Bicicleta urbana G. N. 6

GRAU EN ENGINYERIA DE DISSENY INDUSTRIAL I DESENVOLUPAMENT DEL PRODUCTE ALUMNE: MOLTÓ REVILLA, PAU ASSIGNATURA: TREBALL DE FI DE GRAU PROJECTE: BICICLETA URBANA G.N.6 TUTOR: SERGI BUENO ARROYO DATA ENTREGA: 29/01/2014 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT GN6 PAU MOLTÓ Agraïments: Aquest treball no hauria estat possible sense l’inestimable ajut, implicació i col·laboració del meu tutor de projecte Sergi Bueno al llarg de totes les fases del desenvolupament; Haig d’agrair també a Maite Baile les seves oportunes correccions en l’apartat de materials; També haig d’agrair a Manel López Membrilla el seu ajut en la revisió de l’apartat de plànols i les seves paraules d’ànims en la recta final del projecte. I com no, a la meva família per estar sempre presents, sempre disposats a ajudar-me. A tots vosaltres moltes gràcies de tot cor. 3 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT GN6 PAU MOLTÓ ÍNDEX 1. INTRODUCCIÓ .......................................................................................................................... 5 2. OBJECTIUS DEL PROJECTE ................................................................................................. 6 3. ANÀLISI DEL PROBLEMA ...................................................................................................... 7 3.1. MAPA D’IDEES ...................................................................................................... 8 3.2. ESTUDI ETNOGRÀFIC ........................................................................................... 12 3.3. CONCLUSIONS DE L’ANÀLISI DEL PROBLEMA .................................................. 18 4. MÈTODES D’INVESTIGACIÓ I ANÀLISI ................................................................................. 19 4.1. ENQUESTES ........................................................................................................... 20 4.2. ANÀLISI DE REFERENTS ...................................................................................... 26 4.3. ESTUDI DE LES NECESSITATS DE L’USUARI OBJECTIU ................................. 32 4.4. ESTUDI DE FUNCIONALITAT I FUNCIONS DERIVADES PER ESCENES ......... 34 4.5. CONCLUSIONS DELS ESTUDIS PREVIS ............................................................ 42 4.6.BRIEFING .................................................................................................................. 43 5. DESENVOLUPAMENT I PROPOSTA DEL BRÍFING ............................................................ 43 5.1. ESTUDI DE CONCEPTES ..................................................................................... 46 5.2. ESTUDI ERGONÒMIC ........................................................................................... 51 5.3. DIMENSIONAT DE LA PROPOSTA ....................................................................... 60 5.4. ESTUDI FUNCIONAL I D’USABILITAT DELS COMPONENTS ............................. 64 5.5. SELECCIÓ DE MATERIALS .................................................................................. 69 5.6. ESTUDI D’INDUSTRIALITZACIÓ ........................................................................... 87 5.7. CONCLUSIÓNS DEL DESENVOLUPAMENT ....................................................... 90 6. BICICLETA G.N.6: DESCRIPCIÓ DE LA PROPOSTA ADOPTADA .................................... 91 6.1. DESCRIPTIVA GENERAL ..................................................................................... 91 6.2. PLEC DE CONDICIONS ........................................................................................ 95 6.3. ESPECEJAMENT .................................................................................................. 96 6.4. DIMENSIONS GENERALS .................................................................................... 101 6.5. ESTUDIS DE RESISTÈNCIA ................................................................................ 102 6.6. PRESSUPOST DEL PROJECTE .......................................................................... 106 6.7. PROPOSTA DE COLOR & TRIM .......................................................................... 113 7. CONSIDERACIONS PER A LA MILLORA DEL PRODUCTE .............................................. 114 8. CONCLUSIONS DEL PROJECTE ........................................................................................ 115 9. BIBLIOGRAFIA ..................................................................................................................... 116 10. ANNEXOS ........................................................................................................................... 117 4 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT GN6 PAU MOLTÓ 1. INTRODUCCIÓ A les grans ciutats, augmenta diàriament el nombre de persones que, ja sigui per l’encariment del preu del combustible, el dels bitllets de transport o per raons mediambientals, substitueixen els seus vehicles a motor per l’ús de la bicicleta en els seus desplaçaments. D’altre banda, en els darrers anys i amb l’aparició de les xarxes socials, els esportistes d’elit mediàtics i la proliferació de les curses popular, s’ha produït un boom de persones que s’han enganxat a la pràctica esportiva regular, sobretot als esports de resistència; Moltes d’elles ho han fet al ciclisme, esport relativament accessible i amb grans beneficis per a la salut. Si es tenen en compte aquests antecedents i els avaluem considerant el context actual, en que el cost de la vida cada cop és més elevat i els models d’habitatges cada vegada tenen espais més reduïts, es planteja quasi com un luxe el disposar de més d’una bicicleta per a cada tipologia d’ús. Davant d’aquest problema, algunes persones opten per utilitzar bicicletes velles i poc atractives en els seus desplaçaments que lliguen al carrer regularment i disposen de bicicletes específiques per a la pràctica esportiva que només usen per fer exercici. D’altres opten per bicicletes plegables que poden dur allà on vagin, però que poden resultar limitades a l’hora de fer sortides d’oci fora de l’asfalt. Altres persones, probablement, no tinguin ni l’una ni l’altre, a l’espera de decidir-se quina és la que més els convé o a quina en podran treure més rendiment. En aquest context, aquest projecte ha volgut investigar quins models d’usabilitat hi ha actualment en el marc del problema que es planteja, quins requeriments i necessitats tenen el conjunt de persones que s’hi relaciona i quina o quines solucions es poden aportar desde el punt de vista del disseny. 5 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT GN6 PAU MOLTÓ 2. OBJECTIUS DEL PROJECTE El present projecte té per objectius: - Analitzar en profunditat el estat de la qüestió envers al problema que es planteja en l’introducció: persones que es desplacen en bicicleta i desitgen poder treure-li major rendiment en sortides d’oci; Esportistes de cap de setmana que tenen inquietuds en començar a usar la bicicleta com a mitja de transport... - Establir un llistat de requeriments indispensables per la bicicleta desde la observació directe de les diferents tipologies d’ús que planteja el problema d’arrel. - Investigar per conèixer de primera mà les necessitats dels usuaris reals, examinar i avaluar el que s’ofereix en l’actualitat davant d’aquestes demandes i quines mancances es troben. - Crear un brífing que reculli el fruit de totes les observacions anteriors i delimiti les característiques de una proposta de solució per al seguit de problemes descrits a l’introducció. - Desenvolupar una proposta de solució que: - Contempli tots els requeriments esmenats en els estudis previs i tingui en consideració tots els aspectes relacionats amb la usabilitat: ergonomia, antropometria, accessibilitat... - Tingui el menor cost econòmic possible per a poder ser accessible al major nombre de persones i poder competir amb altres ofertes del mercat - Respecti al màxim el medi ambient en totes les fases del seu desenvolupament. 6 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT GN6 PAU MOLTÓ 3. ANÀLISI DEL PROBLEMA Un cop que s’han definit clarament les objectius principals del projecte, cal aprofundir en la naturalesa de la problemàtica, conèixer el seu abast i entendre les àrees a les que afecta per tal de abordar el procés de desenvolupament de forma completa, sense deixar cap aspecte de l’enginyeria i el disseny sense tractar. Per tal de dur a terme aquest anàlisi s’ha recorregut a dues tècniques d’indagació: mapa d’idees i estudi etnogràfic. La tècnica del mapa d’idees ha de servir per entendre tot el ventall de ítems o categories de les que es composa el problema a tractar; visualitzar les connexions que existeixen entre aquests elements i extreure’n una primera sèrie de requeriments indispensables per al desenvolupament de la solució. La tècnica de l’estudi etnogràfic es realitza mitjançant l’elaboració d’un storyboard de la seqüència d’ús a partir de l’observació directe d’un seguit d’usuaris per a cadascun dels usos que contempla la problemàtica per tal de elaborar un guió acurat de la interactuació entre objecte i usuari i extreure’n requeriments potencials. 7 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT GN6 PAU MOLTÓ 3.1. MAPA D’IDEES Com s’ha vist anteriorment, el primer mètode d’investigació que es va dur a terme per a l’anàlisi de la qüestió va ser el del mapa d’idees o mind-map, per tal de tenir una visió global del problema que es tracta, els conceptes que s’hi vinculen i sobretot les diferents associacions que existeixen entre els diferents ítems d’aquestes categories De la mateixa manera, aquesta eina posa de manifest certs requisits que a simple vista poden passar desapercebuts i obliga a tenir en consideració tots els escenaris i casuístiques possibles. Així doncs, es va procedit a realitzar el mapa d’idees -Fig 3.1de la plana següent prenent com a concepte central la Bicicleta Urbana Polivalent. 8 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT GN6 PAU MOLTÓ 3.1.1. MAPA D’IDEES GENERAL Fig 3.1 - Mapa d’idees general amb la bicicleta urbana com a element central 9 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT GN6 PAU MOLTÓ 3.1.2. MAPA D’IDEES FOCALITZAT Un cop definit el mapa d’idees general de la problemàtica a tractar, es va procedir a realitzar una focalització en els ítems que es volien treballar en profunditat a l’hora de desenvolupar el projecte, tant per la seva importància com per oferir possibles vies d’innovació i diferenciació en front d’altres solucions existents al mercat. La tria que es va fer es pot veure en la figura Fig 3.2. Fig 3.2 - Mapa d’idees general amb les focalitzacions en els aspectes que es volen treballar Prenent com a base els ítems d’aquesta tria es va procedir a elaborar una taula resum de la que extreure un requeriment de disseny per a cadascuna de les característiques destacades en el mapa d’idees. 10 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT GN6 PAU MOLTÓ 3.2.5. ESTUDI ETNOGRÀFIC: CONCLUSIONS Un cop realitzades les observacions dels dos escenaris d’ús objectius per a la proposta que es vol projectar i extrets els requeriments de disseny corresponents, l’última tasca dins d’aquest apartat de l’estudi és el de ordenar i classificar aquests requeriments, com es mostra a la Taula 3.4. D’una banda s’han enumerat els requeriments que son comuns a totes dues pràctiques i per tant més importants doncs tenen el doble de repercussió; D’altre banda, els que son particulars a cada escenari. Tots els requeriments s’han avaluat entre MENOR, MAJOR i CRÍTIC segons la seva importància i afectació en la proposta final. REQUERIMENT AVALUACIÓ COMÚ - La bicicleta ha de ser fàcil de maniobrar en espais reduïts o amb barreres arquitectòniques com esglaons, portes, baranes... MAJOR - La bicicleta ha de disposar de cobertes amb bona tracció en ferm sorrós i relliscós. MAJOR - La bicicleta ha de disposar de cobertes resistents a punxades. MAJOR - La bicicleta ha de disposar de cobertes amb bona tracció en ferm moll. MAJOR - La bicicleta, durant la conducció, ha de ser àgil i maniobrable tot mantenint l’estabilitat. CRÍTIC URBÀ - L’usuari ha de poder portar motxilla i potser transportar-la en algun punt de la bicicleta. MAJOR - L’usuari ha de poder compatibilitzar l’ús de elements de seguretat amb l’ús propi de la bicicleta. CRÍTIC - L’usuari ha de poder fer ús de la bicicleta tot i portar roba d’abric que pugui disminuir lleugerament la seva agilitat i llibertat de moviment. MAJOR - S’ha de poder incorporar elements que facin que la bicicleta sigui visible en hores de poca llum –reflectors, catadiòptrics, enllumenat...-. CRÍTIC - La bicicleta ha de permetre una postura còmode per a l’usuari. MAJOR - La bicicleta ha de disposar d’elements que impedeixin que la roba de l’usuari s’enredi amb els seus elements mòbils. MAJOR - La bicicleta ha de permetre senyalitzar a la resta de vehicles de la via les diferents maniobres que faci l’usuari. MAJOR - La bicicleta ha de disposar d’elements que protegeixin a l’usuari de les projeccions d’aigua en dies de pluja o en travessar ferm moll o tolls d’aigua. MENOR - La bicicleta s’ha de poder candar de forma segura sense que s’hi pugui robar cap element. MAJOR INTERURBÀ - La bicicleta ha de disposar de compartiments o permetre acoblar accessoris per a transportar beguda i aliments per a la pràctica esportiva. MAJOR - La bicicleta ha de ser compatible tant amb l’ús d’elements de seguretat propis de la pràctica esportiva –casc, guants, ulleres...- com amb l’acoblament de components per a tecnificar el rendiment esportiu – comptador de kilòmetres, pedals automàtics...- CRÍTIC - S’ha de poder revisar els punts de seguretat de la bicicleta de forma ràpida i precisa. MAJOR - La bicicleta ha de ser fàcil de maniobrar en espais reduïts o amb barreres arquitectòniques com esglaons, portes, baranes... MAJOR -La bicicleta ha de poder utilitzar-se de forma còmode amb roba tècnica. MAJOR - La bicicleta ha de disposar de relacions de transmissió extremes, que permetin salvar pendents amb grans percentatges de desnivell. MENOR - La bicicleta ha de poder desar-se de forma còmode per a fer parades d’avituallament. MENOR - La bicicleta ha de permetre transportar un petit kit d’eines per a reparar averies in-situ: punxades, ruptures de cadena, desajust dels canvis... MENOR - La bicicleta evita que s’adhereixi la brutícia: pols, fang, sorra, fulles... MAJOR - La bicicleta ha de ser fàcil de netejar sense malmetre els mecanismes mòbils. MAJOR - La bicicleta s’ha de poder conduir de forma segura en els trams urbans que van desde el lloc de la pràctica esportiva fins a casa. CRÍTIC Taula 3.4 –Resum de requeriments extrets de l’estudi etnogràfic 17 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT GN6 PAU MOLTÓ 3.3. CONCLUSIONS DE L’ANÀLISI DEL PROBLEMA Havent dut a terme l’anàlisi del problema desde els dos punts de vista que donen els protocols d’avaluació desenvolupats, queda de manifest que hi ha un cert nombre de categories de requeriments que van prenent pes a mesura que s’avança en l’estudi. La més destacable d’aquestes categories és la que engloba tots els requeriments relacionats amb la seguretat en l’ús de la bicicleta, tant desde el punt de vista de la integritat i robustesa del producte com la seguretat de l’usuari a l’hora de fer-la servir o interactuar amb altres usuaris de les vies. Així doncs, es pot destacar el següent llistat de categories de requeriments més importants en l’anàlisi del problema: FIABILITAT I INTEGRITAT DEL PRODUCTE Son tots aquells requeriments que fan referència a la resistència del producte envers als cops i impactes que pugui rebre durant l’ús, al desgast normal lligat a l’utilització del vehicle, a la vida útil dels elements de desgast o als diversos elements fusibles que disposa la bicicleta. SEGURETAT EN LA CONDUCCIÓ DEL VEHICLE Aquesta categoria fa al·lusió als requeriments relacionats amb la conducció correcta i eficaç que s’espera del vehicle; Que disposi de un comportament previsible envers les diferents maniobres que executi l’usuari conductor, que l’estat del ferm o les condicions climatològiques no condicionin ni disminueixin les capacitats de reacció ni l’estabilitat de la bicicleta i que en tot moment l’usuari tingui el control. SEGURETAT VIARIA Son tots els requeriments relacionats amb la seguretat viària i la convivència amb la resta d’usuaris amb els que es comparteixen les vies; D’una banda amb els vehicles a motor, per els quals s’ha de ser visible en tot moment i poder-hi senyalitzar les maniobres per tal d’evitar accidents; D’altre banda per als vianants amb els que es comparteixen trams de carril bici, als quals s’ha de poder advertir de possibles perills i també ser-hi visibles. PROTECCIÓ AUXILIAR DE L’USUARI Finalment, cal també destacar la recurrència dels requeriments de protecció secundaris i auxiliars per a l’usuari, que eviten per exemple que es mulli si es travessen zones de tolls o fang; O que s’enganxin peces de roba amb elements mòbils durant l’ús, per citar alguns exemples. Un cop abordat l’anàlisi del problema es pot procedir a aprofundir en d’altres tècniques d’estudi que permetin establir un “estat de l’art” desde tots els punts de vista possibles, desde quina és la percepció actual per part dels usuaris fins a quines solucions existents hi ha avui dia per a satisfer les necessitats que s’estan observant a mesura que es progressa en l’anàlisi. 18 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT GN6 PAU MOLTÓ 4. MÈTODES D’INVESTIGACIÓ I ANÀLISI Havent dut a terme l’anàlisi del problema, es procedeix a establir un estat de l’art actual del problema que es tracta mitjançant un seguit d’estudis que permetin fer un retrat de la situació actual, fer-ne una avaluació i cercar possibles vies d’actuació per tal d’oferir una solució innovadora diferenciada de el que actualment es pot trobar. S’analitzarà en primer lloc la opinió dels usuaris mitjançant un sondeig per enquestes; posteriorment, un anàlisi de referents clau, una interpretació de la seqüència d’ús ideal i finalment un desgranament de totes les funcions potencials contemplades per escenes. 19 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT GN6 PAU MOLTÓ 4.1. ENQUESTES El primer dels mètodes d’indagació seguits per tal d’establir un retrat de la situació actual va ser el de la realització d’un sondeig per enquestes. Aquest estudi té l’objectiu de donar una visió real dels hàbits i preferències dels usuaris a l’hora de desplaçar-se en bicicleta per ciutat, tant a ciclistes urbans habituals o esporàdics, com persones que fan servir la bicicleta en els seus temps d’oci. 20 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT GN6 PAU MOLTÓ 4.1.1. PÚBLIC OBJECTIU La primera consideració a tenir en compte a l’hora de realitzar les enquestes va ser la de determinar per quins canals es faria arribar el qüestionari als enquestats, per tal de que els resultats fossin el més veraços possibles. S’ha volgut garantir que les persones que responguessin tinguessin certa vinculació o un interès potencial en el problema que centra l’estudi i per això s’ha recorregut a quatre medis diferents que es mostren a Taula 4.1 mostrada a continuació. COL·LECTIU MASSA CRÍTICA En primer lloc, es va fer arribar al col·lectiu Massa Crítica, plataforma que té per objectiu la defensa i reivindicació de la bicicleta com a mitja de transport net i sostenible per a tothom; per que alguns dels seus membres realitzessin el qüestionari. CLIENTS DE COMERÇ DEL RAM, MYBEAUTIFULPARKING En segon lloc, es van realitzar enquestes a clients d’una botiga de bicicletes enfocada en la mobilitat urbana, tant per tenir una opinió dels usuaris actuals com per aportar a l’estudi una visió més profana i exterior dels usuaris potencials EXPERTS, CLUB PISTABCN En tercer lloc, es va recórrer a un club ciclista, per tal de obtenir un cert nombre de respostes i una visió purament esportiva de la problemàtica que es tracta. FOROMTB (FORUM ESPECIALITZAT) Finalment, l’enquesta va ser penjada en al sub fòrum Ciclismo Urbano del fòrum ForoMTB, el més important de ciclisme a nivell nacional, per tal de tenir respostes geogràficament més disperses. Taula 4.1 –Canals de distribució de les enquestes d’usuari 21 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT GN6 PAU MOLTÓ 4.1.2. RECULL DE PREGUNTES Tenint definit el públic objectiu al que es vol dirigir l’enquesta i els canals per els quals es farà arribar, es procedeix a elaborar el llistat de preguntes que en conjunt han de permetre elaborar una visió global i objectiva de la percepció que tenen el conjunt d’usuaris del problema. A la Taula 4.2 figuren les preguntes plantejades durant el sondeig. ENQUESTA D’USUARIS DE BICICLETA EN ENTORN URBÀ ACiutat i país de residència? BSexe? CEdat? DEt desplaces habitualment en bicicleta? EAmb quina freqüència et desplaces en bicicleta? FSi plou, agafes la bici? GCombines l’ús de la bicicleta amb altres transports? HQuantes velocitats té la teva bicicleta? ITrobes necessari disposar de més d’una velocitat per a desplaçar-te per ciutat? JQuina distància mitja tenen els teus desplaçaments diaris en bicicleta? KQuè és el que més t’agrada de desplaçar-te en bici? LQuè és el que menys t’agrada de desplaçar-te en bici? MSols portar paquets quan vas en bicicleta? NSi portes paquets, com els transportes? OFas sortides d’oci en bicicleta? PQuines de les següents característiques trobes més importants en una bicicleta urbana? QQuines de les següents característiques trobes més importants en una bicicleta urbana? Taula 4.2 –Enquesta d’usuaris de bicicleta en entorn urbà 22 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT GN6 PAU MOLTÓ 4.1.3. INFORME DE RESULTATS L’enquesta es va fer arribar a un centenar d’usuaris i el resultat analitzat per preguntes es resumeix en la Taula 4.3 que figura a continuació. Els resultats de la totalitat de les respostes de cada enquestat en detall es pot consultar en el Annex º1. ACiutat i país de residència S’han obtingut respostes de 18 ciutats diferents, tant d’Espanya com de l’estranger BSexe El 89% dels enquestats és de sexe masculí, un 11% femení. CEdat El resultat a aquesta pregunta ens dona a entendre que més de la meitat d’usuaris de bicicleta es troba en la franja d’edat dels 18 als 30 anys i si augmentem aquesta franja fins als 45 anys s’arriba fins al 85% d’usuaris. Aquesta dada ens és de gran ajuda a l’hora de determinar quin és el perfil d’usuari al que es vol arribar així com en el dimensionat general del producte, podent-nos basar en percentils més concrets a l’hora de les consideracions antropomètriques. DEt desplaces habitualment en bicicleta? Les respostes obtingudes en aquesta pregunta ens donen informació sobre els hàbits: així doncs, les persones que es desplacen en bicicleta ho fan, en la seva majoria (91%), i no tant de forma esporàdica EAmb quina freqüència et desplaces en bicicleta? El resultat estadístic d’aquesta pregunta emfatitza el resultat de la qüestió anterior i ens dona una idea de l’ús mitjà que es fa d’una bicicleta, i per conseqüent el desgast mitjà que tindran els components que la composaran. Això ens és de vital importància a l’hora de realitzar una selecció de materials així com a l’hora de escollir la tipologia de components més adequada. FSi plou, agafes la bici? Si bé el resultat d’aquesta pregunta es poc determinant, posa de manifest que més de la meitat d’usuaris fa servir la bicicleta tot i que plogui; no estarà de més, doncs, considerar la adaptació i/o incorporació de determinats elements que millorin el confort i la conducció en condicions de pluja, com ara parafangs, mampares, cobertes antilliscants, elements de millora de la visibilitat... GCombines l’ús de la bicicleta amb altres transports? Aquesta pregunta es plantejà amb fins estadístics per a conèixer els hàbits dels usuaris i no ofereix una resposta concreta a la problemàtica que planteja la mateixa, si no més aviat una presa de consciència de les tendències. HQuantes velocitats té la teva bicicleta? Aquesta pregunta es plantejà amb fins estadístics per a conèixer els hàbits dels usuaris i no ofereix una resposta concreta a la problemàtica que planteja la mateixa, si no més aviat una presa de consciència de les tendències. ITrobes necessari disposar de més d’una velocitat per a desplaçar-te per ciutat? Aquesta pregunta es plantejà amb fins estadístics per a conèixer els hàbits dels usuaris i no ofereix una resposta concreta a la problemàtica que planteja la mateixa, si no més aviat una presa de consciència de les tendències. Taula 4.3.A –Resultats de l’enquesta d’usuaris 2% 51% 34% 13% Menys de 18 anys De 18 a 30 anys De 30 a 45 anys Més de 45 anys 91% 9% Si No 17% 43% 40% Un o dos dies per setmana Més de 3 dies a la setmana Cada día No 47% Si 53% No 46% Si 54% 38% 27% 35% Una sola Entre 2 i 8 Més de 8 51% 49% No Si 23 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT GN6 PAU MOLTÓ JQuina distància mitja tenen els teus desplaçaments diaris en bicicleta? Analitzant els resultats d’aquesta qüestió s’evidencia que més de la meitat d’usuaris usa la bicicleta per a desplaçaments de entre 5 i 10km, i allargant aquesta distància fins als 20km arribem al 77% d’usuaris, més de les tres quartes parts del total d’enquestats. Juntament amb la freqüència d’ús, aquesta dada ens proporciona informació sobre quin desgast cal estimar als components que s’utilitzin en la bicicleta a projectar i fer-ne una triba racionalment acorda. KQuè és el que més t’agrada de desplaçar-te en bici? Els resultats obtinguts en aquesta qüestió son poc concloents, si bé ens donen una idea de quins son els punts que valoren com a positius un major nombre d’usuari i posen de manifest la diversitat de motius per els quals es tria la bicicleta com a medi de transport. LQuè és el que menys t’agrada de desplaçar-te en bici? Aquesta pregunta ens dona un resultat bastant taxatiu de les principals problemàtiques a la mobilitat en bicicleta percebudes per els usuaris: Els robatoris, la resta de tràfic pesat i les infraestructures. Si bé és difícil que un producte pugui repercutir en les infraestructures existents a les diverses ciutats, si que es poden considerar com qüestions abordables els dos altres grans temes com son els robatoris –fent que la bicicleta disposi de elements antirobatori, afegint algun element de seguiment de la bicicleta en cas de furt...- i la resta de tràfic pesat –millorant la visibilitat del binomi bici/usuari, incorporant elements que facilitin la conducció entre cotxes, delimitant un perímetre de seguretat al voltant...-. MSols portar paquets quan vas en bicicleta? Les respostes obtingudes en aquesta pregunta posen de manifest que quasi les tres quartes parts dels enquestats porten equipatge o paquets durant els seus desplaçaments. Aquest fet posa de manifest la necessitat de poder transportar paquets de forma còmode o, si més no, adaptar a la bicicleta un porta equipatge de forma senzilla. NSi portes paquets, com els transportes? D’aquesta qüestió s’extrau la conclusió de que la major part de usuaris fan servir una motxilla per dur els equipatges, si bé en molts casos es fa per manca de ningun element portaequipatge. Dintre dels elements portaequipatges, el més utilitzat és el portaequipatge posterior, que permet una major superfície i afecta menys la maniobrabilitat de la bicicleta quan s’hi aplica una gran càrrega. També sembla important destacar que quasi la totalitat d’usuaris que fa servir altres portaequipatges – cistelles, davanter....- ho fan combinant-ho amb el portaequipatge posterior. OFas sortides d’oci en bicicleta? A l’hora d’analitzar aquesta pregunta s’ha de considerar que el sondeig s’ha dut a terme dintre de col·lectius ciclistes, on és molt habitual tenir bicicletes per a cada modalitat que es practica. Tot i així, un terç dels enquestats manifesten fer un ús d’oci amb la mateixa bicicleta amb la que es desplacen i un petit nombre manifesta no poder-les fer per les limitacions de la seva màquina. Sembla doncs pertinent plantejar l’existència d’un forat de mercat potencial, el de una bicicleta que combini la simplicitat de mecànica i manteniment que s’espera d’una bicicleta urbana amb els avenços tecnològics i prestacions que es demana a una bicicleta per a un ús una mica més exigent en sortides d’oci per terrenys més abruptes. Taula 4.3.B –Resultats de l’enquesta d’usuaris 13% 51% 26% 10% Menys de 5km De 5 a 10km De 11 a 20km Més de 20km 54 44 63 49 48 54 58 0 10 20 30 40 50 60 70 0 10 20 30 40 50 60 Si 73% No 27% 63% 2% 29% 4% 2% Mochila Porta-equipatges frontal Porta-equipatges posterior Cistell davant Cistell posterior 64% 31% 5% Si, pero tengo una bicicleta para tal efecto Si, con la misma bicicleta que uso para desplazarme No; Me gustaría hacerlas pero mi bicicleta urbana es muy limitada 24 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT GN6 PAU MOLTÓ 4.1.4. ENQUESTA: CONCLUSIONS Havent analitzat el resultat de l’enquesta realitzada a un centenar d’usuaris, s’extreuen una sèrie de directrius de disseny o requeriments que es tindran en compte a l’hora de projectar l’objecte d’estudi, juntament amb les decisions que sorgeixin de l’estudi de les seqüències d’ús, estudi dels entorns... Els requeriments de disseny extrets de l’enquesta d’usuari son el següents: EDAT Franja d’edat majoritària de 18 a 30 anys, sense menysprear el col·lectiu de fins a 45 anys i el que demana. FREQÜÈNCIA D’ÚS La freqüència d’ús és d’uns 5 dies per setmana, en una distància de uns 15km diaris , dada que ens ha d’ajudar a l’hora de estimar cicles de servei a garantir. CLIMATOLOGÍA Utilitzable i adaptada a condicions ambientals adverses de pluja i vent, ha de comptar amb elements que en facilitin l’ús en aquestes condicions. ALTRES TRANSPORTS Comoditat en l’ús combinat amb mitjans de transport col·lectius. RELACIONS DE TRANSMISSIÓ Necessitat de disposar de més d’una relació de transmissió, sobretot en la modalitat d’ús d’oci. PORTAEQUIPATGES Necessitat de disposar de portaequipatge o, si més no, poder adaptar-lo en un moment donat per a poder transportar càrregues. ALTRES Finalment, l’enquesta planteja alguns aspectes relatius als hàbits majoritaris dels usuaris que, si bé no plantegen una directriu clara de disseny, dona una certa consciència dels gustos i preferències dels usuaris a l’hora de desplaçar-se en bicicleta o realitzar sortides d’oci, el qual ens pot ajudar indirectament a prendre decisions referents a disseny o equipament 25 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT GN6 PAU MOLTÓ 4.2. ANÀLISI DE REFERENTS El segon mètode d’investigació seguit en el marc de l’anàlisi de l’estat de la qüestió fou el observar casos d’estudi existents en l’actualitat al mercat l’objectiu de tenir un visió amplia i conseqüent de la problemàtica que es tracta En aquesta línia, es van seleccionar cinc models icònics i actuals de bicicleta que per les seves característiques extremes diferenciades i particularitats suposen casos d’estudi interessants a tenir en compte. Les bicicletes seleccionades van ser les següents: 1 - Vanmoof nº3 de Vanmoof 2 - B’coool de B’TWIN 3 - Shift 2 de Trek 4 - Hooligan II de Cannondale 5 - Original 3 de B’TWIN (1) (2) (3) (4) (5) L’objectiu d’aquest estudi és el de contrastar les diferents solucions creades per les marques davant d’un problema comú com és la concepció d’una bicicleta urbana que permeti un ús secundari d’esbarjo. Finalment, aquests precedents seran contrastats amb l’estudi de funcionalitat per tal de avaluar en quin grau compleixen els requisits que sorgeixin de l’avaluació funcional i dels escenaris d’us. 26 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT GN6 PAU MOLTÓ 4.3.2. STORYBOARD Nº3 / ÚS POLIVALENT IDEAL Fig 4.1 – Seqüència storyboard de l’ús polivalent ideal 33 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT GN6 PAU MOLTÓ 4.4. ESTUDI DE FUNCIONALITAT I FUNCIONS DERIVADES PER ESCENES Prosseguint l’anàlisi de l’estat de la qüestió i per completar l’estudi de precedents de l’apartat 4.2, es procedeix a fer una enumeració completa de totes les funcions i requeriments de l’objecte d’estudi que han anat sorgint tot afegint-ne de noves a mesura que es progressa en l’anàlisi, classificades segons escenes d’ús a les que fa front el producte. Es consideren tots els aspectes de la vida del producte, no només tenint en compte les escenes pròpies de l’ús si no totes aquelles fases desde que surt de la fàbrica fins que es deixa de usar i es tira a la brossa. Aquestes funcions seran ponderades i avaluades per a cadascun dels precedents d’estudi per tal de determinar l’estat de la qüestió i trobar possibles finestres d’utilitat que avui dia no s’estiguin complint. 34 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT GN6 PAU MOLTÓ 4.4.1. FUNCIONS DERIVADES PER ESCENES ESCENA 1: PEDALAR EN CIUTAT: DESPLAÇAMENTS URBANS - La bicicleta ha de permetre desplaçar-se de forma ràpida i àgil en l’entorn urbà. - La bicicleta ha de permetre realitzar maniobres en espais reduïts. - La bicicleta permet senyalitzar la posició en hores de poca llum. - L’usuari ha de poder senyalitzar els girs i el seu sentit. - L’usuari ha de poder indicar quan vagi a aturar-se. - La bicicleta ha de disposar de bona adherència sigui quin sigui l’estat del ferm: aigua, taques d’oli... - La bicicleta ha de permetre baixar aceres, passar claveguerams i altres estructures que suposin un obstacle. - La bicicleta ha de permetre transportar paquets. - La bicicleta ha de disposar d’elements que protegeixin l’usuari en cas de pluja. - S’ha de poder combinar-ne l’ús amb transports col·lectius. - Que els materials i mecanismes suportin condicions d’intempèrie pròpies de l’entorn urbà: pols, aigua, oli, residus... ESCENA 2: PEDALAR FORA DE CIUTAT: SORTIDES D’OCI - La bicicleta permet desplaçar-se de forma còmode i ràpida per entorns interurbans. - La bicicleta permet maniobrar en espais reduïts. - La bicicleta ha de disposar de relacions de transmissió extremes, que permetin salvar pendents amb grans percentatges de desnivell. - La bicicleta ha de disposar de una bona adherència en gran varietat de ferms: sorra, grava, pedres soltes, fang, tolls d’aigua... - La bicicleta permet baixar i pujar graons més o menys pronunciats de forma segura. - La bicicleta permet transportar bidons d’aigua. - La bicicleta permet transportar un petit kit d’eines per a reparar averies in-situ: punxades, ruptures de cadena, desajust dels canvis... - La bicicleta evita que s’adhereixi la brutícia: pols, fang, sorra, fulles... - La bicicleta ha de ser fàcil de netejar. ESCENA 3: ERGONOMÍA I CONFIGURACIÓ POSTURAL - La bicicleta ha d’estar disponible en més d’una talla per adaptar-se a les diferents alçades de usuari. - S’ha de poder configurar l’alçada del seient. - S’ha de poder configurar l’avanç/retràs horitzontal del seient. - S’ha de poder regular el grau d’inclinació de la potencia. - S’ha de poder regular l’alçada del conjunt potència/manillar. - S’ha de poder regular el grau d’inclinació del manillar. - S’ha de poder regular l’angle de posició de les manetes. - Si s’escau, que es pugui adequar la suspensió al pes de l’usuari. - S’ha de poder adaptar la pressió de les rodes al pes de l’usuari. ESCENA 4: MANTENIMENT DE LA BICICLETA - El manteniment de la bicicleta ha de ser senzill i fàcil de dur a terme. - S’ha de requerir el mínim manteniment possible. - S’ha de poder netejar fàcilment sense temor a malmetre elements mòbils. - Els components utilitzats han de tenir el mínim manteniment possible. - Els components utilitzats han de suportar al màxim el desgast. - Els elements mòbils no han de requerir de lubricants o requerir-ne el mínim possible. - Les càmeres d’aire no han de perdre aire o n’han de perdre el mínim possible al llarg del temps. - Els elements mòbils han d’estar protegits contra l’intrusió d’aigua que els pugui fer assecar els lubricants. 35 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT GN6 PAU MOLTÓ ESCENA 5: RECANVI DE COMPONENTS DE LA BICICLETA - El recanvi dels components de desgast ha de ser fàcil de dur a terme. - Els components de desgast han de ser el més estàndard possibles i fàcils d’aconseguir a qualsevol botiga especialitzada. - No hi pot haver lloc a error quan es muntin els components de desgast. - L’operació de recanvi de components no ha de requerir eines o en requerir-ne el menor nombre possible i de fàcil disponibilitat. - Els components de desgast han de tenir una vida útil el més llarga possible. ESCENA 6: SEGURETAT EN L’ÚS - La bicicleta ha de ser segura quan s’utilitza i no propiciar caigudes. - La postura de pedaleig ha de ser ergonòmica i no provocar lesions ni sobreesforços en l’usuari. - La bicicleta ha de ser estable i mantenir la trajectòria desitjada per l’usuari. - S’han de poder realitzar girs de forma segura. - La bicicleta ha de mantindre una cohesió i no perdre components durant la marxa. - Els frens han de tenir un bon tacte i funcionament i permetre aturar el vehicle de forma segura. - La bicicleta ha de permetre senyalitzar les maniobres que dura a terme –parada, girs, etc..-. - La bicicleta ha de ser visible per a la resta d’usuaris en hores de poca llum. - Les cobertes han de mantindre adherència sigui quin sigui l’estat del ferm. - Els elements mòbils han de disposar de cobertes o d’algun element que impedeixi que s’hi enganxin peces de roba, paquets o membres de l’usuari. ESCENA 7: MUNTATGE I DESMUNTATGE DE LA BICICLETA - La bicicleta ha de ser fàcil de muntar. - La bicicleta no ha de requerir d’eines específiques per al seu muntatge. - No hi ha d’haver lloc a error a l’hora de dur a terme el muntatge. - No s’ha d’haver de fer molta força per a dur a terme el muntatge. - S’ha d’haver de fer el mínim d’ajust dels components mòbils un cop muntada la bicicleta. ESCENA 8: MATERIALS - Els materials emprats en la bicicleta han de ser lleugers. - Els materials emprats en la bicicleta han de ser resistents als esforços als que seran sotmesos. - Els materials emprats han de ser resistents a la intempèrie i no presentar degradació en front d’elements agressors externs. - Els materials utilitzats han de ser el més econòmics possibles. - Els materials han de requerir el mínim de mecanitzats/tractaments a l’hora d’utilitzar-se. - Els processos de treball dels materials han de ser el menys contaminants possibles. - Els materials empleats han de ser reciclats i/o reciclables un cop utilitzats. ESCENA 9: PREVENCIÓ DE ROBATORIS - La bicicleta ha d’incorporar elements antirobatori en els seus components més fàcils de robar: rodes, seient, potència... - La bicicleta ha de disposar d’un sistema per a evitar el robatori d’elements secundaris: cistella, enllumenat, pedals... - La bicicleta ha d’incorporar un sistema global antirobatori. - La bicicleta ha d’incorporar elements per a transportar els candaus en cas de necessitar-ne. - La bicicleta ha de disposar d’un número de bastidor únic per posterior localització en cas de robatori. - La bicicleta ha de disposar d’algun element de seguiment GPS per ser localitzada en cas de robatori. 36 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT GN6 PAU MOLTÓ 4.4.2. ESTUDI D’USUARI I DE LES SEQÜÈNCIES D’ÚS A continuació i com s’ha explicat anteriorment, la Taula 4.10 il·lustra el seguit d’usuaris rellevants que entren en contacte amb l’objecte d’estudi al llarg de la seva vida útil, la justificació del perquè son tinguts en compte i els seus desitjos envers el producte. RECULL D’USUARIS USUARI AVALUACIÓ JUSTIFICACIÓ ¿Què demana? MUNTADOR MAJOR Només intervé un cop però la seva tasca és molt important per al correcte funcionament de la bicicleta. Té la responsabilitat de muntar tots els components de forma correcta. -Que sigui de fàcil i clar de muntar per evitar errors posteriors. -Que no es puguin cometre errors en el muntatge. TRANSPORTISTA MENOR Només apareix un cop i les seves funcions no son determinants. - Que sigui fàcil, còmode i segur de transportar. -Que no es faci malbé durant el transport. COMERCIAL MENOR Només té un rol comercial, no farà un us real del producte. -Que compleixi la seva funció i sigui visualment atractiu. TÈCNIC TALLER MAJOR Fa la darrera revisió de la bicicleta, comprova que esta tot en ordre de funcionament. - Que la bicicleta estigui el millor muntada possible i requereixi del mínim ajust. USUARI CICLISTA CRÍTIC És l’usuari a qui va destinat el producte i el que ha d’interactuar-hi i ferne ús. - Que li permeti fer-ne un ús còmode i segur, sigui quin sigui l’entorn d’ús en el que es vulgui utilitzar. - Que sigui fàcil de netejar i tingui un manteniment senzill i fàcil de dur a terme. TÈCNIC DE REPARACIÓ MAJOR Intervé de forma esporàdica però és important que pugui realitzar la seva feina de forma ràpida i eficaç. - Que sigui fàcil de muntar/desmuntar i que disposi de recanvis de fàcil accés. - Que no requereixi de eines especials. OPERARI DE DESGUÀS MENOR Apareix una sola vegada però es important que pugui realitzar una bona tasca de reciclatge amb les diferents parts del vehicle. - Que tingui un desballestament senzill i que no requereixi eines especials. Taula 4.10 – Taula resum del recull d’usuaris 37 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT GN6 PAU MOLTÓ 4.4.3. ESTUDI D’USUARI CRÍTIC: CICLISTA A continuació es mostra en la Taula 4.11 el llistat de diferències significatives entre usuaris i els diversos contextos que es plantegen en l’ús del objecte d’estudi, tots ells justificats i avaluats desde el punt de vista de què demana l’usuari. USUARI: CICLISTA URBÀ AVALUACIÓ JUSTIFICACIÓ QUÈ DEMANA? 2.1. DIFERENCIES SIGNIFICATIVES EDAT MAJOR Una persona molt jove o una d’avançada edat poden no presentar la mateixa destresa a l’hora de conduir i fer anar una bicicleta, maniobrar-la en espais reduïts, carregar-la... - Que qualsevol persona, tingui l’edat que tingui pugui fer servir la bicicleta de forma còmode i segura, fer servir els maniobrar-la en espais reduïts sense prendre mal ni colpejar el que l’envolta ALÇADA CRÍTIC L’alçada de l’usuari és un factor crític i determinant perquè una bicicleta s’adapti correctament a un usuari i li permeti pedalar de forma còmode i ergonòmica. - Que la bicicleta s’adapti al major nombre d’usuaris possible, considerant tot el rang d’alçades possibles, sobretot les extremes. FORÇA CRÍTIC La força que tingui l’usuari pot ser-li de gran ajuda a l’hora de carregar la bici per pujar escales, moure-la per candarla o recollir-la de terra en cas de caiguda. També pot ser que s’hagi de fer més o menys força per a accionar dispositius com ara canvis o frens. - Que no s’hagi de fer molta força per carregar la bici ni per maniobrar-la. - Que no s’hagi de fer força per a accionar els diferents components mòbils de la bicicleta, especialment els de seguretat com els frens. FORMA FÍSICA MAJOR Segons la condició física de l’usuari, aquest tindrà més o menys facilitat per pedalar en pujades pronunciades i requerirà de més relacions de transmissió. - Que es puguin salvar totes les pujades que es trobin sense realitzar grans esforços. - Que la bicicleta tregui un bon rendiment de les pedalades de l’usuari per a desplaçar-se amb el mínim esforç possible. APTITUTS I HABILITATS MECÀNIQUES MENOR És possible que durant l’ús es produeixin petites averies en la bicicleta que l’usuari pot arreglar si té els coneixements adequats. - Que la bicicleta tingui el mínim d’averies possibles. - Que les petites averies es puguin arreglar de la forma més senzilla i ràpida possible, sense haver de fer ús d’eines especials. EQUILIBRI MAJOR Segons la geometria de la bicicleta, el centre de gravetat del binomi ciclista-bicicleta i l’equilibri que tingui l’usuari, es podrà dur a terme una conducció més segura. -Que la bicicleta tingui molta estabilitat, tant circulant recte com a l’hora d’efectuar viratges i d’altres maniobres més complicades. 2.2. CONTEXTS DIFERENCIATS NIT/DIA CRÍTIC Segons el moment del dia, hi ha més o menys llum ambient a l’exterior. És indispensable que la bicicleta sigui visible siguin quines siguin les condicions lumíniques, tant per motius de seguretat com per normativa del codi de circulació. - Que la bicicleta sigui visible siguin quines siguin les condicions lumíniques ambients. - Que la bicicleta incorpori els elements de senyalització exigits per les diferents normatives europees –enllumenat, catadiòptrics...- PLUJA MAJOR Quan plou, el sol es torna relliscós, sobretot en voreres amb rajoles planes i zones amb senyalitzacions pintades en l’asfalt, reduint enormement la adherència a la calçada i augmentant el risc de caiguda. A més, les rodes i altres elements mòbils, en girar, projecten l’aigua que tenen al damunt contra el ciclista, provocant que es mulli/taqui encara més. - Que la bicicleta no perdi adherència quan el sol es trobi moll. - Que s’incorporin elements de protecció davant de les possibles projeccions d’aigua desde les rodes en moviment quan es trepitgin sols molls. VOLUM DE TRÀNSIT CRÍTIC Quan el volum de transit és reduït o nul, la bicicleta es pot manejar amb facilitat. Si hi ha gran afluència de vehicles, les maniobres es compliquen, s’han de realitzar aturades de forma continuada, passar per indrets estrets i mantenir una velocitat més elevada. - Que la bicicleta sigui àgil i manejable en espais reduïts però sigui a l’hora estable i equilibrada en la seva conducció, transmeten seguretat a l’usuari en tot moment. FRED/CALOR MAJOR Segons la temperatura ambient, l’usuari dura més o menys peces de roba que poden entorpir l’acció de pedalar, enredar-se amb elements mòbils de la bicicleta, perjudicar la subjecció del manillar o fins i tot l’accionament dels frens o el sistema de canvi de marxes. - Que els elements mòbils susceptibles d’enredar-se amb la roba de l’usuari comptin amb elements de protecció que ho evitin. - Que la geometria propici una pedalada còmode sigui quina sigui la roba que porti posada l’usuari. - Que la subjecció del manillar i l’accionament de frens i canvis es puguin dur a terme portant guants, per gruixuts que siguin. 2.3. SEQÜÈNCIA D’OPERACIONS 1 Guardar els candaus en la motxilla, posar-se el casco, posicionar/encendre enllumenat en la bicicleta 2 Sortir de casa, baixar l’escala i sortir al carrer. Posar-se en marxa i pedalar. 3 Pedalar per els carrers, senyalitzar maniobres, aturar-se en un semàfor. 4 Arribar al lloc de destí. 5 Cercar un aparcament per a bicicletes lliure 6 Treure candaus de la motxilla, candar la bicicleta, apagar i retirar l’enllumenat. 7 Treure’ns el casc. Abandonar l’aparcament Taula 4.11 – Taula resum dels requeriments de l’usuari crític ciclista 38 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT GN6 PAU MOLTÓ 4.4.5. QUADRE FUNCIONAL I EVALUACIÓ QUADRE FUNCIONAL AVALUACIÓ PRECEDENTS 1. FUNCIÓ PRINCIPAL 1 2 3 4 5 Bicicleta que permeti desplaçaments urbans i de oci. CRÍTIC X X X X X 2. FUNCIONS DERIVADES 2.1. FUNCIONS DE DESPLAÇAR-SE EN CIUTAT La bicicleta permet desplaçar-se de forma ràpida i àgil en l’entorn urbà. CRÍTIC X X X X X La bicicleta permet realitzar maniobres en espais reduïts. MAJOR X X X X X La bicicleta disposa d’elements integrats per senyalitzar la posició en hores de poca llum. CRÍTIC X L’usuari pot senyalitzar els girs i el seu sentit. MAJOR L’usuari pot indicar quan va a aturar-se. MAJOR Disposa de bona adherència sigui quin sigui l’estat del ferm: aigua, taques d’oli... MAJOR X X X X X Permet baixar aceres, passar claveguerams i altres estructures que suposin un obstacle. MAJOR X X X X X Permet transportar paquets. MAJOR X X Disposa d’elements que protegeixin l’usuari en cas de pluja. MENOR X X X Permet combinar-ne l’ús amb transports col·lectius. MENOR X Els materials i mecanismes suporten condicions d’intempèrie pròpies de l’entorn urbà. MAJOR X X X X X 2.2. FUNCIONS DE PEDALAR FORA DE CIUTAT La bicicleta permet desplaçar-se de forma còmode i ràpida per entorns interurbans. MAJOR X X X La bicicleta permet maniobrar en espais reduïts. MAJOR X X X La bicicleta disposa de relacions de transmissió extremes, que permet salvar pendents amb grans percentatges de desnivell. MAJOR X X Es disposa de una bona adherència en gran varietat de ferms: sorra, grava, pedres soltes, fang, tolls d’aigua... CRÍTIC X X Permet baixar i pujar graons més o menys pronunciats de forma segura. MAJOR X X X Permet transportar bidons d’aigua. MAJOR X Permet transportar un petit kit d’eines per a reparar averies in-situ: punxades, ruptures de cadena, desajust dels canvis... MAJOR La bicicleta evita que s’adhereixi la brutícia: pols, fang, sorra, fulles... MAJOR La bicicleta és fàcil de netejar. MENOR X X X 2.3. FUNCIONS D’ERGONOMIA I CONFIGURACIÓ POSTURAL La bicicleta esta disponible en més d’una talla per adaptar-se a les diferents alçades de usuari. MAJOR X X X Es pot configurar l’alçada del seient. CRÍTIC X X X X X Es pot configurar l’avanç/retràs horitzontal del seient. MAJOR X X X X X Es pot regular el grau d’inclinació de la potencia. MAJOR X X Es pot regular l’alçada del conjunt potència/manillar. MAJOR X X X X Es pot regular el grau d’inclinació del manillar. MAJOR X X X X Es pot regular l’angle de posició de les manetes. MAJOR X X X X X Si s’escau, que s’ha de poder adequar la suspensió al pes de l’usuari. MENOR Es pot adaptar la pressió de les rodes al pes de l’usuari. MENOR X X X X X 2.4. FUNCIONS DE MANTENIMENT DE LA BICICLETA El manteniment de la bicicleta es senzill i fàcil de dur a terme. MAJOR X X X X Es requereixi el mínim manteniment possible. MAJOR X X X Es pot netejar fàcilment sense temor a malmetre elements mòbils. MAJOR X X X X X Els components utilitzats requereixen el mínim manteniment possible. MAJOR X X Els components utilitzats suporten al màxim el desgast. MAJOR X X X X X Els elements mòbils no requereixen de lubricants o en requereixen el mínim possible. MENOR Les càmeres d’aire no perden aire o en perden el mínim possible al llarg del temps. MAJOR X Els elements mòbils estan protegits contra l’intrusió d’aigua. MAJOR X X X X X 2.5. FUNCIONS DE RECANVI DE COMPONENTS DE LA BICICLETA El recanvi dels components fusibles i de desgast es fàcil de dur a terme. MAJOR X X X X Els components de desgast son el més estàndard possibles i fàcils d’aconseguir a qualsevol botiga especialitzada. MAJOR X X X X X No hi ha lloc a error quan es munten els components de desgast. MENOR X X X X L’operació de recanvi de components no requereix eines o en requereix el menor nombre possible i de fàcil disponibilitat. MENOR X X X X X Els components de desgast tenen una vida útil el més llarga possible. MAJOR X X X X 2.6. FUNCIONS DE SEGURETAT EN L’ÚS La bicicleta es segura quan s’utilitza i no propicia caigudes. CRÍTIC X X X X X La postura de pedaleig és ergonòmica i no provoca lesions ni sobreesforços en l’usuari. MAJOR X X X X La bicicleta és estable i manté la trajectòria desitjada per l’usuari. MAJOR X X X X X Es poden realitzar girs de forma segura. MAJOR X X X X Manté una cohesió i no perd components durant la marxa. CRÍTIC X X X X X Els frens tenen un bon tacte i funcionament i permeten aturar el vehicle de forma segura. CRÍTIC X X X X X La bicicleta permet senyalitzar les maniobres que dur a terme –parada, girs, etc...-. MAJOR La bicicleta és visible per a la resta d’usuaris en hores de poca llum. CRÍTIC X X Les cobertes mantenen adherència sigui quin sigui l’estat del ferm. MAJOR X X X X X Els elements mòbils disposen de cobertes o d’algun element que impedeixi que s’hi enganxin peces de roba, paquets o membres de l’usuari. MENOR X X X X Taula 4.12.A – Quadre funcional(1) 39 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT GN6 PAU MOLTÓ QUADRE FUNCIONAL AVALUACIÓ PRECEDENTS 1 2 3 4 5 2.7. FUNCIONS DE MUNTATGE I DESMUNTATGE DE LA BICICLETA La bicicleta es fàcil de muntar. MAJOR X X X La bicicleta no requereix de eines específiques per al seu muntatge. MENOR X X X X X No hi ha lloc a error a l’hora de dur a terme el muntatge. MAJOR X X X X X No s’ha de fer molta força per a dur a terme el muntatge. MENOR X X X X X S’ha de fer el mínim d’ajust dels components mòbils un cop muntada la bicicleta. MENOR X X X 2.8. FUNCIONS RELACIONADES AMB ELS MATERIALS Els materials emprats en la bicicleta son lleugers. MAJOR X X Els materials emprats en la bicicleta son resistents als esforços als que seran sotmesos. CRÍTIC X X X X X Els materials emprats son resistents a la intempèrie i no presenten degradació en front d’elements agressors externs. MAJOR X X X X X Els materials utilitzats son el més econòmics possibles. MAJOR X X Els materials requereixen el mínim de mecanitzats/tractaments a l’hora d’utilitzar-se. MAJOR Els processos de treball dels materials son el menys contaminants possibles. MAJOR Els materials emprats son reciclats i/o reciclables un cop utilitzats. MAJOR X X X X X 2.9. FUNCIONS DE PREVENCIÓ DE ROBATORIS La bicicleta incorpora elements antirobatori en els seus components més fàcils de robar: rodes, seient, potència... MAJOR X X La bicicleta disposa d’un sistema per a evitar el robatori d’elements secundaris: cistella, enllumenat, pedals... MENOR La bicicleta incorpora un sistema global antirobatori. MENOR La bicicleta incorpora elements per a transportar els candaus en cas de necessitar-ne. MAJOR X X La bicicleta disposa d’un número de bastidor únic per posterior localització en cas de robatori. CRÍTIC X X X X X La bicicleta disposa d’algun element de seguiment GPS per ser localitzada en cas de robatori. MENOR Taula 4.12.B – Quadre funcional (2l 40 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT GN6 PAU MOLTÓ 4.4.6. CONCLUSIONS DEL QUADRE FUNCIONAL El quadre funcional permet avaluar en quin grau els productes existents al mercat arriben a satisfer els requisits i necessitats de la problemàtica que es tracta. Tenint en compte que s’han ponderat com a crítiques característiques molt relacionades amb la integritat del producte i seguretat de l’usuari , és normal que quasi la totalitat dels precedents estudiats les satisfacin. N’obsta’n, son destacables dues funcions que s’han avaluat com a crítiques i que no compleixen la totalitat dels casos d’estudi analitzats: - La bicicleta disposa d’elements integrats per senyalitzar la posició en hores de poca llum - La bicicleta disposa d’una bona adherència en gran varietat de ferms: sorra, grava, pedres soltes, fang, tolls d’aigua... D’altre banda, és interessant analitzar el llistat de funcions extretes de l’estudi de funcions derivades per escenes que cap dels precedents d’estudi satisfà, si bé algunes poden semblar banals és interessant tenir-les en compte a l’hora de projectar la proposta. Les funcions son les següents: - L’usuari pot senyalitzar els girs i el seu sentit. - L’usuari pot indicar quan vagi a aturar-se. - La bicicleta permet transportar un petit kit d’eines per a reparar averies in-situ: punxades, ruptures de cadena, desajust dels canvis... - Si s’escau, es pot adequar la suspensió al pes de l’usuari. - Els elements mòbils no requereixen de lubricants o en requereixen el mínim possible. - La bicicleta permet senyalitzar les maniobres que dur a terme –parada, girs, etc...-. - Els processos de treball dels materials son el menys contaminants possibles. - Els materials requereixen el mínim de mecanitzats/tractaments a l’hora d’utilitzar-se. - La bicicleta disposa d’algun element de seguiment GPS per ser localitzada en cas de robatori. 41 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT PAU MOLTÓ GRUP D-7011 4.5. CONCLUSIONS DELS ESTUDIS PREVIS Havent realitzat el seguit d’estudis previs relacionats amb l’estat de la qüestió, es poden establir un seguir de conclusions que permeten elaborar un brífing de requeriments concrets del projecte. Del sondeig per enquesta s’estableix l’usuari i seqüència d’ús tipus següent: Home de 18 a 45 anys, que fa ús de la bicicleta uns 5 dies per setmana per fer una distància d’uns 15km diaris siguin quines siguin les condicions meteorològiques i sol transportar equipatges amb ell. L’anàlisi de casos d’estudi i referents permet mostrar que no existeix un consens en la industria de la bicicleta quan es tracta de donar resposta al problema plantejat. També permet posar de manifest algunes solucions particulars a problemes i requeriments que ja s’han determinat en passes anteriors de l’estudi, com el tema de l’enllumenat integrat o les punxades. D’altre banda l’estudi de l’usuari objectiu permet establir un escenari ideal d’ús per al nostre producte. Finalment, l’eina del quadre funcional ens permet fer un primer balanç de tots els requeriments sorgits fins al moment, ponderant-los segons la importància que es considera que tenen i evidenciar en quin grau el que hi ha actualment al mercat els compleix. Aquesta tècnica permet també la detecció de finestres –funcionalitats no cobertes per cap producte actualque en el cas de ser avaluades com a crítiques suposen un bon punt de partida per a desenvolupar característiques diferenciadores i donar valor afegit al producte que es vol projectar. 42 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT PAU MOLTÓ GRUP D-7011 Fig 5.3 – Quadre: esbós alçat amb components tractat vectorialment 49 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT PAU MOLTÓ GRUP D-7011 .1.2. FOCO Fig 5.4 – Foco: esbossos 50 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT PAU MOLTÓ GRUP D-7011 5.2. ESTUDI ERGONÒMIC L’ergonomia és la ciència encarregada de l’estudi, anàlisi i disseny de eines i entorns de treball per tal de que aquestes s’adaptin a les característiques fisiològiques, anatòmiques, psicològiques i a les forces i capacitats de l’usuari. En aquest context, en aquest apartat es cerca dur a terme un anàlisi de les diferents postures que adopta l’usuari quan va en bicicleta, els seus efectes fisiològics i possibles lesions; establir una relació geomètrica i dimensional entre les parts del cos de l’usuari i els elements de la bicicleta per tal de que aquests darrers s’adaptin de la forma més confortable possible a l’usuari. Les dades recollides en aquest capítol s’empraran posteriorment en l’estudi dimensional de la proposta. 51 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT PAU MOLTÓ GRUP D-7011 5.2.1.ANALISI DE POSTURA El primer element d’estudi ergonòmic que es considera en projectar una bicicleta polivalent i, per tant, adaptada al major nombre d’usos possibles, és la postura. Segons el tipus de conducció que es vulgui aconseguir, es configuren les dimensions i angles de muntatge dels elements apèndixs de la bicicleta –manillar, potència, seient, bieles...-. 1.1. Postura esportiva i de alt rendiment 1.2. Postura intermitja 1.3. Postura relaxada & incorporada Aquesta configuració és més habitual en bicicletes de carretera o bicicletes de muntanya de competició, en el que es busca el major rendiment del binomi ciclista-bicicleta. És una postura en la que el ciclista queda encongit i recollit sobre si mateix, per tal de tenir la major aerodinàmica possible i de desenvolupar el màxim de potència en les seves cames. El manillar queda en un pla inferior al seient i el pes del tors recau per tant en braços i espatlles. Mesures principals: A= 73º ( Angle maluc – esquena) B= 1400 mm (Alçada vista) Aquesta configuració de bicicleta és habitual en les bicicletes de muntanya enfocades al oci, bicicletes de trekking i bicicletes de ciutat destinades als desplaçaments més aviat ràpids. El manillar queda al mateix pla que el del seient, provocant una postura lleugerament encongida del tors sense arribar a ser forçada. La carrega del pes del tors es reparteix tant en les lumbars com en braços i espatlles. L’alçada del camp visual augmenta notablement. Mesures principals: A= 100º ( Angle maluc – esquena) B= 1600 mm ( Alçada vista) Aquesta postura es sol presentar en bicicletes molt orientades als desplaçaments d’oci de passeig i relaxació. Els punys queden a una alçada superior a la del seient, donant lloc a una postura molt erigida en la que tot el pes del tors recau en els lumbars. L’alçada de visió s’augmenta, si bé s’incrementa la resistència aerodinàmica i es perjudica notablement el rendiment de la pedalada per la postura exageradament incorporada Mesures principals: A= 115º ( Angle maluc – esquena) B= 1800 mm ( Alçada vista) Taula 5.1Descriptiva de les tipologies de postura i conducció en bicicleta 52 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT PAU MOLTÓ GRUP D-7011 5.2.2. DEFINICIÓ DE LES MIDES BÀSIQUES ANTROPOMÈTRIQUES CONSIDERADES Amb l’objectiu de projectar una bicicleta que s’adapti al major nombre possible d’usuaris de forma eficaç, s’han de conèixer un nombre mínim de dimensions antropomètriques bàsiques que faran que el disseny sigui ergonòmic. Les principals mides es veuen reflectides en la Fig 5.5. Aquestes mides marcaran el dimensionat dels components de la proposta, la seva disposició i els angles de muntatge entre sí. Fig 5.5Cotes determinants de les mides més rellevants per l’estudi ergonòmic de la proposta DENOMINACIÓ DESCRIPCIÓ 1 Alçada poplítia Distància vertical desde la superfície de recolzament del peu a la superfície inferior de la cuixa 2 Distància Sacro-poplitia Distància horitzontal entre el punt més interior del genoll i la part baixa de l’esquena 3 Distància Sacro-rótula Distància horitzontal entre el punt més exterior del genoll i la part baixa de l’esquena 4 Alçada Cuixa-Seient Alçada vertical entre el punt de seient i la part més alta de la cuixa. 5 Alçada Cuixa-terre Distància vertical desde la superfície de recolzament del peu fins al punt més alt de la cuixa 6 Alçada Colze-seient Distància vertical desde el seient fins al punt ossi més baix del colze flexionat en angle recte. 7 Extensió mínima del braç Distància mínima d’elongació confortable del braç 8 Extensió màxima del braç Distància màxima d’elongació confortable del braç. 9 Alçada Perineal Distància vertical desde la superfície de recolzament dels peus a la zona perineal 10 Alçada total Distància vertical desde la superfície de recolzament dels peus(terra) al punt més alt del cap 11 Alçada tors Distància vertical entre la part baixa de l’esquena i el punt més alt d’aquesta. Taula 5.2Denominació i descripció de les mides tingudes en compte en l’estudi ergonòmic. 53 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT PAU MOLTÓ GRUP D-7011 5.2.3. DEFINICIÓ DE LA MOSTRA DE POBLACIÓ ESTUDIADA 5.2.3.1. OBTENCIÓ DE LA MOSTRA La realització d’un estudi estadístic de percentils antropomètrics és una tasca molt laboriosa i difícil de dur a terme en el context de un projecte acadèmic. Amb aquest escenari de partida, per tal de poder obtenir les taules de percentils sobre els que treballar el dimensionat de la proposta que es vol dur a terme es va recórrer a un estudi oficial realitzat per el Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo anomenat Datos antropométricos de la población laboral española realitzat seguint les directrius de la norma UNE EN ISO 7250:1998. 5.2.3.2. CARACTERÍSTIQUES DE LA MOSTRA El conjunt de la mostra d’estudi corresponent a l’informe que s’ha pres de referència fou de 1723 persones, de les quals 1130 son homes i 593 dones, que es correspon a la població de l’estudi de població ocupada d’on s’extreu. La distribució de la mostra d’estudi es veu reflectida en la taula següent: GRUP D’EDAT (ANYS) DONES HOMES TOTAL 16 a 19 2,84 2,96 5,80 20 a 24 6,50 7,49 13,99 25 a 29 6,67 8,94 15,61 30 a 34 4,53 8,42 12,94 35 a 39 3,83 7,84 11,67 40 a 44 3,02 7,37 10,39 45 a 49 2,26 6,62 8,88 50 a 54 1,51 6,21 7,72 55 a 59 2,09 5,75 7,84 60 a 65 1,16 4,00 5,17 Total 34,42 65,58 100,00 Taula 5.3Distribució de la mostra per sexe i edat i la seva proporció respecte les mostres parcials de dones i homes (%) 54 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT PAU MOLTÓ GRUP D-7011 5.2.4. INFORME DE RESULTATS Les mesures obtingudes, extretes de l’informe de resultats de l’estudi de referència es veuen resumides en la Taula 5.4. Fig 5.6Cotes determinants de les mides de l’estudi ergonòmic superposades sobre l’usuari en bicicleta DENOMINACIÓ TAMANY MOSTRA MITJA DESVIACIÓ TIPICA ERROR TÍPIC PERCENTILS P1 P5 P50 P95 P99 1 Alçada poplítia 1721 418,17 29’17 0’703 350 368 419 464 487 2 Distància Sacro-poplitia 1721 493,52 28,05 0,676 426 450 492 540 568 3 Distància Sacro-rótula 1719 590,75 31,52 0,760 523 541 590 644 667 4 Alçada Cuixa-Seient 1710 144,78 18,89 0,457 100 112 145 174 188 5 Alçada Cuixa-terre 1712 558,21 35,14 0,849 473 498 558 615 632 6 Alçada Colze-seient 1711 224,98 26,44 0,639 169 182 224 269 294 7 Extensió mínima del braç - - - - - - - - - 8 Extensió màxima del braç 1719 698,83 54,25 1,308 570 606 700 785 818 9 Alçada Perineal 1524 784,46 56,59 1,452 656 692 784 878 916 10 Alçada total 1723 1.633,23 83,89 2,021 1.479 1.525 1.665 1.803 1.855 11 Alçada tors 1723 698,77 27,30 0,57 673 683 731 775 789 Taula 5.4. – Dades estadístiques antropomètriques rellevants per al dimensionat de una bicicleta, classificades per percentils 55 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT PAU MOLTÓ GRUP D-7011 5.2.5. DETERMINACIÓ DELS PERCENTILS DE REFERÈNCIA Per tal de fer un ús correcte de les taules de mesures de l’estudi ergonòmic, s’ha de definir amb quins percentils es vol treballar per tal de discernir el col·lectiu dins de la mostra per el qual va enfocat l’objecte d’estudi. Fig.5.7. Exemple de distribució normal de percentils per la alçada d’una mostra de població 5.2.5.1. PERCENTIL ÚNIC P25/P75 Fig.5.8. Àrea que compren el percentil únic P25/P75 dins de la totalitat de la distribució de la mostra En primer lloc es planteja la possibilitat de realitzar un producte per un únic percentil, tenint en compte que aquest ha de acotar-se permetent una funcionalitat òptima del dimensionat del producte. No seria per tant vàlid un ventall de percentil massa ample com ara P5/P95. Una bona opció, molt empleada a l’hora de realitzar estadístiques d’ús i marketing és el P25/P75 en el qual s’engloba la gran majoria de la mostra (veure Fig.5.8. Aquesta tria, si bé engloba una part molt amplia de la mostra, exclou completament els percentils extrems, impedint que les persones que es trobin en aquests no puguin fer ús de l’objecte d’estudi. 56 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT PAU MOLTÓ GRUP D-7011 5.2.5.2. DOBLES PERCENTILS: P5/P50 + P50/P75 fig.5.9. Àrees que comprenen els percentils P5/P50 i P50/P95 dins de la totalitat de la distribució de la mostra Una segona proposta consisteix en realitzar dues talles del producte d’estudi, permetent la selecció de dos ventalls de percentils diferents: P5/P50 i P50/P95. La principal avantatge és que amb aquesta triba s’aconsegueix cobrir quasi la totalitat de la mostra i realitzar en cada un dels dos casos una proposta molt més adaptada ergonòmicament a l’usuari final. I sobretot, quasi cap usuari queda exclòs de la possibilitat de fer ús de l’objecte que s’està dissenyant. Com a contrapartida es planteja el cost econòmic i industrial d’haver de produir dues talles diferenciades. 5.2.5.3. CONCLUSIONS Tenint en compte els arguments de les dues possibles tries a l’hora d'escollir els percentils de referència, sembla més oportú l’opció del doble percentil P5/P50 i P50/P95, més acorda amb la línia de desenvolupament de la proposta que s’està realitzant, d’una bicicleta no només adaptada i adaptable a qualsevol medi si no també a qualsevol usuari, siguin quines siguin les seves mides antropomètriques. Des d’aquest punt en endavant, anomenarem talla M el conjunt de mesures del percentil P5/P50 i talla L el conjunt corresponent als percentils P50/P95. 57 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT PAU MOLTÓ GRUP D-7011 5.2.6. SELECCIÓ DE LES MIDES RELLEVANTS EN L’USUARI Un cop determinats els percentils de referència que es tindran en compte en la proposta, s’ha d’establir les mides més rellevants que han de servir-nos per a dimensionar correctament la proposta. Amb aquest objectiu, es parteix de una representació gràfica del ciclista en posició de pedaleig en la qual es superposen les cotes conegudes de l’estudi antropomètric de referència, triangulant-les –Fig. 5.10entre sí per tal d’obtenir figures que ens permetin calcular tant els angles com les cotes desconegudes. Es disposa també la Taula 5.5 resultant de l’apartat d’ergonomia per tal d’encreuar les dues fonts de dades conegudes. Fig 5.10. – Triangulació de les extremitats, amb cotes i angles, en l’acció d’anar en bicicleta. DENOMINACIÓ TAMANY MOSTRA MITJA DESVIACIÓ TIPICA ERROR TÍPIC PERCENTILS P1 P5 P50 P95 P99 1 Alçada poplítia 1721 418,17 29’17 0’703 350 368 419 464 487 2 Distància Sacro-poplitia 1721 493,52 28,05 0,676 426 450 492 540 568 3 Distància Sacro-rótula 1719 590,75 31,52 0,760 523 541 590 644 667 4 Alçada Cuixa-Seient 1710 144,78 18,89 0,457 100 112 145 174 188 5 Alçada Cuixa-terre 1712 558,21 35,14 0,849 473 498 558 615 632 6 Alçada Colze-seient 1711 224,98 26,44 0,639 169 182 224 269 294 7 Extensió mínima del braç - - - - - - - - - 8 Extensió màxima del braç 1719 698,83 54,25 1,308 570 606 700 785 818 9 Alçada Perineal 1524 784,46 56,59 1,452 656 692 784 878 916 10 Alçada total 1723 1.633,23 83,89 2,021 1.479 1.525 1.665 1.803 1.855 11 Alçada tors 1723 698,77 27,30 0,57 673 683 731 775 789 Taula 5.5. – Dades estadístiques antropomètriques rellevants per al dimensionat de una bicicleta, classificades per percentils 58 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT G.N.6 PAU MOLTÓ GRUP D-7011 5.4.2. RELACIONS DE TRANSMISSIÓ Com s’ha vist en apartats anteriors, la bicicleta que es projecta té com a requeriment el poder salvar grans desnivells i rampes amb percentatges d’inclinació elevats de cara a poder-se fer un us fora de vies asfaltades i condicionades. D’altre banda, donats els requeriments de simplicitat de manteniment, fiabilitat i d’ús en ciutat, s’ha determinat que es vol incorporar un sistema de transmissió integrat en el boixí posterior, concretament un Shimano Nexus 7V, que consisteix d’un sol pinyó del qual s’incrementa o redueix el desenvolupament per mitjà d’un seguit d’engranatges interns. Aquest sistema és, a més, compatible únicament amb un sol plat, ja que requereix que la cadena o corretja de transmissió estigui tensa i alineada en tot moment. Els recursos per a variar les relacions de transmissió queden doncs limitats a l’elecció del plat i del pinyó, que donaran una cert desenvolupament i que serà multiplicat o dividit per els engranatges interns del sistema Nexus. Així doncs, en primer lloc, s’ha de determinar quins és un desenvolupament adient per a un ús fora de l’asfalt. Si ens fixem en les bicicletes tot-terreny, porten pinyoneres de 11-32 pinyons que combinen amb bieles de doble plat de 24-32, per lo qual una combinació de plat i pinyó extrema es pot considerar la de pinyó de 32 dents amb un plat de 24 dents. Si ens fixem en la Taula 5.9, la combinació 24-32 dona una relació de transmissió de 0,8. PlatPinyó 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 11 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.6 2.7 2.8 2.9 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.6 3.7 3.8 12 2.0 2.1 2.2 2.3 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.8 2.9 3.0 3.1 3.2 3.3 3.3 3.4 3.5 13 1.9 1.9 2.0 2.1 2.2 2.2 2.3 2.4 2.5 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.9 3.0 3.1 3.2 3.2 14 1.7 1.8 1.9 1.9 2.0 2.1 2.1 2.2 2.3 2.4 2.4 2.5 2.6 2.6 2.7 2.8 2.9 2.9 3.0 15 1.6 1.7 1.7 1.8 1.9 1.9 2.0 2.1 2.1 2.2 2.3 2.3 2.4 2.5 2.5 2.6 2.7 2.7 2.8 16 1.5 1.6 1.6 1.7 1.8 1.8 1.9 1.9 2.0 2.1 2.1 2.2 2.3 2.3 2.4 2.4 2.5 2.6 2.6 17 1.4 1.5 1.5 1.6 1.7 1.7 1.8 1.8 1.9 1.9 2.0 2.1 2.1 2.2 2.2 2.3 2.4 2.4 2.5 18 1.3 1.4 1.4 1.5 1.6 1.6 1.7 1.7 1.8 1.8 1.9 1.9 2.0 2.1 2.1 2.2 2.2 2.3 2.3 19 1.3 1.3 1.4 1.4 1.5 1.5 1.6 1.6 1.7 1.7 1.8 1.8 1.9 2.0 2.0 2.1 2.1 2.2 2.2 20 1.2 1.3 1.3 1.4 1.4 1.5 1.5 1.6 1.6 1.7 1.7 1.8 1.8 1.9 1.9 2.0 2.0 2.1 2.1 21 1.1 1.2 1.2 1.3 1.3 1.4 1.4 1.5 1.5 1.6 1.6 1.7 1.7 1.8 1.8 1.9 1.9 2.0 2.0 22 1.1 1.1 1.2 1.2 1.3 1.3 1.4 1.4 1.5 1.5 1.6 1.6 1.6 1.7 1.7 1.8 1.8 1.9 1.9 23 1.0 1.1 1.1 1.2 1.2 1.3 1.3 1.4 1.4 1.4 1.5 1.5 1.6 1.6 1.7 1.7 1.7 1.8 1.8 24 1.0 1.0 1.1 1.1 1.2 1.2 1.3 1.3 1.3 1.4 1.4 1.5 1.5 1.5 1.6 1.6 1.7 1.7 1.8 25 1.0 1.0 1.0 1.1 1.1 1.2 1.2 1.2 1.3 1.3 1.4 1.4 1.4 1.5 1.5 1.6 1.6 1.6 1.7 26 0.9 1.0 1.0 1.0 1.1 1.1 1.2 1.2 1.2 1.3 1.3 1.4 1.4 1.4 1.5 1.5 1.5 1.6 1.6 27 0.9 0.9 1.0 1.0 1.0 1.1 1.1 1.2 1.2 1.2 1.3 1.3 1.3 1.4 1.4 1.4 1.5 1.5 1.6 28 0.9 0.9 0.9 1.0 1.0 1.0 1.1 1.1 1.1 1.2 1.2 1.3 1.3 1.3 1.4 1.4 1.4 1.5 1.5 29 0.8 0.9 0.9 0.9 1.0 1.0 1.0 1.1 1.1 1.1 1.2 1.2 1.2 1.3 1.3 1.3 1.4 1.4 1.5 30 0.8 0.8 0.9 0.9 0.9 1.0 1.0 1.0 1.1 1.1 1.1 1.2 1.2 1.2 1.3 1.3 1.3 1.4 1.4 31 0.8 0.8 0.8 0.9 0.9 0.9 1.0 1.0 1.0 1.1 1.1 1.1 1.2 1.2 1.2 1.3 1.3 1.3 1.4 32 0.8 0.8 0.8 0.8 0.9 0.9 0.9 1.0 1.0 1.0 1.1 1.1 1.1 1.2 1.2 1.2 1.3 1.3 1.3 Taula 5.9. – Taula de relacions de transmissió en funció del nombre de dents del plat i del pinyó D’altre banda, si s’observa la data-sheet del boixí en qüestió –veure annex 10.2.2es determina que existeix una diferència total del 244% entre les increments i divisions de relació que permet. La Taula 5.10 mostra el detallat de cada nombre de velocitat i el increment o disminució respecte a la relació de transmissió externa. 65 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT G.N.6 PAU MOLTÓ GRUP D-7011 Nº DE VELOCITAT MULTIPLICACIÓ DE LA RELACIÓ DE TRANSMISSIÓ Velocitat nº1 0.632 Velocitat nº2 0.741 Velocitat nº3 0.843 Velocitat nº4 0,989 Velocitat nº5 1,145 Velocitat nº6 1,335 Velocitat nº7 1,545 Taula 5.10. – Valors de multiplicació de la relació de transmissió amb el boixí Nexus Considerant les dades de totes dues taules i considerant les recomanacions del proveïdor es determina com a òptima la combinació de plat de 42 dents i pinyó de 32 dents que dona una relació de transmissió externa de 1,3. Les relacions de transmissió resultants queden reflectides en la Taula 5.11 que es mostra a continuació. Nº DE VELOCITAT RELACIÓ DE TRANSMISSIÓ NEXUS 7V + PLAT 42T / PINYÓ 32T Velocitat nº1 0,821 Velocitat nº2 0,963 Velocitat nº3 1,095 Velocitat nº4 1,286 Velocitat nº5 1,4885 Velocitat nº6 1,735 Velocitat nº7 2,00 Taula 5.11. – Relacions de transmissió resultants de la combinació de transmissió + Nexus Com es veu a la taula, el boixí Nexus ens dona un rang de relacions de transmissió sobradament ampli tant per un ús tot-terreny com per asfalt. 5.4.3. SISTEMA DE DISTRIBUCIÓ Un altre punt característic de la proposta que s’està desenvolupant és el sistema de distribució de la biela al pinyó, en el qual es vol prescindir de l’ús de cadena tradicional i canviar-la per una corretja dentada. Els motius per aquesta elecció son els següents: - Cap necessitat de lubricació - Vida útil de 10000km envers els 2500km d’una cadena tradicional. - Transmissió totalment silenciosa. - Facilitat de neteja - Facilitat de servei i manteniment - Preu similar al de una cadena de mínima qualitat. Com a principals inconvenients que presenta el dispositiu: - Impossibilitat de partir-la per passar-la a través del quadre. - La tensió de muntatge és indispensable per a un correcte funcionament de la transmissió. - Els components annexes d’aquests sistemes de transmissió son encara minoritaris i més cars que els tradicionals. 66 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT G.N.6 PAU MOLTÓ GRUP D-7011 Fent balanç, es determina que els avantatges son majors que els inconvenients, sobretot si s’avaluen desde el punt de vista dels requeriments que s’han anat veien en els estudis previs del projecte. En el cas del manteniment i servei, per exemple, les tasques es redueixen a menys de la meitat, com mostra la Fig 5.11: Només s’ha d’afluixar la roda, fer-la sortir del quadre, i ja es pot accedir a la corretja dentada per a netejar-la amb aigua o canviar-la si s’escau. Fig. 5.12. – Seqüència de substitució de la corretja dentada en la proposta Amb una cadena tradicional, s’hauria de obrir la cadena amb un obridor de cadenes, treure-la del quadre, netejar-la a consciència amb un producte desengreixant, tornar-la a engrassar i tancar-la de nou a traves del quadre. Per tant, es considera provadament pertinent i adient la millora i canvi del sistema de transmissió per el de la corretja dentada. 5.4.4. SISTEMA DE FRENS El darrer component que s’avaluarà en aquest apartat es el conjunt dels frens que tindrà la bicicleta que es projecta. Les dues opcions que es plantegen, considerant els requeriments d’ús i les limitacions econòmiques son el fre V-brake tradicional i el sistema de disc mecànic. A la Taula 5.12 es pot veure una comparativa de les característiques dels dos sistemes confrontades. CARACTERÍSTICA V-BRAKE DISC MECÀNIC Cost econòmic   Modulació   Potència   Manteniment   Frenada en sec   Frenada en condicions humides   Pes del conjunt   Taula 5.12. – Comparativa entre els sistemes de fre V-brake i disc mecànic per a diferents propietats 67 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT G.N.6 PAU MOLTÓ GRUP D-7011 Com s’extreu de la taula superior, els frens V-brake s’adapten millor a les exigències de la proposta que s’està desenvolupant ja que tenen menor manteniment, un pes en conjunt més reduït i un cost econòmic més baix. En contrapartida, tenen una potència de frenada menor i un comportament més dolent en condicions humides; Val a dir que aquestes mancances es poden millorar amb l’ús de pastilles de fre especifiques per a condicions humides, si bé la seva vida útil és redueix notablement. 5.4.5. CONCLUSIÓ DE L’ESTUDI Acabat l’estudi de funcionalitat i usabilitat per als components, s’ha determinat utilitzar per a la proposta: - Sistema de direcció ahead de 1”1/8 no integrada combinada amb una potència de 100mm de llarg i +10º d’inclinació sobre la que es munta un manillar pla O.S. de 660mm de llarg. -Relació de transmissió de plat de 42 dents combinat amb pinyó de 32, ambdós acoblats a un boixí Shimano Nexus de 7V - Sistema de distribució de la transmissió mitjançant corretja dentada. - Sistema de frens V-brake. Definits els principals components que determinen el comportament del vehicle, es pot procedir a la selecció del material per al quadre i estudiar-ne els processos d’industrialització. 68 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT G.N.6 PAU MOLTÓ GRUP D-7011 5.5. SELECCIÓ DE MATERIALS En l’apartat present es desenvolupa el procés complert de selecció de materials per a l’element central de la proposta, el quadre de la bicicleta. El procés de selecció es desenvolupa seguint les fases següents: - Plantejament: • Estat de l’art • Requeriments inicials - Selecció: • Punt de partida • Tipus de material • Selecció del material • Proveïdor • Conclusions 69 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT G.N.6 PAU MOLTÓ GRUP D-7011 5.5.1. PLANTEJAMENT 5.5.1.1.ESTAT DE L’ART En el apartat 4.2. del present document consta una primera aproximació a l’ús dels materials en la branca de la producció de bicicletes urbanes en la que s’encabeix la proposta que s’està desenvolupant. D’aquesta s’extreu que els dos materials més usats són els següents: ALIATGE D’ACER 4130 O ACER AL CROM-MOLIBDÈ Fig 5.12. – Tub d’acer 4130 i quadre de bicicleta construït en aquest material. És una aliatge d’acer de la família dels micro-aliatges d’alta resistència i baix aliatge que té com a principals atributs: - Bona soldabilitat - Fàcil conformat. - Alta resistència a fatiga. - Bona ductilitat i alta tenacitat. A la Taula 5.13 figura la composició química d’aquest aliatge, i a la Taula 5.14 els valors numèrics de les seves principals propietats mecàniques. Denominació Grau AISI/SAE %C %Mo %C %Mg %P %S %Si Acer 4130 0.80~1.10 0.15~0.25 0.28~0.33 0.40~0.60 0.030 0.040 0.15~0.35 Taula 5.13 – Composició química de l’aliatge d’acer 4130 Denominació Grau AISI/SAE Condició Mòdul de Young GPa Tensió a ruptura MPA Límit elàstic MPA Elongació en 2” [%] Duresa Rockwell Densitat [g/cm3] Acer 4130 Obtenció en fred - normalitzada 190~210 590~60 MPa 480~590 MPa 20~30 B 90~96 7,85 Taula 5.14 – Valors de les principals propietats mecàniques de l’aliatge d’acer 4130 70 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT G.N.6 PAU MOLTÓ GRUP D-7011 ALIATGE D’ALUMINI 6061 Fig 5.13 – Tub d’alumini de la sèrie 6061 i quadre de bicicleta construït en aquest material. Es tracta d’un aliatge d’alumini endurida que conté com a principals aleants l’alumini, el magnesi i el silici. És una dels aliatges d’alumini més comunes per a ús general, en especial per a la fabricació d’estructures lleugeres d’alta resistència i consta dels següents atributs principals: - Bones propietats mecàniques - Bona soldabilitat - Alta resistència a la corrosió A la Taula 5.15 figura la composició química d’aquest aliatge, i a la Taula 5.16 els valors numèrics de les seves principals propietats mecàniques. Denominació Grau AISI/SAE %C %Mn %Cu %Mg %Fe %Zn %Si %Ti Alumini 6061 0.04~0.35 0.0~0.15 0.15~0.4 0.8~1.2 0.0~0.7 0.0~0.25 0.4~0.8 0.0~0.15 Taula 5.15 – Composició química de l’aliatge d’alumini 6061 Denominació Grau AISI/SAE Condició Mòdul de Young GPa Tensió a ruptura MPA Límit elàstic MPA Elongació en 2” [%] Duresa Rockwell Densitat [g/cm3] Alumini 6061 Extrusió en fred - Normalitzada 68.9 310 MPa 276 MPa 12~17 B 60 2,70 Taula 5.16 – Valors de les principals propietats mecàniques de l’aliatge d’alumini 6061 71 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT G.N.6 PAU MOLTÓ GRUP D-7011 ALTRES MATERIALS Els materials que s’han tractat són els més habituals en la fabricació en cadena de bicicletes utilitàries per a desplaçaments urbans i d’oci ocasionals, tant per les seves característiques de conformabilitat i mecàniques com per el seu valor econòmic competitiu. No obstant, existeixen alguns fabricants que produeixen els seus quadres amb d’altres materials més minoritaris i/o “exòtics”. A continuació fem una breu enumeració dels principals materials més específics amb una breu descripció de les seves característiques principals. FIBRA DE CARBONI & COMPOSITES Fig 5.14 – Tub de fibra de carboni i quadre de bicicleta de competició construït en aquest material. Aquest material compost s’utilitza principalment en bicicletes de gama alta i competició, on el pes final del conjunt de la bicicleta és determinant a l’hora de guanyar uns segons als altres competidors i no hi ha tantes limitacions econòmiques com en el mercat de gran consum. Els tubs de fibra de carboni es creen per la superposició de capes fines de fibra de carboni paral·leles, unides amb resines, formant un laminat. Com a principals característiques presenta: baixa densitat que es tradueix en un pes molt reduït, gran resistència mecànica, amb un mòdul elàstic molt elevat; i possibilitat de direccionar les fibres en una mateixa peça i canviar-ne les propietats en diferents punts de la seva geometria. Per contrapartida, és un material que presenta un elevat cost econòmic de producció donat que requereix de processos industrials i utillatges cars i específics; A més, si els processos no han estat realitzats amb el major rigor, pot presentar certa fragilitat a impactes i problemes si hi penetra humitat entre les fibres per un por o micro fractura. 72 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT G.N.6 PAU MOLTÓ GRUP D-7011 ALIATGES DE TITANI Fig 5.15 – Tubs de titani i bicicleta complerta Amaro en aquest material. Els aliatges de titani tenen com a principals característiques: Alta resistència a la fatiga i a la corrosió, baixa densitat i baix mòdul de Young, i aquestes propietats permeten la fabricació de quadres de bicicleta molt forts i resistents, còmodes en l’ús i molt lleugers. En contrapartida, presenta un cost econòmic extremadament més elevat i és molt difícil de soldar, requerint una mà d’obra experta i condicions de treball molt determinades. FUSTES: BAMBÚ Fig 5.16 – Branques de bambú tractades de diferents diàmetres i quadre de bicicleta en aquest material. La utilització de branques de bambú per a la elaboració de quadres de bicicleta és probablement el material més minoritari,i es realitza amb un procés molt semblant al treball de la fibra de carboni, embolcallant amb fil de carboni recobert de resina les unions entre els tubs rígids de bambú. Els principals atributs d’aquest material són: Molt baixa densitat, gran flexibilitat i cost econòmic reduït. En contra presenta pèrdua crítica de propietats si no rep tractaments superficials adequats i sempre requereix d’altres materials per a la realització de les unions entre tubs. 73 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT G.N.6 PAU MOLTÓ GRUP D-7011 5.5.1.2. REQUERIMENTS INICIALS Prenent com a referència tota la sèrie de sol·licitacions estructurals i mecàniques que s’han anat tractant en els apartats anteriors d’anàlisi funcional i de les seqüències d’ús, es pot resumir el següent seguit de requeriments inicials desde el punt de vista de les sol·licitacions per als materials. REQUERIMENTS INICIALS A NIVELL DEL MATERIAL DEL QUADRE -Bon acabat superficial - Bona resistència als cops - Alta tenacitat - Pes reduït - Resistència a les carregues i esforços mecànics - Rigidesa adequada i màxima transmissió de la força de pedaleig - Absorció de cops i vibracions - Resistència a condicions atmosfèriques adverses i a la corrosió - Mínim cost econòmic possible - Major facilitat de mecanitzat i processat - Mínima contaminació dels processos industrials implicats en la fabricació - Reciclables 74 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT G.N.6 PAU MOLTÓ GRUP D-7011 DIAGRAMA Nº4: PREU / DENSITAT (PES) S’observen en aquest quart diagrama grans diferències tant en la densitat com el preu dels fèrrics i no fèrrics. En quan a la densitat, s’observa que els fèrrics tenen una densitat 3 vegades superior als no fèrrics. Entrant al detall, el més dens dels metalls avaluats és l’aliatge d’acer inox austenític AISI 330 mentre que el menys dens és l’aliatge d’alumini de la sèrie 6453, tot i que la diferència de pes entre els diferents aluminis és ínfima i molt inferior a qualsevol metall fèrric dels observats. Analitzant el preu, també queda de manifest que són molt més econòmics els aliatges d’alumini, amb un preu que arriba a ser fins a 8 vegades superior per alguns aliatges d’acer inox concrets. Fig 5.22 – Diagrama de Ashby de ductilitat / resistència a corrosió ambient 81 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT G.N.6 PAU MOLTÓ GRUP D-7011 5.5.2.3. SELECCIÓ DE LA FAMÍLIA DE MATERIALS Avaluant la sèrie de comparatives entre els metalls restant a la selecció, fèrrics i no fèrrics, queda de manifest que els aliatges d’acer tenen millors propietats mecàniques superiors a les dels aliatges d’alumini, tant en la resistència d’esforços com en la d’absorció de vibracions i cops. D’altre banda, s’observa que el pes és molt més elevat per als metalls fèrrics però és una característica que es compensa en bona mesura per la possibilitat de fer gruixos de paret més prims per disposar de millors propietats mecàniques en general. Finalment, queda de manifest que el preu dels aliatges d’acer analitzats és força superior als dels aliatges d’alumini. Per tant i tenint en compte que tots els materials d’aquesta darrera tria eren molt vàlids per al propòsit i sol·licitacions requerides, es decantarà per l’ús de aliatges d’alumini per la seva menor densitat i preu molt més reduït. 82 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT G.N.6 PAU MOLTÓ GRUP D-7011 5.5.2.3. SELECCIÓ DE LA SÈRIE D’ALIATGE Com s’ha procedit per la tria, es recorre als diagrames de Ashby acotats a l’àrea dels metalls no fèrrics seleccionats per a la tria de la sèrie més indicada per a la fabricació del quadre. DIAGRAMA Nº1: RESISTÈNCIA A LA FRACTURA / RESISTÈNCIA A TRACCIÓ L’aliatge més destacat en aquesta comparació és l’aliatge d’alumini sèrie 7150 amb tractament tèrmic T61511. Fig 5.23 – Diagrama de Ashby de resistència a fractura / resistència a tracció 83 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT G.N.6 PAU MOLTÓ GRUP D-7011 DIAGRAMA Nº2: DURESA VICKERS / RESISTÈNCIA A COMPRESSIÓ L’aliatge més destacat en aquesta comparació és l’aliatge d’alumini sèrie 7475 amb un tractament tèrmic T651 per escalfament i envelliment artificial desde el punt de vista de la duresa. Si analitzem la resistència a la compressió, la sèrie més destacada és l’aliatge d’alumini sèrie 7249 amb un tractament tèrmic T76511 per escalfament i envelliment natural. Fig 5.24. – Diagrama de Ashby de duresa Vickers / resistència a compressió. 84 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT G.N.6 PAU MOLTÓ GRUP D-7011 DIAGRAMA Nº3: DUCTILITAT/ RESISTÈNCIA A CORROSIÓ PER HUMITAT L’aliatge més destacat en aquesta comparació, des d’el punt de vista de la ductilitat és aliatge d’alumini forjat de la sèrie 6060 amb tractament tèrmic T4 , per escalfor i envelliment natural. Si analitzem la resistència a la corrosió per entorn humit, destaca per sobre dels demés l’aliatge d’alumini per a forja de la sèrie 7150 amb un tractament tèrmic T7751 d’escalfor i envelliment artificial.. Fig 5.25 – Diagrama de Ashby de ductilitat / resistència a corrosió per humitat. 85 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT G.N.6 PAU MOLTÓ GRUP D-7011 DIAGRAMA Nº4: PREU / DENSITAT (PES) L’aliatge més destacat en aquesta darrera comparació, per el seu pes inferior és l’aliatge d’alumini sèrie 6463 amb tractament tèrmic T6. Fig 5.26 – Diagrama de Ashby de preu / densitat 86 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT G.N.6 PAU MOLTÓ GRUP D-7011 5.5.2.4. SELECCIÓ FINAL Per tant, havent realitzat una segona tanda d’exàmens per diagrama d’ Ashby, concloem a seleccionar les aliatges de les sèries 7000 per ser les més dures, més fortes i presentar les millors propietats mecàniques, sense que hi hagi una diferència econòmica molt substancial respecte d’altres sèries. Dintre d’aquesta sèrie, ens decantem per l’aliatge de la sèrie 7005 per a la fabricació del quadre ( veure composició química a la Taula 5.19), sent la única juntament amb la sèrie 7020 –i més barata que aquestaque es pot soldar de forma eficaç sense que es presentin complicacions. A la Taula 5.20 figura la composició química d’aquest aliatge. Denominació Grau AISI/SAE %C %Mn %Cu %Mg %Fe %Zn %Si %Zr %Al Alumini 7005 0.0~0.01 0.1 1.5~2 2.1~2.6 0.15 5.7~6.7 0.12 0.0~0.15 88~90 Taula 5.19 – Composició química de l’aliatge d’alumini 7005 El principal problema que tenen la resta d’aliatges dins d’aquesta família de la sèrie 7XXX és que presentant majors concentracions de zinc, aquest s’evapora en primer lloc a l’hora de la soldadura per el seu baix punt d’ebullició donant lloc a l’aparició de bombolles internes i forats a nivell del cordó de soldadura. Denominació Grau AISI/SAE Condició Mòdul de Young GPa Tensió a ruptura MPA Límit elàstic MPA Elongació en 2” [%] Duresa (Vickers) Densitat [g/cm3] Alumini 7005 Extrusió en fred - Normalitzada 70~73.6 295 MPa 272 MPa 9 150 2,8 Taula 5.20 – Valors numèrics de les principals propietats mecàniques de l’aliatge d’alumini 7005 87 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT G.N.6 PAU MOLTÓ GRUP D-7011 5.6. ESTUDI D’INDUSTRIALITZACIÓ 5.6.1. PROCÉS DE FABRICACIÓ Fig 5.27 – Operari treballant en la soldadura de l’eix de pedaler d’una bicicleta – Crema Cycles La soldadura del quadre de la bicicleta es realitzarà mitjançant el procés de soldadura TIG. Es tracta d’un procés que es realitza amb un elèctrode de tungstè i en atmosfera protegida per un gas inert –argó , heli o una barreja de tots dos -. La principal avantatge d’aquest mètode enfront d’altres tipus de soldadura és que permet l’obtenció de cordons de soldadura més resistents, dúctils i menys sensibles a la corrosió ambiental ja que es realitza en una atmosfera protectora que no permet el contacte de l’oxigen en la zona de fusió; De la mateixa manera, aquesta protecció del gas permet facilitar i simplificar extremadament el procés de soldadura de tot tipus de metalls i realitzar-la de forma neta i uniforma. El principal inconvenient d’aquest procés és la necessitat d’aportar-hi un flux constant de gas amb la consegüent inversió en infraestructura adjacent. 88 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT G.N.6 PAU MOLTÓ GRUP D-7011 5.6.2. UTILLATGES DE FABRICACIÓ Fig 5.28 – Poltre de soldadura per a quadres de bicicleta La fabricació del quadre de bicicleta, a part dels utillatges propis del procés de soldadura, requereix de una infraestructura pròpia i es realitza presentant els tubs en un poltre de treball específic en la disposició i angles concrets que tindran al quadre final i subjectant-los amb sergents per tal de que no variïn de posició amb les tensions que es produeixen durant la soldadura. A continuació es solden, realitzant en primer lloc els tubs principals i del diamant davanter i procedint als tirants posteriors en segon lloc. 89 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT G.N.6 PAU MOLTÓ GRUP D-7011 5.7. CONCLUSIÓ DEL DESENVOLUPAMENT Tenint en compte tots els estudis, anàlisis i requeriments considerats fins a aquest punt, es va procedir a materialitzar una proposta que donés solució a totes les necessitats i problemes avaluats al llarg dels estudis previs i tingués en compte totes les demanes percebudes per part dels usuaris. Les característiques d’aquesta proposta, ja totalment definides, queden així: - La bicicleta es produirà en dues talles, M i L, per satisfer tots els percentils d’estatura possibles. - La bicicleta disposarà de transmissió per corretja dentada, per tractar-se d’un sistema silenciós, net, sense necessitat de manteniment i amb una vida útil quatre vegades superior a la de una cadena tradicional sense un augment substancial del pes. - La bicicleta disposarà de enllumenat integrat al quadre, per vetllar per la seguretat dels usuaris garantint que en facin ús a l’hora que s’eviten robatoris. - El quadre de la bicicleta es fabricarà en aliatge d’alumini 7005 per ser dels més lleugers, soldable i tenir un preu raonable respecte acers amb les seves mateixes prestacions. - El procés de fabricació del quadre serà per soldadura TIG. En l’apartat següent, es procedirà a descriure la solució adoptava. 90 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT G.N.6 PAU MOLTÓ GRUP D-7011 DESCRIPCIÓ És el segon element d’innovació sobre el que s’ha treballat integrament, projectant-lo desde zero. Es tracta d’un sistema d’enllumenat integrat que s’insereix en el quadre per embotició i es fixa per mitja de dos cargols. S’encén prement el botó central i disposa de quatre leds de alta intensitat, en color blanc per la lluminària davantera i en color vermell per a la posterior. Disposa de tres modes d’enllumenat: fixa de baixa intensitat, fixa de alta intensitat i intermitent. L’alimentació es fa mitjançant 4 piles CR-2032 per les quals s’estima una vida útil d’unes 80h en mode intermitent. 6.3.3. FORQUILLA: DEDA CX FITXA TÈCNICA La fitxa tècnica es pot consultar en l’annex 10.2.1 DESCRIPCIÓ La forquilla esta formada pel tub de direcció, la corona i els braços. La seva funció es la de subjectar el boixí de la roda davantera i transmetre el moviment rotatiu del manillar a través de la potència. Els fregaments es salven mitjançant els rodaments de la direcció. En aquest cas es tracta d’una forquilla de ciclocròs de la marca Deda, per a diàmetres de roda de 700c –estàndard de carretera i bicicletes de muntanya 29eri permet balons molt generosos de fins a 47mm. El material de fabricació es compost: disposa d’una ànima d’aliatge d’alumini 6060 i un recobriment exterior de compòsit. La combinació d’aquests dos materials dona unes característiques de força rigidesa mantenint una bona comoditat i absorció de les vibracions. 97 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT G.N.6 PAU MOLTÓ GRUP D-7011 6.3.4. RODA DAVANTERA FITXA TÈCNICA Es pot consultar al catàleg del proveïdor al annex 10.2.4 DESCRIPCIÓ La parella de rodes son de un diàmetre de 700c, estàndard en bicicletes hibrides, de carretera i les noves tipologies de bicicleta de muntanya de 29”. Respecte a una roda de 26” tradicional de muntanya presenten major tracció, major estabilitat i més facilitat per passar per sobre d’obstacles, tot mantenint millor l’inèrcia. En contrapartida, son una mica menys àgils i lentes de reaccions que rodes de diàmetres inferiors, paràmetres que d’altre banda s’han tingut en consideració a l’hora de projectar la geometria del quadre de la bicicleta. 6.3.5. CONJUNT NEXUS – RODA POSTERIOR + CANVI DE VELOCITATS FITXA TÈCNICA El data-sheet es pot consultar en l’annex 10.2.2. DESCRIPCIÓ El sistema de transmissió escollit per a la proposta de bicicleta polivalent GN6 és el Shimano Nexus de 8v i que es composa d’un boixí on s’integra el sistema de canvi de relacions de transmissió, un mòdul tirador que actua sobre el boixí i el polsador, que es situa a nivell del manillar perquè l’usuari pugui controlarlo. Com a avantatges principals, aquest sistema no requereix de quasi cap manteniment i permet canviar la velocitat inclús amb la bicicleta aturada sense que es produeixi cap sortida de cadena. És, a més, l’únic sistema avui dia compatible amb la corretja de transmissió dentada. En contrapartida, el conjunt és força més pesat que els canvis tradicionals i el manteniment és més ferregós. 98 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT G.N.6 PAU MOLTÓ GRUP D-7011 6.3.6. CORRETJA DENTADA FITXA TÈCNICA El catàleg del proveïdor es pot consultar en la plana 10.2.5 de l’annex. DESCRIPCIÓ Una de les principals característiques de la proposta de bicicleta GN6 és el seu sistema de transmissió innovador, basat en una boixí Nexus que integra les relacions de transmissió i un sistema de corretja dentada per a reduir sorolls, problemes de neteja i requeriments de lubricació. L’únic inconvenient que planteja aquest tipus de transmissió respecte a una cadena tradicional és la importància de la tensió de la corretja per a una correcte transmissió. 6.3.7. PLAT I PINYÓ FITXA TÈCNICA El catàleg del proveïdor es pot consultar en la plana 10.2.6 de l’annex. DESCRIPCIÓ Els altres components afectats per el tipus de transmissió escollida son el plat i el pinyó. No serien vàlids els plats i pinyons tradicionals ja que no engranarien amb la corretja. Per tant, es recorre a uns kit de plat i pinyó subministrats per la mateixa empresa que subministra la corretja dentada, especialment dissenyats per a adaptar-se tant a les bieles corrents de bicicleta com a qualsevol tipus de boixí. 99 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT G.N.6 PAU MOLTÓ GRUP D-7011 La transmissió escollida en el nostre cas és la de un plat de 42 dents i un pinyó de 28, que combinats amb la transmissió de 8 relacions del boixí Nexus permet salvar qualsevol percentatge de desnivell o obstacle. 6.3.8. ALTRES COMPONENTS Els altres components de la bicicleta, per tractar-se de elements comuns i habituals en totes les tipologies de bicicleta, no s’han descrit en aquest apartat. Nobstant, es poden consultar els catàlegs dels diferents proveïdors de cada component en l’Annex 10.2 – Components. 100 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT G.N.6 PAU MOLTÓ GRUP D-7011 6.4. DIMENSIONS GENERALS Amb caràcter il·lustratiu, es fan constar les dimensions principals de la proposta a continuació. Fig 6.5 – Vistes d’alçat, perfil i axonomètrica de la proposta 101 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT G.N.6 PAU MOLTÓ GRUP D-7011 6.5. ESTUDI DE RESISTÈNCIA Un cop determinat el especejament, el plec de condicions i vistes les dimensions generals, queda procedir a realitzar l’estudi de resistència del quadre per garantir que es capaç d’aguantar els esforços als que ha de ser sotmès. La metodologia seguida ha estat la de simular amb el mòdul Mechanicha de Pro Engineer els assajos mecànics de la norma UNE-EN 14766:2006 sobre bicicletes de montanya (veure annex 10.3) i que determinen la resistència que ha de tenir un quadre per a cer certificable. Els tres assajos realitzats han estat els següents: - ASSAIG DE FATIGA AMB FORÇA HORITZONTAL (Fig 6.6) - ASSAIG DE IMPACTE: CAIGUDA DEL QUADRE (Fig 6.7) -ASSAIG DE FATIGA AMB FORÇA VERTICAL (Fig 6.8) La càrrega aplicada cada vegada és de 1200N, equivalents al pes màxim de 120kg de ciclista que limita i indica la pròpia normativa en el protocol d’assaig. Com a resultats dels anàlisis, s’obtenen uns diagrames en tres dimensions on apareixen les tensions de Von-Misses i en sombrejat una simulació de la deformació plàstica exagerada en una proporció del 1000%. Aquestes gràfiques ens han d’ajudar a determinar quina és la secció més solicitada per tal de calcular-ne posteriorment la resistencia. 102 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT G.N.6 PAU MOLTÓ GRUP D-7011 6.5.1. ASSAIG DE FATIGA AMB FORÇA HORITZONTAL Fig 6.6 – Captures de pantalla del assaig de fatiga amb força horitzontal 103 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT G.N.6 PAU MOLTÓ GRUP D-7011 6.5.2. ASSAIG DE IMPACTE: CAIGUDA DEL QUADRE Fig 6.7 – Captures de pantalla del assaig d’impacte per caiguda del quadre 104 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT G.N.6 PAU MOLTÓ GRUP D-7011 6.5.3. ASSAIG DE FATIGA AMB FORÇA VERTICAL Fig 6.8 – Captures de pantalla del assaig de fatiga amb força vertical 105 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT G.N.6 PAU MOLTÓ GRUP D-7011 6.5.4. DETERMINACIÓ I CÀLCUL DE LA SECCIÓ MÉS SOLICITADA Com queda de manifest en totes les representacions gràfiques de les tensions de Von Misses per als diferents assajos, la secció que més pateix és la del tub diagonal ón van a entregar els tirants inferiors i el tub horitzontal. Es calcularà per tant, la resistència d’aquesta secció per tal de determinar la seva resistència. Per a dur a terme el cálcul, es fará una simplificació de la biga a calcular, fent el calcul del tub complert abans de ser doblegat, com mostra la Fig 6.9. Fig 6.9 – Esquema de simplificació de la biga calculada També en la línia de simplificar els càlculs, s’equipara el problema a resoldre al de una biga fixada als dos extrems, que és un model molt similar al que es produeix amb el tub i les soldadures del tub de pipa i l’eix de pedalier. El esquema, amb les dades del problema, queda com mostra la Fig 6.10: Fig 6.10 – Esquema enunciat del problema de biga a calcular Amb aquestes dades, ja es pot procedir al càlcul. El que es cerca calcular és quin és el gruix mínim de paret de tub admet el sistema sense trencar-se, per comparar-lo després amb el gruix que ens dona el proveïdor del tub i avaluar si aguantarà el esforç. 106 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT G.N.6 PAU MOLTÓ GRUP D-7011 6.8. PROPOSTA DE COLOR & TRIM El darrer punt que es tractarà és el del color&trim, on es farà una petita descriptiva justificada dels colors empleats, les gràfiques utilitzades i la seva disposició sobre la bicicleta La proposta desenvolupada es pot veure a la Fig 6.11. Fig 6.11 – Proposta de color & trim per al quadre Per al color del quadre s’ha pensat en una pintura d’acabat mate de color RAL 5012 Per a la gràfica, amb l’objectiu d’accentuar les línies esportives del quadre s’ha pensat en una retolació vertical a nivell de la cara interna del tub diagonal amb el nom de la proposta. La disposició ocupant mitja cara de la totalitat d el cilindre fa que lateralment es percebi com una mena de sanefa sense arribar a desxifrar la marca. La tipografia empleada és la OCR Extended i el color del vinil de tall per a la retolació és blanc. 113 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT G.N.6 PAU MOLTÓ GRUP D-7011 7. CONSIDERACIONS PER A LA MILLORA DEL PRODUCTE Arribats a aquest punt, si bé s’ha desenvolupat una proposta complerta que dona resposta a tots els requeriments que han anat sorgint al llarg dels estudis i anàlisis previs de forma meticulosa i innovadora, es poden considerar algunes vies de millora futures per al producte en fases posteriors. Les principals millores que es consideren son: - En la selecció dels tubs per a la fabricació del quadre, per necessitats de seleccionar tubs estàndard i falta de proveïdors que disposessin de tubs per a bicicleta d’aliatge d’alumini 7005, s’han seleccionat tubs amb uns gruixos força superiors del estrictament necessari. Una possible via de millora seria la de profunditzar en les proves de resistència per tal d’optimitzar al màxim els gruixos que hagin de tenir els tubs i així estalviar el consum de material i rebaixar el pes final del conjunt. - Respecte a l’enllumenat, per simplificar el desenvolupament s’ha optat per una alimentació amb quatre piles CR2320. És una opció molt poc sostenible que hi hauria que revisar de cara a futures versions, podent-se substituir per una petita bateria recarregable amb USB o una alimentació per dinamo integrada en el boixí davanter, però aquesta darrera opció plantejaria certs problemes en l’ús tot-terreny. -Per últim, sens dubte una eina per a millorar el producte hagués estat el desenvolupament de prototips funcionals tant per el sistema d’enllumenat com per al quadre. La manca de recursos econòmics i de temps no ho ha permès però hagués estat una excel·lent estratègia per a la detecció d’errors en el model projectat i tria de solucions. 114 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT G.N.6 PAU MOLTÓ GRUP D-7011 8. CONCLUSIONS DEL PROJECTE Al llarg d’aquest treball s’ha dut a terme una tasca d’investigació profunda sobre el paradigma actual de mobilitat urbana en bicicleta, qui en son els actors, quins son els problemes que hi perceben i quina possible conciliació existeix entre l’ús dels desplaçaments i la pràctica esportiva. S’ha establert un protocol d’estudi per el qual s’han anat portant a terme un seguit de mètodes d’observació i investigació meticulosos que han servit per establir un llistat de requeriments del que extreure un brífing de proposta de solució. Definit el plec de requeriments en forma de brífing i sense perdre de vista les conclusions de tots i cadascun dels estudis d’observació i anàlisi, s’ha procedit al desenvolupament de la proposta considerant els aspectes més rellevants de l’enginyeria: conceptualització, ergonomia, antropometria, accessibilitat i usabilitat, selecció de materials i processos industrials... Aquest procés seqüencial i ordenat ha permès anar donant una forma cada cop més perfilada del que havia de ser la solució definitiva. Finalment s’ha projectat una proposta de solució al problema inicial, per la qual s’ha elaborat una descriptiva acurada tant a nivell de plànols normatius, com del seu especejament, aspecte estètic o la comprovació de la resistència de les seves seccions més febles. Si bé han quedat alguns punts amb un cert marge d’error desde el punt de vista de la sostenibilitat, el estalvi energètic i l’optimització de l’ús dels materials com queda reflectit en l’apartat 7 de consideracions de millora del producte, es considera que s’ha projectat una proposta de solució força completa. La solució desenvolupada, tot i incorporar elements d’innovació, s’ha projectat amb un marcat caràcter realista, sense perdre de vista en cap moment la seva industrialització i el rigor envers a totes les branques de l’enginyeria que s’han anat tractant, donant lloc a una proposta i memòria tècnica que suposen una base sòlida i ferma per a un desenvolupament industrial en fases posteriors. 115 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT G.N.6 PAU MOLTÓ GRUP D-7011 9. BIBLIOGRAFIA 9.1. LLIBRES Javier Peña Andrés. Selección de materiales en el proceso de diseño. Primera edición. Ediciones CPG, 2009 William D. Callister, Jr. Introducción a la ingeniería de materiales. Primera edición. Editorial Reverté, 2007. James F.Shackelford, William Alexander, Jun S.Park. Practical Handbook of Material Selection. Editorial CRC. Mikell P. Groover. Fundamentos de manufactura moderna: materiales, procesos y sistemas. Primera edición. Paco Navarro, Javier Rui-Wamba, Alex Fernández Camps, Oriol Altishench, Cristina García Bañuelos, Jordi Julià, Miguel Ángel Rui-Wamba. La ingeniería de la bicicleta. Primera edició. Madrid. Ediciones Esteyco, 2010. 9.2. NORMAS UNE-EN 14764:2005: Bicicletas de paseo, requisitos de seguridad y métodos de ensayo. Espanya: UNE, 2005 UNE-EN 14766:2006: Bicicletas de montaña, requisitos de seguridad y métodos de ensayo. Espanya: UNE, 2006 UNE 81425:1991: Principis ergonómics a considerar en el projecte de sistemes de treball. Espanya: UNE, 1991 116 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT G.N.6 PAU MOLTÓ GRUP D-7011 10. ANNEXOS 117 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT G.N.6 PAU MOLTÓ GRUP D-7011 10.1.ANNEX Nº1 – DATASHEET DE MATERIALS MARWEB http://www.matweb.com/ 10.1.1. ALUMINI 7005 118 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT G.N.6 PAU MOLTÓ GRUP D-7011 119 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT G.N.6 PAU MOLTÓ GRUP D-7011 10.1.2. PET 120 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT G.N.6 PAU MOLTÓ GRUP D-7011 121 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT G.N.6 PAU MOLTÓ GRUP D-7011 10.1.3. PMMA 122 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT G.N.6 PAU MOLTÓ GRUP D-7011 10.2.5. CORRETJA DENTADA Gates Carbon Drive Systems http://www.carbondrivesystems.com/ 129 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT G.N.6 PAU MOLTÓ GRUP D-7011 10.2.6. PLAT I PINYÓ Gates Carbon Drive Systems http://www.carbondrivesystems.com/ 130 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT G.N.6 PAU MOLTÓ GRUP D-7011 10.2.7. ALTRES COMPONENTS MANETES DE FRE 131 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT G.N.6 PAU MOLTÓ GRUP D-7011 COBERTES PONTS DE FRE V-BRAKE 132 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT G.N.6 PAU MOLTÓ GRUP D-7011 10.3.ANNEX Nº 3 – NORMATIVA D’ASSAJOS DE RESISTÈNCIA PER A QUADRE DE BICICLETA 133 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT G.N.6 PAU MOLTÓ GRUP D-7011 134 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT G.N.6 PAU MOLTÓ GRUP D-7011 135 TREBALL FINAL DE GRAU BICICLETA POLIVALENT G.N.6 PAU MOLTÓ GRUP D-7011 10.4.ANNEX Nº 4 – CARTA RAL DE COLORS DE PINTURES 136