos que se realizan son aproximados y bajo hipótesis simplificadas que facilitan el cálculo, pues lo que se pretende es obtener unos datos aproximados de dimensionamiento. 2.7.3.1. Elementos estructurales - Tubo Exterior HIPS: A efectos de cálculos solo trabaja a esfuerzos cortantes y por tanto a flexión. Soporta el peso de la carga (persona + bici) y la distribuye de manera uniforme a los 2 rodamientos que lo unen con el eje. - Eje del rulo acero (AISI 1045): Trabaja a cortante y por lo tanto a flexión. Soporta el peso de la carga (persona + bici) y la distribuye de manera uniforme a las 2 estructuras de la bancada. - Estructura bancada lateral delantera de HIPS: Soporta el esfuerzo que genera el apoyo de los rulos sobre la bancada y esta al suelo mediante unas patas.
2. Anexos 86 2.7.3.2. Diseño de las estructuras - El tubo exterior: soportara el peso de la carga (persona + bici) este peso se reparte previamente entre las 2 ruedas de la bicicleta por igual y reparte la carga sobre 1 tubo exterior en la delantera y sobre 2 en la rueda trasera. Por eso se analiza la carga que soporta la rueda delantera, porque esta es la que mayores cargas soportara. Esta carga es una carga que puede localizarse a lo largo de todo el tubo exterior, pero que será mayor en el centro, se aplicará en dicho punto y la distribuirá a los rodamientos, transmitiendo el esfuerzo estos directamente sobre el eje. El tubo exterior tiene unas dimensiones de L (longitud) = 460mm, Dex (diámetro exterior) = 65mm, Din (diámetro Interior) = 55mm siendo la distancia de los rodamientos al punto medio del tubo exterior de 200mm. - El eje: Soporta la carga que transmite el tubo exterior sobre los rodamientos y estos sobre el eje. El eje tiene unas medidas de L (longitud) = 500mm, D (diámetro) = 12mm siendo la distancia de los rodamientos al punto de apoyo de 50mm por ambos lados. - Estructura de la bancada lateral: Esta soporta la carga que nos transmite el eje, es por tanto que cada lado recibirá una de las cargas. Para calcular esta parte, que trabaja a compresión y a flexión vamos a simplificar la estructura en forma de viga en “I” siendo en la realidad más resistente debido a su estructura de soporte en X. 2.7.3.3. Tipos de cargas - Cargas permanentes: Son las cargas que actúan en todo momento y son constantes en posición y magnitud, una vez la estructura es apta para entrar en servicio. Las acciones consideradas como permanentes es el peso propio de la estructura (Partes de la bancada, rulos completos y todos los elementos añadidos). - Cargas variables: Son las cargas externas a la estructura que pueden actuar o no sobre la estructura. Las cargas variables que se consideran a efectos de cálculo, son las sobrecargas de uso debido a la acción del peso de los usuarios. - Cargas accidentales: Son aquellas cargas cuya probabilidad de acción es baja. Estas acciones son producidas por golpes indebidos y muy poco frecuentes. Estas cargas no se consideran, pues, complicaría demasiado el cálculo, y su consideración tampoco distorsionaría el resultado final del diseño, ya que la intención de este cálculo es presentar unos valores aproximados del dimensionamiento de los elementos que integran el sistema de entrenamiento.
2. Anexos 87 2.7.3.4. Cálculos para el dimensionamiento de los elementos - Dimensionado del tubo exterior Los datos necesarios para el cálculo de la resistencia a flexión que tendrá el tubo exterior del rulo son los siguientes: · Resistencia a del HIPS: 49Mpa · Dimensión del tubo exterior: L (longitud) = 460mm, Dex (diámetro exterior) = 65mm, Din (diámetro Interior) = 55mm, Distancia entre rodamientos = 400mm El tubo exterior con mayor carga es el delantero, como se ha explicado en el punto “2.7.3.2. Diseño de las estructuras” y la fuerza que se le aplica en Newton es de 686N Las formulas necesarias para realizar los cálculos son las siguientes: · Momento de Inercia: Icirculo = 𝜋 × 𝑅4 4 · Ley de Navier: σ = 𝑀 × 𝑦 𝐼 · Coeficiente de seguridad: n = 2 Una vez conocidos los datos y las formulas se procede a calcular la resistencia que tendrá la pieza. · Itot = ICírculo grande – ICírculo pequeño =87,624cm4 – 44,918cm4 = 42,706x10-8 m4 · Mmax = 343N x 0.2m = 68,6Nxm · Tensión máxima = 68,6 42,706x10−8 𝑥 0.065 = 10,441 MPa · Tensión admisible = 49 𝑀𝑃𝑎 2 = 24,5 MPa La fuerza máxima que soporta el tubo exterior es de 10,441 MPa siendo esta inferior a 24,5 MPa que es la máxima admisible del material a flexión, es por ello que el dimensionado de la pieza es correcto y su uso para este fin es más que correcto.
2. Anexos 88 - Dimensionado del eje Los datos necesarios para el cálculo de la resistencia a flexión que tendrá el eje del rulo son los siguientes: · Resistencia a del acero (AISI 1045): 310 Mpa · Dimensión del tubo exterior: L (longitud) = 500mm, D (diámetro) = 12mm, distancia entre rodamiento y punto de apoyo = 50mm El eje con mayor carga es el delantero, como se ha explicado en el punto “2.7.3.2. Diseño de las estructuras” y la fuerza que se le aplica en Newton es de 343N en cada rodamiento. Las formulas necesarias para realizar los cálculos son las siguientes: · Momento de Inercia: Icirculo = 𝜋 × 𝑅4 4 · Ley de Navier: σ = 𝑀 × 𝑦 𝐼 · Coeficiente de seguridad: n = 2 Una vez conocidos los datos y las formulas se procede a calcular la resistencia que tendrá la pieza. · Icirculo = 0,1017x10-8 m4 · Mmax = 343N x 0.05m = 17,15Nxm · Tensión máxima = 17,15 0,1017x10−8 𝑥 0.006 = 101,179 MPa · Tensión admisible = 310 𝑀𝑃𝑎 2 = 155 MPa La fuerza máxima que soporta el eje es de 101,179 MPa siendo esta inferior a 155 MPa que es la máxima admisible del material a flexión, es por ello que el dimensionado de la pieza es correcto y su uso para este fin es más que correcto.
2. Anexos 89 - Dimensionado de la estructura lateral Los datos necesarios para el cálculo de la resistencia a flexión que tendrá la estructura lateral de la bancada son los siguientes: · Resistencia a del HIPS: 49Mpa · Dimensión de la estructura: L (longitud) = 70mm, Al (altura) = 60mm An (anchura) = 20mm · Forma de la barra: La barra tiene forma de viga en I siendo los espesores de la parte inferior y superior de 2mm y los espesores de la pared central vertical de 5mm Las estructuras con mayores cargas son las delanteras, como se ha explicado en el punto “2.7.3.2. Diseño de las estructuras” y la fuerza que se le aplica en Newton es de 343N Las formulas necesarias para realizar los cálculos son las siguientes: · Momento de Inercia: Irectangulo = 1 12 x a x b3 Siendo la distancia elevada al cubo la que se encuentra en perpendicular con el eje de inercia a calcular. · Ley de Navier: σ = 𝑀 × 𝑦 𝐼 · Coeficiente de seguridad: n = 2 Una vez conocidos los datos y las formulas se procede a calcular la resistencia que tendrá la pieza. · Itot = 2 x (Inercia rectángulos horizontales) + Inercia rectángulo vertical = (2 x 3,3653) + 7,3173 = 14,048-8 m4 · Mmax = 122N x 0.155m = 18,98 N x m · Tensión máxima = 18,98 14,048−8 𝑥 0.03 = 4,053 MPa · Tensión admisible = 49 𝑀𝑃𝑎 2 = 24,5 MPa La fuerza máxima que la estructura lateral es de 4,053 MPa siendo esta inferior a 24,5 MPa que es la máxima admisible del material a flexión, es por ello que el dimensionado de la pieza es correcto y su uso para este fin es más que correcto.
2 2 2 1 Jose Bolinches Roca Jose Bolinches Roca 2 97 Julio 2018 Julio 2018 Nº de pieza Conjunto Nº de plano Cantidad 2 Rulo 3 1 Bancada 1 Observaciones 3.2. Plano 2: Explosión Conjunto Plano nº: Hoja nº: Fecha: Fecha: Dirigido por: Comprobado por: Escuela Superior de Tecnología Un. dim. mm Escala 1:5
568 1440 72 Jose Bolinches Roca Jose Bolinches Roca 3 99 Julio 2018 Julio 2018 Observaciones 3.3. Plano 3: Bancada Plano nº: Hoja nº: Fecha: Fecha: Dirigido por: Comprobado por: Escuela Superior de Tecnología Un. dim. mm Escala 1:10
540 480 12 65 520 Jose Bolinches Roca Jose Bolinches Roca Julio 2018 Julio 2018 4 101 Observaciones 3.4. Plano 4: Rulo Plano nº: Escala 1:5 Un. dim. mm Dirigido por: Comprobado por: Hoja nº: Fecha: Fecha: Escuela Superior de Tecnología
5 3 3 2 3 3 1 4 5 Jose Bolinches Roca Jose Bolinches Roca Julio 2018 Julio 2018 5 103 N.º DE ELEMENTO N.º DE PIEZA CANTIDAD 1 eje 1 2 Rodamiento 2 3 Base Rodamiento 4 4 Rodillo Exterior 1 5 Tapa rulo 2 Observaciones 3.5. Plano 5: Explosión Rulo Plano nº: Hoja nº: Fecha: Fecha: Dirigido por: Comprobado por: Escuela Superior de Tecnología Un. dim. mm Escala 1:5
720 R30 R10 6 6 6 6 6 6 D D 17,50 17,50 69 25 700 10 R10 40 R10 44 19 19 19 19 19 489 4 4 5 SECCIÓN D-D R6 R6 R6 R6 R6 R6 Los espesores que no marcados son de 2mm Jose Bolinches Roca Jose Bolinches Roca Julio 2018 Julio 2018 6 105 Observaciones: 3.6. Plano Estructura Lateral 1 Plano nº: Escala 1:5 Un. dim. mm Dirigido por: Comprobado por: Hoja nº: Fecha: Fecha: Escuela Superior de Tecnología
13 10 A A 10 5 15 SECCIÓN A-A Julio 2018 Julio 2018 Jose Bolinches Roca Jose Bolinches Roca 10 113 Observaciones 3.10. Plano 10: Bulón Hembra Plano nº: Escala 2:1 Un. dim. mm Dirigido por: Comprobado por: Hoja nº: Fecha: Fecha: Escuela Superior de Tecnología
3 20 10 15 10 5 Julio 2018 Julio 2018 Jose Bolinches Roca Jose Bolinches Roca 11 115 Observaciones 3.11. Plano 11: Bulón Macho 20 Plano nº: Escala 2:1 Un. dim. mm Dirigido por: Comprobado por: Hoja nº: Fecha: Fecha: Escuela Superior de Tecnología
10 50 3 10 5 15 Julio 2018 Julio 2018 Jose Bolinches Roca Jose Bolinches Roca 12 117 Observaciones 3.12. Plano 12: Bulón Macho 50 Plano nº: Escala 2:1 Un. dim. mm Dirigido por: Comprobado por: Hoja nº: Fecha: Fecha: Escuela Superior de Tecnología
9 18 30 6 Julio 2018 Julio 2018 Jose Bolinches Roca Jose Bolinches Roca 13 119 Observaciones 3.13. Plano 13: Pata Plano nº: Escala 2:1 Un. dim. mm Dirigido por: Comprobado por: Hoja nº: Fecha: Fecha: Escuela Superior de Tecnología
12 520 10 10 B B 540 6 6 SECCIÓN B-B Julio 2018 Julio 2018 Jose Bolinches Roca Jose Bolinches Roca 14 121 Observaciones 3.14. Plano 14: Eje Plano nº: Escala 1:5 Un. dim. mm Dirigido por: Comprobado por: Hoja nº: Fecha: Fecha: Escuela Superior de Tecnología
R15,50 AA 3 55 20 12 4 4 SECCIÓN A-A Julio 2018 Julio 2018 Jose Bolinches Roca Jose Bolinches Roca 18 129 Observaciones 3.18. Plano 18: Base Rodamiento Plano nº: Escala 1:1 Un. dim. mm Dirigido por: Comprobado por: Hoja nº: Fecha: Fecha: Escuela Superior de Tecnología
4. Pliego de condiciones 131 Sistema de entrenamiento Grado en Ingeniería en Diseño Industrial y Desarrollo de Productos 4. Pliego de condiciones Autor: Jose Bolinches Roca Julio 2018 Tutor: Iván Cervera González Universitat Jaume I
4. Pliego de condiciones 132
4. Pliego de condiciones 133 Índice 4.1. Introducción ....................................................................................................... 135 4.2. Selección de los materiales y elementos comerciales ....................................... 137 4.2.1. Bancada ....................................................................................................... 137 4.2.2. Eje ................................................................................................................ 138 4.3. Calidades mínimas ............................................................................................. 140 4.3.1. Materiales para fabricación ........................................................................ 140 4.3.1.1. Granza HIPS ......................................................................................... 140 4.3.1.2. Tubería HIPS ........................................................................................ 140 4.3.2. Piezas adquiridas ......................................................................................... 141 4.3.2.1. Patas .................................................................................................... 141 4.3.2.2. Eje rulo ................................................................................................. 141 4.3.2.3. Rodamiento ......................................................................................... 142 4.4. Condiciones de fabricación ................................................................................ 143 4.4.1. Piezas inyectadas......................................................................................... 143 4.4.2. Eje ................................................................................................................ 143 4.4.3. Exterior rulo ................................................................................................. 144 4.5. Pruebas y ensayos .............................................................................................. 144 4.6. Condiciones de montaje .................................................................................... 145 4.7. Condiciones de uso ............................................................................................ 147 4.8. Mantenimiento .................................................................................................. 147
4. Pliego de condiciones 134
4. Pliego de condiciones 135 4.1. Introducción En el presente proyecto se ha diseñado un sistema de entrenamiento. Este nuevo diseño permite al usuario entrenar de forma sencilla con su propia bicicleta en el lugar que desee y almacenar el sistema de entrenamiento de forma compacta ocupando muy poco espacio en comparación con los sistemas de entrenamiento actuales. En el siguiente documento se va a definir el proceso de desarrollado para la producción del producto final. Tras llevar a cabo el proceso de diseño, se ha obtenido la solución definitiva. Para el correcto entendimiento de las piezas se va a diferenciar el producto en 2 partes, por una parte la bancada y por otra los rulos. Cada producto final se compone en su conjunto de 1 bancada y 3 rulos. · Bancada Nº Pieza Componente Cantidad 1 Estructura lateral 1 2 2 Estructura lateral 2 2 3 Estructura central 2 4 Pestaña unión 4 5 Bulón hembra 8 6 Bulón macho 20 4 7 Bulón macho 50 4 8 Pata 8 Tabla PC.1 Componentes Bancada PC.1 Numeración Bancada
4. Pliego de condiciones 136 · Rulos Nº Pieza Componente Cantidad 1 Eje 1 2 Rodamiento 2 3 Base rodamiento 4 4 Exterior rulo 1 5 Tapa rulo 2 Tabla PC.2 Componentes Rulo PC.2 Numeración Rulo
4. Pliego de condiciones 137 4.2. Selección de los materiales y elementos comerciales En este apartado se realiza la selección de los materiales para el diseño de los componentes del producto, se escogerá el material de las diferentes partes que componen el sistema de entrenamiento. 4.2.1. Bancada La bancada es un conjunto de 8 piezas diferentes, pero que todas ellas actúan como un conjunto, es por esto que para la selección de materiales se escogerá como producto único la bancada, ya que creemos que al ser piezas que interactúan directamente entre ellas es conveniente que estas sean todas del mismo material. Para la selección de los diferentes materiales que pueden utilizarse en la fabricación de la bancada se debe tener en cuenta una serie de requisitos impuestos para el diseño, estos requisitos son los que se han nombrado en el apartado “2.5.2. Definición de los objetivos” del Vol2 de Anexos. Los más importantes para la fabricación de las piezas son: debe de ser un material ligero, un material de bajo coste de fabricación y resistente a las fuerzas que se someterá el sistema de entrenamiento durante su utilización. Además sería importante que fuese un material que resista la oxidación, debido a que la bancada puede estar en contacto directo con el sudor que pueda generar el usuario durante su utilización. Debido a los requisitos anteriores se ha seleccionado una serie de materiales que cumplen con los requisitos, estos son el aluminio y los termoplásticos. El aluminio es más denso y más caro que los termoplásticos por ello se descartaría teóricamente, ya que es posible, que en caso de comprobar que tras la selección de un termoplástico al comprobar su resistencia esta un fuese suficiente para poder resistir las cargas aplicadas que tendrá la estructura, en este caso, si no fuese posible el uso de ningún termoplástico la elección correcta seria del aluminio. Una vez decidida la familia de materiales que van a utilizarse se diseña la pieza con unos espesores recomendados en el caso de la inyección, en este caso se utilizarán espesores máximos de 5mm. Para comprobar si el material cumple mecánicamente. Las fuerzas máximas a las que estará expuestas las diferentes piezas da como resultado una fuerza máxima de 10,441MPa pero esto es a esfuerzos normales, se sabe que el producto estará soportando además fuerzas puntuales que pueden variar, es por esto que se elegirá un material con más de 20MPa Para la selección del material hemos utilizado el CES Edupack, donde hemos seleccionado el material con respecto a su coste y su resistencia. Esta selección nos ha dado un número de materiales que nombramos a continuación:
4. Pliego de condiciones 144 4.4.3. Exterior rulo Para la fabricación de este componente se requieren una serie de características que tiene que cumplir el proveedor. Una vez recibido, en la empresa, será necesario el procesado de la pieza, con el fin de obtener su acabado final. Los procesos y orden que se mostrara a continuación son los necesarios para la obtención de la pieza final: · Preparación de los tubos: Procedentes del distribuidor para su corte. · Corte: Se el tubo a la medida requerida por el producto. 4.5. Pruebas y ensayos Previamente a la fabricación y producción en serie del sistema de entrenamiento, se realizarían distintos ensayos y pruebas para verificar su resistencia así como su integridad. Las pruebas y ensayos necesarios son los que se detallan a continuación: · Ensayos de resistencia a tracción: Serán necesario realizar ensayos de resistencia a tracción con el fin de asegurar que el producto es resistente a un mínimo de golpes y mal uso, debido a que el sistema de entrenamiento no está sometido a tracción en sus partes. · Ensayos de resistencia a flexión: Será necesario ensayos de resistencia a flexión en todas las piezas que serán sometidas a flexión durante su uso, estas piezas están definidas en Anexos, las pruebas se realizan con el fin de comprobar que las piezas resisten, aun sabiendo con los cálculos que dichas piezas son resistentes. · Ensayos de resistencia a cortante: Por último, se realizaran también comprobaciones mediante ensayos de la resistencia a cortante de las piezas, y ejes sometidos a estos esfuerzos. Para los ensayos citados con anterioridad se utilizará un producto acabado de la línea de producción, realizando una comprobación rutinaria cada 500 unidades, con el fin de encontrar una desviación en la producción a tiempo.
4. Pliego de condiciones 145 4.6. Condiciones de montaje La explicación del montaje al usuario de como ensamblar el sistema de entrenamiento es importante para el buen uso del producto. Sé realizará un pequeño manual visual para el entendimiento del plegado y posicionamiento de los rulos. El sistema de entrenamiento viene pre montado de fábrica y solo es necesario el montaje para el uso final. Se detallará a continuación los pasos necesarios además del orden de los mismos para los diferentes usos del producto. Una vez sacados todos los componentes de su correspondiente embalaje de venta se detallarán los pasos a continuación: 1. Se desplegará la bancada sobre una superficie plana, colocando las patas sobre el suelo. 2. A continuación colocar los 3 rulos sobre la bancada en sus respectivos anclajes, el eje del rulo dispone de un pasador, para centrar de manera sencilla el rulo en la bancada. El rulo delantero será conveniente colocarlo en la posición que mejor se adecue a tu bicicleta, partiendo como referencia que el eje de la rueda delantera este paralelo con el rulo. 3. Se colocará la bicicleta con la rueda trasera sobre los 2 rulos y la delantera sobre el rulo sobrante 4. Subir y pedalear manteniendo el equilibrio como si pedalease con su bicicleta normalmente. Las primeras veces es recomendable utilizarlo cerca de alguna pared donde pueda apoyarse.
4. Pliego de condiciones 146 PC.7 Manual Montaje/Plegado
4. Pliego de condiciones 147 4.7. Condiciones de uso Cuando se utilice el sistema de entrenamiento se deberán tener en cuenta varios aspectos por el usuario. Se deberá de desplegar el sistema de entrenamiento y colocar los rodillos en la posición adecuada según lo explicado en el apartado anterior “4.6. Condiciones de montaje”. No deberá de ser utilizado por personas con sobrepeso (120Kg), pudiendo sufrir deformaciones las diferentes partes del producto, si no se atiende a las limitaciones. La unión de las distintas piezas se ha diseñado de modo que se garantice la máxima seguridad y estabilidad del conjunto evitando ser desmontado fácilmente por el usuario. De todas formas, siempre será conveniente realizar un uso adecuado y no con movimientos bruscos para conservar el sistema de entrenamiento adecuadamente. 4.8. Mantenimiento El sistema de entrenamiento no requiere de mantenimiento ninguno, aunque para que el producto tenga un buen rendimiento y duración, se recomienda una limpieza ligera, muchas veces los rulos pueden acabar con suciedad que se desprenderá de las ruedas de las bicicletas.
4. Pliego de condiciones 148
5. Estado de mediciones 149 Sistema de entrenamiento Grado en Ingeniería en Diseño Industrial y Desarrollo de Productos 5. Estado de mediciones Autor: Jose Bolinches Roca Julio 2018 Tutor: Iván Cervera González Universitat Jaume I
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5. Estado de mediciones 151 Índice 5.1. Listado de piezas y dimensiones ........................................................................ 153 5.1.1. Componentes diseñados ............................................................................ 153 5.1.2. Componentes comprados .......................................................................... 153 5.2. Peso del producto .............................................................................................. 154 5.3. Tiempo de fabricación ....................................................................................... 155 5.3.1. Inyección ..................................................................................................... 155 5.3.2. Taladrado .................................................................................................... 158 5.3.3. Corte ........................................................................................................... 158 5.3.4. Tiempo total de fabricación ....................................................................... 159 5.4. Tiempo de ensamblaje ....................................................................................... 159 5.5. Tiempo de embalaje .......................................................................................... 160
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5. Estado de mediciones 153 5.1. Listado de piezas y dimensiones En el este apartado se muestran los componentes que componen el producto, distinguiendo entre los que se diseñan y fabrican de forma específica para el producto, de los que se adquieren directamente de proveedores. 5.1.1. Componentes diseñados En la siguiente tabla se describen las características de los componentes del producto que se diseñan y fabrican: Componente Pieza Nº Piezas Material Dimensiones (mm) 1 Estructura lateral 1 2 Poliestireno de alto impacto 720x69x40 2 Estructura lateral 2 2 Poliestireno de alto impacto 720x69x40 3 Estructura central 2 Poliestireno de alto impacto 540x60x20 4 Pestaña unión 4 Poliestireno de alto impacto 68,78x30x5 5 Bulón Hembra 8 Poliestireno de alto impacto 15x15x13 6 Bulón Macho 20 4 Poliestireno de alto impacto 15x15x33 7 Bulón Macho 50 4 Poliestireno de alto impacto 15x15x63 8 Tapa rulo 6 Poliestireno de alto impacto 65x65x30 9 Base rodamiento 12 Poliestireno de alto impacto 55x27,5x20 Tabla E.1 Componentes fabricados 5.1.2. Componentes comprados En la siguiente tabla se describen las características de los componentes del producto que se adquieren directamente de proveedores: Componente Pieza Nº Piezas Material Dimensiones 10 Pata 8 Acero + Goma 30x30x27 11 Eje 3 Acero AISI 1045 520x12x12 12 Rodamiento 6 Acero 37x37x12 13 Exterior rulo 3 Poliestireno de alto impacto 460x65x65 Tabla E.2 Componentes Comprados