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Abstract
Este proyecto consiste en, inicialmente, proponer una serie productos de fabricación industrial con el objetivo de de elegir uno, analizar su impacto medioambiental y finalmente, mediante estrategias de ecodiseño, minimizar su huella ecológica con la ayuda de software especializado. Dolcet Ribes, Joan; López Forniés, Ignacio
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Resumen Reducción del impacto medioambiental de un producto de fabricación masiva mediante estrategias de ecodiseño RESUMEN Esteproyectodediseñosostenible,tienecomoprincipalobjetivoutilizarestrategias deecodiseñoconelfindereduciralmáximo el impacto medioambiental de un producto de fabricación masiva. Fase previa En una fase previa inicial, sebarajarándiferentesopciones.Acontinuación,ypartirdeunos parámetros, se elegirá una de ellas. En este caso el producto elegido ha sido el enchufe e interruptor eléctricos. 1. Fase de definición de producto En esta fase se describe el producto tanto en características funcionales como en componentes estructurales. Aquí también se encuentralamonografíatécnicaquepermiteanalizar componente por componente de todos los productos analizados. Dichos productos pertenecen a diferentes marcas que se pueden encontrarenelmercado.Lamonografíatécnicaeslabaseparaluegohacerelanálisisde impacto medioambiental en la siguiente fase. 2. Fase de análisis de producto Enestafasesedesarrollarántodoslosanálisis de impacto medioambiental. Primero se realizarán,graciasalosdatosobtenidosdelamonografíatécnica,losanálisisconelprograma ECO-itconelprincipalobjetivode encontrar el producto con la menor huella de carbono. Posteriormente, el producto con menor impactomedioambiental,semodelaráen3Dyse analizaráconelmódulodesostenibilidadde SolidWorks.Másadelante,estonospermitirá compararelproductoanalizadoconelnuevo productoquesediseñaráydesarrollará. 3. Diseño y Desarrollo del nuevo producto En esta fase se desarrolla el nuevo diseño de producto. Inicialmente se realizará una fase creativaparaintentarencontrarnuevasideas pero sin perder de vista que el principal objetivo del proyecto es el diseñar un produc- to con el mínimo impacto medioambiental y queademásexistenunasfuertesrestricciones normativas.Posteriormentesedecidellevara cabodosalternativasposibles.Laprimeracon el menor impacto medioambiental posible y la segunda, que incluya alguna mejora respec- tolosproductosyaexistentesenelmercado. Ambas alternativas serán desarrolladas, estudiadas y comparadas con el producto de la competencia con la menor huella ecológica y sesacaránunasconclusiones.
0. Fase previa .................................................. Obje vos del proyecto ............................................................. Fases del proyecto .................................................................... Posibilidades ............................................................................ 1. Defi nición del producto ............................... El Producto ............................................................................... Caracterís cas del producto ..................................................... 2. Análisis de producto .................................... Introducción ............................................................................. Análisis Eco-it ........................................................................... Obje vos .................................................................................. Conclusiones ............................................................................ Análisis SolidWorks .................................................................. Obje vos .................................................................................. Resultados del estudio ............................................................. Conclusiones ............................................................................ 3. Diseño y Desarrollo del nuevo producto ...... Especifi caciones de diseño ....................................................... Alterna vas conceptuales ........................................................ Concepto 1 ............................................................................... Concepto 2 ............................................................................... Concepto 3 ............................................................................... Valoración ponderada .............................................................. Conclusiones ............................................................................ Desarrollo conceptual .............................................................. Elección de estrategias según la rueda DfE .............................. Estrategias e ideas .................................................................... Nuevo diseño ........................................................................... Alterna va más sostenible ....................................................... Alterna va an -energía vampirizada ....................................... Concepto de energía vampirizada ............................................ Funcionamiento ....................................................................... 3 4 5 6 7 7 8 10 10 11 12 13 15 16 17 18 19 19 20 21 22 23 24 23 26 28 29 31 32 33 34 35 Contenido de este proyecto Contenido de este proyecto
Análisis de impacto medioambiental ....................................... Análisis mecánico ..................................................................... Imágenes renderizadas ............................................................ Bibliogra a ............................................................................... 36 38 39 41 Contenido de este proyecto
3 0. Fase previa 0. Fase previa En esta fase se describirá en que consiste este proyecto y que fases va a contener. ¿En que consiste este proyecto? Este proyecto consiste en, inicialmente, proponer una serie productos de fabricación industrial con el obje vo de elegir uno, analizar su impacto medioambiental y fi nalmente, mediante estrategias de ecodiseño, minimizar su huella ecológica con la ayuda de so ware especializado. ¿Qué es el diseño sostenible? En poco empo, el diseño sostenible será un factor tan decisivo como lo son hoy en día la calidad, el empo de salida al mercado o los costes. Elegir los productos en función de su huella de carbono será igual de importante que la propia validación del diseño. La herramienta más importante en el diseño medioambientalmente sostenible es la LCA o evaluación de ciclo de vida del producto. Este análisis proporciona información necesaria para tomar las decisiones más adecuadas y respetuosas con el medio ambiente a lo largo de todo el proceso de diseño de un producto. No obstante, cabe remarcar que el diseño sostenible debe ir acompañado también de una nueva conciencia social, una conciencia consciente de la importancia de la preservación del medio ambiente. Esta es, quizás, la época de la historia de la humanidad, en la que el hombre cree estar más desvinculado de la Naturaleza; nada más lejos de la realidad. La actual huella ecológica del ser humano en el planeta es muy superior a la normal, es decir, que de seguir con este ritmo, la humanidad ex nguirá todos los recursos del planeta. ¿Qué es signifi ca el concepto de huella ecológica? Es la porción o el área de erra y agua ecológicamente produc vos (cul vos, pastos, bosques o ecosistemas acuá cos) (e idealmente también el volumen de aire), necesarios para generar recursos y además para asimilar los residuos producidos por una población determinada. Referencias a los anexos Análisis de impacto medioambiental. Introducción. Pág. 184 Glosario. Pág. 102 Bibliograİ a. Conceptos que se deben conocer. Pág. 252 i
4 El principal obje vo que ene el proyecto es el de aplicar, en el diseño o rediseño de un producto, unas estrategias de ecodiseño determinadas para reducir su impacto medioambiental. Otro obje vo claro e importante que persigue el proyecto es demostrar que las estrategias de ecodiseño u lizadas son una verdadera herramienta ú l para las empresas, las cuales enen que ver en ellas, no solamente un recurso publicitario que con el empo caducará como cualquier tendencia o moda, sino también una forma de contribuir a mejorar las condiciones sociales. Sin olvidar lo más importante para cualquier empresa, la rentabilidad económica de sus productos, ya que dichas estrategias permiten op mizar todos los parámetros que rodean el ciclo de vida de cualquier producto como los procesos de fabricación, la distribución, etc.. Un obje vo importante de este proyecto también es mostrar al consumidor la importancia de comprar de una forma consciente y sostenible. El consumidor es responsable de sus compras, y debe entender que cuando se adquiere un producto, indirectamente se esta “votando” una forma de actuar por parte de las empresas. Se debe realizar un consumo maduro, pidiendo toda la información posible del producto para así conocer mejor las polí cas de la empresa encargada de su diseño, fabricación y distribución. ¿Dónde se ha fabricado?, ¿con qué materiales? ¿Qué impacto medioambiental ene? ¿Qué se va hacer con él una vez se haya terminado su vida ú l? son preguntas que se deben plantear a las empresas. Una compra, es un voto a favor de una forma de hacer las cosas. 0. Fase previa - Obje vos del proyecto Obje vos del proyecto Desarrollo de nuevos conceptos Op mización Op mización del uso del material Op mización de la producción Op mización de la distribución Reducción del impacto en el uso Op mización de los sistemas de eliminación 1 2 3 45 6 7
5 0. Fase previa - Fases del proyecto Fases del proyecto Estas son las 4 fases principales que posee el proyecto. Dentro de éstas existen múl ples subfases que enmarcarán diferentes temas relacionados. 4. Planos técnicos En este apartado se encuentran todos los planos técnicos de las dos alterna vas desarrolladas. 1. Defi nición del producto En este capítulo del proyecto se realizará un estudio detallado del mercado y todas las posibilidades que podemos encontrar en él. 2. Análisis de producto En este apartado se realizará el análisis de los productos objeto de estudio e incluirá la monogra a técnica y los análisis de impacto medioambiental. t ado se realizar á el s ob j eto de estudi o é cnica y los an á lis i n t al . En e l os p m o n med e ste apar t p roducto s n o g ra a t é d i oa m b i en á lisis de ncluirá la á la e impactoe impactoe impacto an á o e i is de de s de 3. Diseño y Desarrollo del nuevo producto En esta fase entraremos de lleno en el diseño y desarrollo de un nuevo producto con un menor impacto medioambiental pero que también aporte unos claros benefi cios al empresario encargado de la fabricación, distribución y venta del producto.
6 0. Fase previa - Posibilidades Posibilidades En un principio se proponen una serie de productos suscep bles de ser escogidos. Dichos objetos deben poseer unas caracterís- cas determinadas que a la vez sirvan como criterios de selección. Se ha realizado una lista de posibles objetos ha elegir. Cada uno se valorará según una letra: A si es Apto, D si es Dudoso y N si No es apto. Referencias a los anexos Posibilidades. Pág. 10 i
7 1. Defi nición del producto - El Producto 1. Defi nición del producto El Producto Después de contemplar las diferentes posibilidades se elige el enchufe e interruptor eléctricos. En este apartado vamos a defi nir las caracterís cas del producto en el cual se centrará este proyecto. Dichas defi niciones son importantes para comprender mejor el producto. En esta fase encontraremos las siguientes subfases: • Defi niciones: Se defi nen conceptos clave del producto como tal. Enchufe, Toma y Interruptor. • Defi niciones técnicas: Se defi nen conceptos más técnicos y que corresponden con partes del producto. Estas defi niciones se encuentran la norma UNE 20315 1-1. • Norma va: Recopilatorio de los datos más importantes después de leer la norma va rela va al producto en cues ón. Todos los documentos norma vos se pueden encontrar en el CD adjunto. Referencias a los anexos El Producto. Pág. 14 - 15 NormaƟ va. Pág. 18 - 22 i
14 2. Análisis de producto - Análisis ECO-it • El producto con el menor impacto medioambiental es el de la marca Schneider. La causa más importante que ha hecho que este producto tenga una huella de carbono inferior a la de sus compe dores es que gran parte del producto está fabricado en ABS, uno de los materiales plás cos con menor impac- to. Además, el componente más grande del producto es el embellecedor y está totalmente fabricado en este material. • Otro factor que ha hecho que el producto Schneider sea el que posea el menor impacto medioambiental a sido que ene menos piezas que sus compe dores y un claro ejemplo de esto es que en el caso del interruptor, marco y caja de interruptor están unidos en una misma pieza con lo que se puede fabricar con un mismo material, en un solo procedimiento de inyección y con un solo molde. Ranking de los productos clasifi cados según su impacto medioambiental total 1. Simon Alta Gama: 1.8 kg CO2eq 2. Simon 75: 1.5 kg CO2eq 3. Simon 27: 1.5 kg CO2eq 4. Niessen: 1.4 kg CO2eq 5. Eunea Merlin Gerin: 1.3 kg CO2eq 6. Legrand 30: 1 kg CO2eq 7. Schneider: 850 g CO2eq Ranking de los productos clasifi cados según su impacto medioambiental en producción 1. Simon Alta Gama: 1.7 kg CO2eq 2. Simon 75: 1.4 kg CO2eq 3. Simon 27: 1.3 kg CO2eq 4. Niessen: 1.3 kg CO2eq 5. Eunea Merlin Gerin: 1 kg CO2eq 6. Legrand 30: 932 g CO2eq 7. Schneider: 743 g CO2eq Ranking de los productos clasifi cados según su impacto medioambiental en eliminación 1. Eunea Merlin Gerin: 0.28 kg CO2eq 2. Simon 75: 0.13 kg CO2eq 3. Niessen: 0.12 kg CO2eq 4. Simon 27: 0.11 kg CO2eq 5. Schneider: 107 g CO2eq 6. Legrand 30: 104 g CO2eq 7. Simon Alta Gama: 0.095 kg CO2eq Referencias a los anexos Conclusiones. Pág. 96 - 98 i
15 Análisis SolidWorks 2. Análisis de producto - Análisis SolidWorks Con la ayuda del módulo de sostenibilidad de SolidWorks se ob ene valiosa información sobre el impacto medioambiental del producto en cues ón. El siguiente esquema muestra las diferentes fases del estudio. Huella de carbono Energia total consumida Acidifi cación atomsferica Eutrofi zación del agua PRODUCTO MODELADO Huella de carbono Estudio de sostenibilidad Piezas Conjunto entero Energia total consumida Acidifi cación atomsferica Eutrofi zación del agua C O N C L U S I O N E S
16 Obje vos 2. Análisis de producto - Análisis SolidWorks Una vez realizado el análisis de todos los productos con Eco-it, se ha concluido que el producto con el menor impacto medioambiental es el de la marca Schneider. A con nuación se realizará el análisis del producto Schneider a través del módulo de sostenibilidad del programa SolidWorks. Primero se modelará el producto en 3D para posteriormente analizarlo y saber el impacto medioambiental de cada una de sus piezas. El objeƟ vo de los análisis es averiguar de una forma más precisa el impacto medioambiental del producto para luego poder compararlo con el nuevo diseño en fases posteriores. En el programa se deben introducir una serie de parámetros para cada pieza que conforma el conjunto producto. Se debe especifi car el material con el que está fabricado, el proceso de fabricación u lizado, el con nente en el que se fabricará y se u lizará, cómo se transportará y cuantos km viajará, etc.. Primero se realizará un estudio del producto entero y luego otro de cada pieza. Se u lizarán grafi cos explica vos para realizar el informe y posteriormente se sacarán conclusiones. Es necesario especifi car que la masa de los componentes modelados en SolidWorks no coincide con la de los reales, lo que se achaca a un defecto del programa ya que las dimensiones y el material introducido en él son los mismos que en la realidad. Todas las aclaraciones sobre el análisis se encuentran en el propio apartado en los anexos. Referencias a los anexos Análisis SolidWorks. Pág. 100 - 102 i
17 Resultados del estudio 2. Análisis de producto - Análisis SolidWorks Una vez realizado el análisis de todos los productos con Eco-it, se ha concluido que el producto con el menor impacto medioambiental es el de la marca Schneider. A con nuación se realizará el análisis del producto Schneider a través del módulo de sostenibilidad del programa SolidWorks. Primero se modelará el producto en 3D para posteriormente analizarlo y saber el impacto medioambiental de cada una de sus piezas. El objeƟ vo de los análisis es averiguar de una forma más precisa el impacto medioambiental del producto para luego poder compararlo con el nuevo diseño en fases posteriores. En el programa se deben introducir una serie de parámetros para cada pieza que conforma el conjunto producto. Se debe especifi car el material con el que está fabricado, el proceso de fabricación u lizado, el con nente en el que se fabricará y se u lizará, cómo se transportará y cuantos km viajará, etc.. Primero se realizará un estudio del producto entero y luego otro de cada pieza. Se u lizarán grafi cos explica vos para realizar el informe y posteriormente se sacarán conclusiones. Es necesario especifi car que la masa de los componentes modelados en SolidWorks no coincide con la de los reales, lo que se achaca a un defecto del programa ya que las dimensiones y el material introducido en él son los mismos que en la realidad. Todas las aclaraciones sobre el análisis se encuentran en el propio apartado en los anexos. A con nuación se muestran unos ejemplos de gráfi cos que se van a u lizar para analizar todas las piezas y componentes del producto Schneider. Referencias a los anexos Resultados del estudio. Pág. 103 - 125 i
18 Conclusiones 2. Análisis de producto - Análisis SolidWorks Después de realizar los análisis de las diferentes piezas con el módulo de sostenibilidad de SolidWorks se sacarán una serie de conclusiones. • Reiteramos que el Nailon 101 o Poliamida es el material con el impacto medioambiental más elevado. Se debe evitar la u lización de este material si existe un sus tu vo en cuan- to a las propiedades que requiera la pieza. Se pueden consultar las propiedades de este material en la siguiente página Web: hƩ p://www. goodfellow.com/S/Poliamida-Nilon-6,-6.html • En cuanto a los procesos industriales resulta di cil sus tuir alguno de ellos ya que, sobretodo en la fabricación de piezas de plás co, el método más rentable para fabricar piezas de forma masiva es el moldeo por inyección. En este proceso existen otros parámetros infl uyentes como las caracterís cas del molde o las máquinas de inyección, no obstante tales parámetros no se pueden valorar con el programa u lizado. • El transporte es el parámetro con el menor impacto medioambiental ya que se ha supues- to que el producto se fabrica y se u liza en Europa. • En los componentes metálicos, se puede observar que el impacto medioambiental del material no es tan grande como el de la fabricación. En la fabricación de los componentes metálicos se u lizan 2.7 kWh/lbs en energía eléctrica y 6400 BTU/lbs en gas natural. En la las piezas de plás co solamente se u lizan 1.8 kWh/lbs en energía eléctrica. No obstante la huella ecológica del acero es bastante más pequeña que la de cualquier plás co; 0.428 CO2eq. • La tercera pieza con un impacto medioambiental mayor es el embellecedor doble que coincide con el componente más pesado. Así que medidas como reducir el espesor de las piezas o u lizar materiales de menor densidad también pueden reducir el impacto medioambiental de la pieza. • La reducción o la combinación de algunas piezas en una sola es una buena estratégica también para reducir la huella ecológica del producto. Un claro ejemplo de combinación de dos piezas en un único componente, es la pieza del interruptor Schneider que combina la caja donde se encuentran las partes ac vas del interruptor, con el marco.
19 3. Diseño y Desarrollo del nuevo producto - Especifi caciones de diseño 3. Diseño y Desarrollo del nuevo producto Especifi caciones de diseño Las especifi caciones determinarán las principales caracterís cas del producto. Las especifi caciones crí cas son de obligado cumplimien- to mientras que las deseables no son de obligado cumplimiento pero se intentarán llevar a cabo. CríƟ cas • El producto debe cumplir las restric vas norma vas que existen y que infl uyen en su diseño, producción y uso. • El nuevo producto debe reducir el impacto medioambiental del objeto analizado anteriormente ya sea directa o indirectamente. • Esté camente debe diferenciarse del resto de su competencia. No obstante, en este proyecto, se priorizan otros factores antes que el componente esté co del producto. • En el diseño de este producto se ene que tener en cuenta la seguridad del usuario sobre cualquier otro factor. • Se debe especifi car sobre que partes del producto se va a centrar la reducción del impacto medioambiental del producto. Deseables • El producto debería incluir algún po de innovación respeto la competencia. • Deberían exis r varias alterna vas del producto fi nal, por ejemplo, una que fuera lo más respetuosa con el medio ambiente y otra que aportara algún po de innovación sobre el res- to de productos del mercado pero con el mínimo impacto medioambiental. • El montaje del producto debería ser lo mas simple posible para que el instalador sea capaz de instalar el producto lo más rápido y cómodamente posible. Con tal fi n, el sus tuir la tornillería por anclajes con ajuste supondría un gran avance en este aspecto.
20 Alterna vas conceptuales Una vez realizados los análisis con ECO- it y el módulo de sostenibilidad SolidWorks, se u lizarán las conclusiones obtenidas para realizar un proceso de conceptualización. Inicialmente se realizarán una serie de procesos crea vos que permitan encontrar nuevas ideas para nuevos diseños o rediseños de producto pero sin perder de vista el obje vo principal de este proyecto, un producto que posea el mínimo impacto medioambiental. El producto de la marca Schneider es el que posee el menor impacto medioambiental, así que el nuevo producto que se vaya a diseñar se comparará con éste con el obje vo de reducir al máximo el impacto medioambiental. Se propondrán una serie de alterna vas iniciales que posteriormente se analizarán y se valorarán según una tabla ponderada. En la tabla aparecerán una serie de parámetros que serán valorados y fi nalmente puntuados. El que obtenga la mejor puntuación será el concepto a desarrollar. Posteriormente el producto fi nal será analizado con el módulo de sostenibilidad de Solid- Works y comparado con el producto Schneider. Es necesario comentar que este producto esta fuertemente restringido por la gran can dad de norma vas que lo defi nen, lo cual limita en gran medida los posibles nuevos diseños que puedan surgir de las fases crea vas. Procesos creaƟ vos Se han realizado una serie de procesos crea- vos para intentar encontrar nuevas ideas aplicables a productos nuevos o ya existentes en forma de rediseño. Una de las técnicas empleadas se llamada “Palabras emparejadas” y consiste en escribir dos palabras cualquiera en una hoja y relacionar esas dos palabras con lo que se esta buscando. En este caso las palabras elegidas han sido BRAZO y RATA, y estas son algunas de las ideas primarias que han surgido. Referencias a los anexos Fase creaƟ va. Pág. 130 - 131 i 3. Diseño y Desarrollo del nuevo producto - Alterna vas conceptuales
21 Concepto 1 El primer concepto consiste en llevar a cabo una serie de medidas en el rediseño del producto para reducir su impacto medioambiental. El producto tendría la misma estructura y funcionalidad que cualquier producto ya existente en el mercado, y gracias a la aplicación de una serie de estrategias de ecodiseño, se reducirá el impacto medioambiental del producto y benefi ciará al fabricante y distribuidor al reducir los costes de fabricación. Las diferentes estrategias que se pueden llevar a cabo aparecen en la descripción de los anexos. Una de las estrategias que posiblemente se lleven a cabo es la combinación de piezas. En el siguiente esquema se muestra en que consiste. Ventajas • La inversión en infraestructura por parte del fabricante es muy baja ya que se trata de un rediseño por lo que el producto estructuralmente es similar al producto existente. • Supone una inversión de poco riesgo para la empresa ya que el producto rediseñado ya tendrá su lugar en el mercado dejado por su antecesor. 3. Diseño y Desarrollo del nuevo producto - Concepto 1 Referencias a los anexos Concepto 1. Pág. 132 - 133 i
22 Concepto 2 3. Diseño y Desarrollo del nuevo producto - Concepto 2 La siguiente idea va orientada a entornos donde no se dispone de enchufes eléctricos sufi cientes para cubrir la demanda que pueda haber, como grandes naves industriales, eventos como LAN party, recintos feriales, etc.. Consiste en un caja que contendría enchufes eléctricos. La caja estaría conectada al suministro eléctrico y mediante una bobina de cable interno podría moverse una determinada distancia. El lugar donde debería colocarse la caja sería un punto que quedara a media distancia de los diferentes usuarios que requieran de un enchufe, y a par r de allí, cada usuario podría coger un enchufe de la caja y llevárselo hacia su puesto mediante alargos más pequeños que se encontrarían también dentro de la propia caja y que cada uno tendría su propia bobina de cable. Con este concepto se pretende aportar un mayor grado de funcionalidad y comodidad a los usuarios que requieran de suministro eléctrico en una zona o espacio donde no lo haya. Ventajas • Sus tuiría funcionalmente a los alargos convencionales los cuales pueden llevarse hasta un punto lejano desde el enchufe de suministro, pero una vez allí, son los usuarios los que deben acercarse con otros alargos para que el suministro eléctrico llegue hasta sus puestos. • Supondría una reducción de disposi vos a usar ya que el sistema requiere de menos disposi vos iguales para llegar al usuario. El producto tendría la función de un doble alargo eléctrico. Referencias a los anexos Concepto 2. Pág. 134 - 135 i
23 Concepto 3 3. Diseño y Desarrollo del nuevo producto - Concepto 3 Esta alterna va consiste en diseñar un enchufe eléctrico que tenga la función también de alargo o regleta eléctrica. Su uso va enfocado tanto a interiores (mesas de trabajo, ofi cinas, bibliotecas, talleres, almacenes, garajes, etc.) como exteriores (jardines, talleres exteriores, terrazas, etc.) para abastecer al usuario a una corta o media distancia. Se debe tener claro que el obje vo principal de este proyecto es hacer un producto con el menor impacto medioambiental posible, así que el producto deberá cumplir una serie de especifi caciones de diseño buscando ese fi n. La idea de la que se parte inicialmente es un enchufe de po empotrado y que el propio usuario pueda sacar, con seguridad, y llevarlo hasta una distancia determinada. Este producto intentaría solucionar los problemas que supone un enchufe demasiado lejos y tener que recorrer a una regleta para salvar esa distancia. Ventajas • Se minimiza el uso de regletas y los problemas que conllevan de espacio, ya que muchas veces la regletas se u lizan a modo de alargo también u lizando solamente uno de los múl- ples enchufes que poseen. Las regletas suponen una moles a para el usuario al andar ya que siempre están por el suelo. la regletas se u lizan a modo de a ié n u liz a n do o s s s s s s ol o ol ol ol o o am a a a a am am m en en en n n n e n te te te te te te e e u u u u u n o de l os enchu fe e e e e s s s s s s s que poseen. Las re e e e gl g g g g g g etas s u na mo mo mo mo o mo m l es a para e l u su su ar ar r io io io a l l l l an d i em m m m m p p pr p p e est á n por el s s u ue ue ue e ue u lo . Bobina de cable Referencias a los anexos Concepto 3. Pág. 137 - 138 i
30 3. Diseño y Desarrollo del nuevo producto - Desarrollo conceptual Estrategias e ideas Op mización del uso del material Op mizar las funciones Integrar las funciones del producto Mantenimiento y reparaciones fáciles Estructura modular Materiales con más bajo contenido/uso energé co Reducir el uso de materiales Materiales reciclables Materiales más limpios y menos contaminantes Op mización de producto Integrar funciones de varias piezas en una de sola Aunque el producto ya ene una estructura muy modulada intentar mejorarla Mejorar las funciones que ya hace el producto Facilitar el montaje y desmontaje del producto con el fi n de que la reparación y mantenimiento sean fáciles y rápidos U lizar materiales con el menor impacto medioambiental posible U lizar materiales los cuales requieran de la mínima energía posible para procesarlos U lizar materiales que posteriormente a la vida ú l del produc- to se puedan recilar U lizar la mínima can dad posible de materiales
31 3. Diseño y Desarrollo del nuevo producto - Desarrollo conceptual Nuevo diseño A con nuación de describirá el nuevo producto diseñado. Como se ha dicho con anterioridad, se ha diseñado un producto lo más sostenible posible, es decir, un producto que posee la menor huella ecológico tomando como referencia los productos analizados en fases posteriores. No obstante también se diseñado una alternaƟ va a este producto que aporte una mejora innovadora respecto los productos de la competencia. La mejora, irá se ha enfocado al usuario, y al tratarse de enchufes eléctricos, se ha incluido un disposi vo con la función de indicar si el aparato conectado al enchufe está consumiendo energía o no y permi endo además desconectar el enchufe eléctrico cortando la corriente. De esta forma se pretende ayudar al usuario a darse cuenta de la electricidad que se desperdicia con algunos electrodomés cos enchufados permanentemente y concienciarlo de un uso racional y sostenible de la energía eléctrica. Conjunto con mínimo impacto medioambiental Enchufe con disposiƟ vo implementado
32 3. Diseño y Desarrollo del nuevo producto - Desarrollo conceptual Alterna va más sostenible Esta alterna va supone una reducción del impacto medioambiental más importante. Se han aplicado varias estrategias para conseguir el obje vo de minimizar la huella ecológica. • Sus tuir los materiales con más impacto medioambiental por otros con menor impac- to. • Intentar combinar algunas piezas que puedan ser agrupadas según su funcionalidad. Con esto se consigue reducir costes de fabricación al disminuir la can dad de moldes de inyección i la energía empleada en la producción. • Reducción de espesores y tamaños de las piezas para reducir su masa. De esta forma se reduce la can dad de material empleado para la fabricación de los componentes. En los anexos se puede consultar la descripción de todo el proceso de diseño desarrollo de esta alterna va así como también su análisis estructural. Referencias a los anexos AlternaƟ va más sostenible. Pág. 149 - 163 i
33 3. Diseño y Desarrollo del nuevo producto - Desarrollo conceptual Alterna va an -energía vampirizada Esta alterna va incorpora un sistema mecánico muy simple para eliminar la energía vampirizada que provocan los modos Standby de muchos electrodomés cos. El sistema posee un LED en la parte superior derecha del enchufe que permite a simple vista saber si el aparato eléctrico conectado a él está consumiendo energía o no. El usuario puede desconectar totalmente el paso de corriente por el enchufe deslizando el botón que se encuentra en la parte inferior del LED hacia abajo. En las fases posteriores se estudiará el impac- to medioambiental de esta alterna va, teniendo en cuenta que tanto el interruptor como el enchufe irán con un embellecedor diferente, ya que el sistema de bloqueo de corriente implementado en el enchufe requiere de un embellecedor especial. En los anexos se puede consultar la descripción de todo el proceso de diseño desarrollo de esta alterna va así como también su análisis estructural, montaje, etc. Referencias a los anexos AlternaƟ va anƟ -energía vampirizada. Pág. 164 - 181 i
34 3. Diseño y Desarrollo del nuevo producto - Desarrollo conceptual Concepto de energía vampirizada Incluso cuando los aparatos eléctricos domés cos están apagados, muchos de ellos siguen consumiendo energía eléctrica. Electrodomés cos como el microondas o los televisores enen un modo ac vo (como el reloj del microondas) y/o pasivo (como el modo de grabación del un televisor) de Standby. Se calcula que la energía vampirizada supone el 10% de la factura eléctrica. Por esta razón se ha considerado que puede resultar ú l implementar un sistema que ayude al usuario a controlar este desperdicio energé co. Esto también se considera una estratégia de ecodiseño.
35 3. Diseño y Desarrollo del nuevo producto - Desarrollo conceptual Funcionamiento En este apartado se explicará el funcionamiento del sistema de bloqueo de corriente de la alterna va an -energía vampirizada. BLOQUEO INACTIVO Q U E E O O I I N N A A C C T T I V El deslizador se encuentra en la parte suz a d d do d d d d d d r se encue n nt nt nt n nt t ra e e e e n la a a p perior y los bornes hembra hacen contac- y l l l l l l l os b b b or or or o or or or ne n n s he e e e e e e m mb m b mb mb b ra h ac en en n e e n n n to con los elementos ac vos del enchufe y os s s s s s s s e le me me me me m nt nt nt nt nt nt n o o os os os os os a a a a c vos d e e el e e e e e e e e n los contactos del LED. La corriente circula. t ac c c c c c c c to s de l LE LE LE LE LE D. L a co rr rr rr ie ie ie e e e e e e e n n nt n n n n e El diodo LED permanece encendido. o L ED D D D D D D D D D D D D D p p p ermane ce e e e e e e nc c c c c c c c c c e e en e e did BLOQUEO ACTIVO OQ U E E O O A A C C C T T I I V V O El deslizador se mueve hasta la parte in- i za a a a a a a a a a a dor se se se se s m m m m m m m m m m m ue ue ue ue ue ue u e e e ue v ve e e e e e e h asta l l a a a a a a a a a a ferior y los bornes hembra dejan de hacer y l l l l l l l l os bor ne e e e e e e e e e e s s s s s s he h h h m m mb m m m m m m m m ra d ej a an n n n n n n n contacto con los elementos ac vos del en- to o o o o o o o o o o co n l o os os os os o o s os s s e le e e e e e e me m m m m m nt nt t t t nt nt t nt os o o o o o o o a c c c c c c v v v v v v v v o chufe y los contactos del LED. La corriente y lo lo lo l o o o o o o s co co co co co co co co o o o c n n nt ac ac c ac ac c ac tos de de d de d de l l l l l LE E D D. D L L L L L L L a se bloquea. El diodo LED se apaga. q u ea a a a a a a a a a . . . . . . . El d d d d d d d iodo L ED D s e e e e e e e e e e a ap a g a
36 3. Diseño y Desarrollo del nuevo producto - Desarrollo conceptual Análisis de impacto medioambiental AlternaƟ va 1 Con el módulo de sostenibilidad de SolidWorks se ha realizado el análisis del ciclo de vida de las dos alterna vas. En los anexos se detalla el impacto medioambiental de la Alterna va 1 que es la que posee un menor impac- to. Según los resultados, se ha obtenido una reducción sustancial en todos los factores de impacto medioambiental. Referencias a los anexos Análisis de impacto medioambiental. Pág. 184 - 187 Pieza a pieza. Pág. 191 - 235 i Total energía consumida en MJ Total eutrofi zación del agua en Kg PO4 Total acidifi cación atmosférica en Kg SO2 Nueva alterna va 0.0038 Total huella ecológica en Kg CO2 0.00027170.916 0.00490.00039201.2 - 22.44%- 30.76%- 15%- 23.67% Producto Schneider Diferencia en %
37 3. Diseño y Desarrollo del nuevo producto - Desarrollo conceptual AlternaƟ va 2 Claramente esta alterna va no supone una reducción directa del impacto medioambiental. Las causa de esto, es que el segundo conjunto ene diversas piezas más. No obstante es justo decir que de los productos del mercado analizados sería, en Kg CO2, el segundo con menor impacto medioambiental por detrás del producto Schneider. No obstante, el sistema de bloqueo de la corriente eléctrica supone un ahorro de energía sustancial, con lo que indirectamente, a cortomedio plazo, el impacto medioambiental se compensa. Compensación de energía 1 Kw·h = 3.6 MJ Según la tabla de energía vampirizada, el modo ac vo Standby de un TV plasma, consume al año 1452.4 Kw·h. Si con unas previsiones no op mistas, el sistema de bloqueo consigue ahorrar el 50% de esa energía, es decir, 726.2 Kw·h al año, eso supone 2614.32 MJ. En conclusión, un enchufe para el cual se han consumido 26 MJ en su fabricación, consigue que el consumidor ahorre 100 veces más de energía y 60€ anualmente. Total energía consumida en MJ Total eutrofi zación del agua en Kg PO4 Total acidifi cación atmosférica en Kg SO2 Nueva alterna va 0.0068 Total huella ecológica en Kg CO2 0.00027261.4 0.00490.00046201.2 + 38.77%+ 58.69%+ 30%+ 16.66% Producto Schneider Diferencia en % Referencias a los anexos Análisis de impacto medioambiental. Pág. 188 - 190 Pieza a pieza. Pág. 191 - 235 i
38 3. Diseño y Desarrollo del nuevo producto - Desarrollo conceptual Análisis mecánico Se van a realizar una serie de exámenes mecánicos de las piezas más crí cas. Los análisis se realizarán sobre el Marco de plásƟ - co para el enchufe y los anclajes de la Caja de conexión. Dichas piezas son las que soportan los esfuerzos de inserción y extracción de la clavija macho. Referencias a los anexos Análisis mecánico. Pág. 236 - 243 i
39 3. Diseño y Desarrollo del nuevo producto - Desarrollo conceptual Imágenes renderizadas