Establecimiento de la necesidad.
El presente proyecto se desarrolla bajo el incentivo de creer una máquina que sirva de lavadora y secadora de ropa, que permita su clasificación y regulación de los ciclos de limpieza según sea el tipo de ropa, y que permita un máximo rendimiento con el mínimo consumo de recursos durante su funcionamiento. La máquina tiene que cumplir con los siguientes requisitos: seguridad para el usuario, no contaminar el medio, que sea de fácil instalación y uso dentro de una habitación, y garantizar el buen funcionamiento continúo de la misma por cuatro años.
El presente proyecto se desarrolla bajo el incentivo de creer una máquina que sirva de lavadora y secadora de ropa, que permita su clasificación y regulación de los ciclos de limpieza según sea el tipo de ropa, y que permita un máximo rendimiento con el mínimo consumo de recursos durante su funcionamiento. La máquina tiene que cumplir con los siguientes requisitos: seguridad para el usuario, no contaminar el medio, que sea de fácil instalación y uso dentro de una habitación, y garantizar el buen funcionamiento continúo de la misma por cuatro años.
Especificaciones
técnicas.
Funcionales:
· Peso máximo: 250
kg, cargas de ropa de máximo 10 kg.
· Dimensiones: 1 m
de largo por 1 m de ancho por 1,9 m de alto.
· Consumo:
Potencia 2,5 kW.
Corriente
2 amperios.
Voltaje
240 V.
· Potencia
entregada: 8 hp.
· Tipo de
operación: Automática.
·
Caudal
requerido: El suministrado por cualquier casa o apartamento.
Condiciones
de ambiente y entorno:
· Temperatura:
Opera con una temperatura ambiental de entre 10 y 40 °C, y el equipo no aumenta
más de cinco grados su temperatura durante su funcionamiento debido al sistema
de refrigeración.
· Humedad: Ésta no
le afecta en lo más mínimo ya que la misma está diseñada para trabajar bajo
condiciones de elevada humedad (Cuartos de lavandería).
· Higiene y
atmósfera: El equipo es muy limpio. La lavadora tiene su propio sistema de
filtrado de agua antes de dejarla ir por el drenaje y las pelusas quedan en un
filtro el cual es fácilmente limpiable por cualquier persona.
· Sustancias
corrosivas: Es importante mencionar que este tipo de sustancias deben
mantenerse alejadas del equipo puesto que la pintura de la lavadora debe
mantenerse en las mejores condiciones porque es ésta la encargada de aislar las
altas temperaturas que se producen durante los procesos de lavado y secado.
· Espacio físico y
entorno: El equipo está diseñado para uso doméstico.
· Fabricación: La
lavadora se construye en partes y luego se ensambla.
· Almacenaje: Se
almacena en cajas y no se pueden apilar una encima de la otra.
·
Transporte:
Se requiere una camioneta con cajón como mínimo para llevarla.
Usuario:
· Tipo de usuario:
Hombre y mujeres mayores de 15 años.
·
Interfaz
hombre-máquina: De contacto directo, es imprescindible el operador para el
arranque inicial,
Interfaces:
· De uso
inmediato.
·
Se
requiere de una toma de corriente, una tubería de agua y un desagüe.
Vida
de servicio:
· Vida del
producto: Hasta 5 años con mantenimiento.
· Intensidad de
uso: Hasta 3 ciclos completos de lavado diarios, diariamente.
Mantenimiento:
· Se debe realizar
un mantenimiento periódico cada 6 meses para revisar rodamientos, niveles de
aceite, de refrigerante, entre otros.
· Cualquier
persona, preferiblemente un técnico, puede realizar las labores de chequeo
periódicas.
·
No
hay necesidad de traslado para realizar el chequeo, alguna reparación sencilla
o cambio de repuesto.
Costo
del producto:
· La máquina posee
muchos elementos costosos debido a la vida útil de los mismos, por otra parte,
la instalación y diseño de estos es muy especializada.
·
El
costo aproximado de la lavadora es de aproximadamente 35.000 Bs.
Transporte:
· Sin costo
alguno, el dispositivo puede trasladarse con una camioneta Pick-Up. Caso de no
tener una, con un servicio de mudanza se puede llevar, costo de este, 200 Bs.
·
El
embalaje se hace en una caja que tenga las dimensiones del equipo. En caso de
transportar en conteiner, se recomienda el no apilar una caja encima de la otra
ni acostar las mismas. Por la cantidad, las que quepan.
Tiraje:
·
1000
unidades iniciales para ver la reacción de los compradores.
Medios
de fabricación y procesos:
· Gran cantidad de
componentes se compran a otras compañías que los fabrican, tal es el caso de
los motores o los rodamientos.
· Sistemas de
alimentación con tuberías, tambor, carcasa, panel de control, perillas,
aislantes térmicos son diseñados y producidos en la fábrica.
· Los ensamblajes
son hechos en la misma empresa.
·
No
requiere de subcontrataciones.
Plazos
de entregas:
· El tiempo que se
tiene para el diseño del prototipo es de 12 semanas.
· Durante los
próximos 6 meses, con dos semanas de tolerancias, se deben fabricar las
primeras 100 unidades.
·
Después
de ese tiempo, deben entregarse 50 unidades cada dos meses y medio, con una
semana de tolerancia.
Normativa
y aspectos legales:
· El equipo se
apega a toda la normativa existente referente a este tipo de dispositivos de
lado.
·
El
equipo se diseño con el fin de optimizar el uso de recursos, así como también
el proporcionar la máxima seguridad posible para el usuario.
Competencia:
·
Se
espera como principal competidores los estudiantes de “metodología del diseño”
quienes están desarrollando el proyecto también. Más los productos ya
existentes en el mercado.
Documentación:
· Trae el manual
de uso.
· Trae el manual
de mantenimiento.
· Las
especificaciones técnicas vienen tanto en la caja como en el manual de uso.
· Cuanta con una
garantía de 1 año.
·
Los
planos de la máquina vienen incluidos en el manual de mantenimiento.
Venta
uso y retirada:
· El impacto sobre
el medio ambiente es mínimo puesto que se recicla tanto el agua como el jabón
utilizado en el proceso de lavado. El calor generado durante el proceso de
secado se encuentra lo más aislado posibles tanto para proteger el medio como
para optimizar el proceso.
· Las piezas
reciclables son en su gran mayoría lo que se denominaría chatarra, pero aún así
son piezas reciclables.
· No
utiliza materiales potencialmente peligrosos al final de su vida útil, tal
sería el caso de baterías.
Análisis funcional.
Diagrama de caja negra:
Diagrama de funciones:
Flujograma:
Búsqueda de información.
Investigación de patentes:
Patente 1:
Consta tanto de un método como de un aparato para medir la cantidad de detergente que se necesita para lavar la ropa, así como también la cantidad de agua de acuerdo a la cantidad de ropa que se tenga. Con esto se es capaz de determinar la cantidad de detergente que contiene el agua ya utilizada para lavar y que puede ser reutilizada, así como también lo que la ropa y artículos lavados desprendieron en el proceso de lavado.
Patente 2:
Sistema que contiene suministro de agua por conductos que conectan la entrada y la salida del tubo del dispositivo para lavar, una bomba para circular el agua y un sistema de purificación de la misma que contiene un fotocatalizador y una luz ultravioleta en la dirección de paso del agua para eliminar impurezas orgánicas e inorgánicas que contenga el agua.
Patente 3:
Máquina de lavar y secar que posee un sistema de secado. El mismo tiene circulación de aire por ciertos conductos, posee un suministro de aire caliente y un sistema de recirculación de aire para ahorrar energía. Parte del aire que ya ha sido empleado para secar lo expulsa para reducir la cantidad de humedad en la cámara de secado.
Patente 4:
Tambor de lavadora
instalado dentro de una carcaza que esta sujetado por un tubo articulado en la
parte inferior y resortes en la parte superior. Un módulo de detección de peso
se encuentra situado entre el tubo y la carcaza, el detector recibe la señal de
cuanta carga tiene el tambor de la lavadora y lo lleva a una unidad de
transmisión, que a su vez va hacia un controlador para poder medir la cantidad
de agua a utilizar en el proceso de lavado, según sea la cantidad de ropa que
se tenga.
Productos existentes:
Lavadora "Whirlpool Cabrio Platinum"
También posee un sistema de
sensores para determinar cuándo la máquina debe agregar el detergente, cloro,
suavizante y los aditivos oxigenados, los mismos los aplica directo a la ropa
como en una especie de baño para que penetre mejor en la tela.
Por último, tiene un sistema de
iluminación LED dentro de la cámara de lavado, lo cual ahorra energía ya que
este tipo de iluminación gasta menos energía que la convencional de bombillo.
Generación de ideas.
Brainstorming por funciones:
Brainstorming por funciones:
Analogías forzadas:
Biomimética:
Beainwriting:
Propuesta 1: Consiste en un dispositivo que realiza la función de lavado y secado en el mismo compartimiento, y posee bastantes accesorios, entre ellos un radio, y un gran visor, aparte de tener una forma redondeada e inusual.
Propuesta 2: Se tiene un dispositivo que tiene de forma automatizada el suministro de jabón y agua. El mismo puede meter y sacar la ropa del tambor, y a su vez el tambor cuenta con ambas funciones de lavado y secado.
Propuesta 3: Se presenta un dispositivo que tenga el compartimiento del jabón ya incluido en la máquina y que vaya dispensándolo, también con indicadores para componentes eléctricos y chorros internos de agua con jabón.
Empatía:
Hola, mi nombre es Aire Bra y les voy a contar una anécdota acerca de mí. Resulta ser que un día una amable señora me compró en la tienda de “As seen on TV”, yo estaba muy entusiasmada porque ya por fin iba a ser utilizada, pero mi entusiasmo no duro mucho, luego de ser utilizada, estaba llena de sudor y manchas, lo cual es algo normal en nosotras, pero cuando tocaba mi turno de ser lavada por primera vez fue una experiencia horrible, primero me echaron en una ponchera llena de agua que ni siquiera había sido filtrada, es decir, alrededor mío habían cosas que ni sabía yo qué eran. Luego de eso me pasaron una panela de jabón carrasposa por todo mi delicado cuerpo y me empezaron a restregarme sin piedad en una batea dura y vieja, menos mal que yo no tengo costuras porque si no imagínate. Después volvieron a introducirme en esa agua fea y sucia para que me exprimieran mal, de hecho, ese día me dio gripe por estarme poniendo a secar al ambiente y ni siquiera quede bien limpia. Cuando fui a ver, tenía unas cuantas manchitas que no salieron. Yo hubiera preferido entrar en una confortable y silenciosa máquina que me llevara en un divertido paseo para limpiarme, con agua filtrada y un sistema que me remueva el agua sin necesidad de estar sufriendo de esa manera. Es más, hasta me hubiera gustado que me secaran en ese mismo sitio y con cualquier energía con tal de que se ahorre lo más posible en términos de recursos, aparte de que de esa manera estoy segura de que mis delicados tejidos se conservan mejor. Yo te digo una cosa, si esa señora sigue tratándome así, no me tendrá por mucho tiempo.
TRIZ:
Principios de Triz
aplicados a nuestro proyecto.
·
Principio 3: Local Quality.
Utilizar cada función en su mejor
expresión, si cada función se hace en compartimientos separados, que sea cada
uno aislado del otro para no mezclarse. Si se hace todo en un mismo
compartimiento, enfocarse en finalizar completamente cada función para que no
se mezcle con otra.
·
Principio 4: Asimetría.
El objeto no necesariamente tiene
que ser simétrico, ya que si por razones de espacio se diseña el dispositivo
para que realice una función en cierta parte, entonces en otra parte
simétricamente no necesariamente hará esa misma función.
·
Principio 6: Universalidad.
El dispositivo podría lavar y
secar la ropa, o realizar más de una función en el mismo compartimiento.
·
Principio 10: Acción preliminar.
Se puede referir al primer
proceso, el de selección de la ropa y adición de elementos, para que se esté
listo para lavar con la cantidad apropiada de elementos y el tipo de ropa
adecuado.
· Principio 13: The other way round.
Surge la idea de que en vez de
poner a girar o centrifugar la ropa para el lavado o secado, que se ponga a
girar la máquina.
·
Principio 14: Curvaturas.
Diseñar un dispositivo cilíndrico
o redondo en vez de uno cuadrado o rectangular.
·
Principio 18: Vibraciones
mecánicas.
Poner a vibrar la ropa para
removerle el sucio o la humedad que tenga.
·
Principio 19: Acción periódica.
Cuando se lava la ropa, se puede
variar la frecuencia de las pulsaciones de la pieza que lava la ropa
dependiendo del tipo de ropa y el ciclo en el que se esté.
· Principio 22: Turn lemons into Lemonade.
Se podría reutilizar el agua de
un ciclo pasándola por filtros, o recuperar energía mecánica con el frenado del
tambor de lavado y de secado para ser acumulada en baterías y utilizarla.
·
Principio 29: Hidráulica y
neumática.
En vez de accionar el motor de la
lavadora o secadora con un eje y un motor, accionarlo mediante sistemas
hidráulicos o neumáticos de aire comprimido.
·
Principio 30: Películas delgadas
y carcazas flexibles.
Para aislar el entorno, en el
proceso de secado, se puede poner una película aislante alrededor del
dispositivo para que no se pierda calor al ambiente y así se utilizan más
eficientemente los recursos.
·
Principio 40: Materiales
compuestos.
Usar materiales más
resistentes y menos propensos a la corrosión para construir el dispositivo para
que pueda aguantar las vibraciones que producen fatiga y durar mucho más tiempo
que con materiales convencionales
Diagrama de recursos:
Contradicciones de nuestro caso:
1-
La
electricidad acciona la lavadora y secadora, pero al mismo tiempo éstas
consumen electricidad.
2-
El
usuario usa la ropa pero a su vez la ensucia.
3-
Aislar
el entorno requiere menos mantenimiento pero a su vez le cuesta más dinero al
usuario.
4-
El
agua con jabón lava la ropa, pero el agua es ensuciada por la ropa y el jabón.
5-
El
espacio para el dispositivo no le estorba al usuario, pero le cuesta dinero.
6-
Una
mayor velocidad de centrifugado escurre la ropa más rápido, pero consume más energía
7-
Una
mayor temperatura de secado seca más rápido la ropa pero consume más energía.
Más relevantes:
Filtrado de ideas.
1. La
electricidad acciona la lavadora y secadora, pero al mismo tiempo estas
consumen electricidad. Utilizar energía para los objetos móviles (19) contra consumo de potencia (21).
Soluciones según el Triz: 6, 18,
19, 37 (Universalidad, vibraciones mecánicas, acción periódica, expansión
térmica).
·
Universalidad:
Hacer que la lavadora y la secadora funcionen en acción conjunta, o que una
haga parte del proceso de la otra para ahorrar electricidad.
·
Vibraciones
mecánicas: El lavado y secado con vibraciones podría ser más eficiente que lo
convencional en cuanto a consumo energético se refiere.
·
Acción
periódica: Al igual que el principio anterior, utilizar vibraciones o pulsos
que ejerzan una acción sobre la ropa, ya sea para lavar o para secar, en vez de
una acción continua para ahorrar consumo.
·
Expansión
térmica: Usar la expansión térmica de cierto material para comprimir la prenda
para que se escurra y al mismo tiempo secarla con la temperatura y así se
podría ahorrar energía.
2. Aislar
el entorno requiere menos mantenimiento pero a su vez le cuesta más al usuario.
Durabilidad del objeto móvil (15) contra pérdida de sustancia (23).
Soluciones: 3, 18, 27, 28
(Calidad local, vibraciones mecánicas, objetos baratos de vida corta,
sustitución mecánica).
·
Calidad
local: Aumentar la calidad de las piezas no representa un aumento en el costo
tan grande como lo es hacerle mantenimiento a la máquina, por lo tanto hacer un
producto de calidad es más barato a largo plazo.
·
Vibraciones
mecánicas: Utilizar vibraciones para los procesos del dispositivo podría
desgastarlo menos que una acción continua
·
Objetos
baratos de vida corta: Para las piezas que sean fáciles de sustituir, se pueden
usar piezas más baratas y que duren menos, lo cual representaría un costo menor
para el usuario o consumidor.
·
Sustitución
mecánica: Para transportar la ropa, en vez de cintas, brazos o elementos
mecánicos se puede usar fuerzas electromagnéticas con imanes que se repelan o
se atraigan y lleven la ropa de un lado al otro.
3. El
espacio para el dispositivo no le estorba al usuario, pero le cuesta dinero.
Pérdida
de sustancia (dinero) (23) contra volumen del cuerpo estacionario (8).
Soluciones: 3, 18, 31, 39
(Calidad local, vibraciones mecánicas, materiales porosos, atmósfera inerte).
·
Calidad
local: Parte de hacer las piezas de mejor calidad es que estas ocupen el menor
espacio posible, es decir, que sean más compactas, así se aprovecha mejor el espacio
que se tiene.
·
Vibraciones
mecánicas: En vez de realizar un proceso de lavado o secado que sea
centrifugado o rotativo, se puede hacer que la ropa vibre verticalmente, así el
dispositivo puede ser más esbelto y aprovechar mejor el espacio.
·
Materiales
porosos: Usar este tipo de materiales puede hacer que el dispositivo pueda ser
plegable o flexible, para que de esta manera pueda ser guardado en un sitio
pequeño y no este estorbando ocupando mucho espacio.
·
Atmósfera
inerte: La atmósfera de la lavadora-secadora se puede acondicionar de tal
manera que haya una temperatura fría para que el material del dispositivo no se
dilate y así ocupe menos espacio.
4. Una
mayor velocidad de centrifugado escurre la ropa más rápido, pero consume más
energía.
Uso de energía para el objeto
móvil (19) contra velocidad (9).
Soluciones: 8, 35 (Anti-peso,
cambio de parámetros).
·
Anti-peso:
Se puede hacer el rotor o el tambor más ligero empleando materiales menos
densos, o bien un material flexible que cuando centrifugue se expanda aumentado
su inercia y generando mayor centrifugado con menos energía.
·
Cambio
de parámetros: Se podría calentar el tambor de la lavadora cuando se esté
centrifugando para que el material se expanda y así aumente la inercia del
tambor, a la vez de que también se puede ir secando la ropa.
Filtrado de ideas.
PNI:
Todas las ideas generadas en el brainstorming y el TRIZ se condensaron en un sólo mapa conceptual, en este se empleó el PNI, un método de filtrado de ideas en el cual se utilizaron los símbolos de check (Verde), equis (Rojo) y advertencia (Amarillo) para simbolizar las ideas positivas, negativas e interesantes, respectivamente.
Luego, se construye el diagrama que contempla todas las ideas ya filtradas y ordenadas según su función.
En este diagrama, los signos "!" representan las ideas fundamentales e indispensables que se deben emplear en el dispositivo, mientras que los signos "?" representan posibles ideas que se le pueden aplicar al dispositivo, las cuales se llevan a juicio para ver cuál se emplea en la proposición final.
Diagrama de Gantt:
Análisis morfológico.
Tipos
de configuraciones de equipos.
·
Lavadora
y secadora integrados en un mismo tambor.
·
Lavadora
y secadora por separado, pero en un mismo equipo.
Aspectos
a considerar para cada tipo de modalidad.
·
Con
motor eléctrico con variador de frecuencia o sin éste.
·
De
uso interior o exterior.
·
Usar
filtros y reciclar jabón o agua.
·
Paradas
durante el ciclo o colocar seguros durante un ciclo.
·
Exprimir
la ropa con algún mecanismo.
·
Aislar
los componentes electrónicos.
Propuestas.
1.
Lavadora
y secadora integrados, motor con variación de frecuencia, exprimidor de ropa
mojada, seguros de puerta, de uso en interiores.
2.
Lavadora
y secadora integrados, motor con variador de frecuencia, posee filtros, recicla
agua y jabón, posibles paradas durante un ciclo, de uso en interiores.
3.
Lavadora
y secadora separados, motor sin variador de frecuencia, posee filtros, recicla
agua y jabón, posibles paradas durante un ciclo, aislador de componentes
electrónicos, de uso exterior e interior.
4.
Lavadora
y secadora separados, motor sin variador de frecuencia, exprimidor de ropa
mojada, seguros de puerta, aislador de componentes electrónicos, de uso
exterior o interior.
Matriz de decisión:
Propuesta final.
Finalmente
se llego al modelo de una lavadora bastante tradicional con tambor único
vertical, debido a que este posee una mayor flexibilidad y versatilidad en
cuanto a controles, además de la posibilidad de poder detener el ciclo en
cualquier momento para añadir o retirar elementos.
Se
seleccionó el sistema de recirculación porque este aprovecha más los elementos
del sistema proporcionando así una solución más económica que tratar de secar
utilizando un sistema mecánico adicional que a su vez consume energía y no
cumple con el requerimiento de dejar completamente seca la ropa.
El
sistema de recirculación agarra el agua jabonosa utilizada en el lavado y la
filtra removiendo suciedad. Luego vuelve a inyectar esta agua con jabón al
sistema a través de las paletas que están en el medio del tambor utilizadas
para mover y reorganizar la ropa durante el lavado.
Como
se decidió utilizar un solo tambor vertical para lavado y secado se propuso
colocar unos sopladores de aire caliente en el fondo del tambor de manera que
la ropa después de ser exprimida tenga movimiento y no se quede en el fondo
aplastada luego del centrifugado.
Se
colocó una compuerta en los laterales del equipo de forma que la limpieza de
los filtros tanto de aire de secado (Pelusas) como de agua (Jabón y suciedad)
sean removibles fácilmente, a parte, que da acceso de forma cómoda a partes del
sistema para hacer mantenimiento de ser requerido, a su vez, este tendrá todo
un panel que con unos tornillos se podrá abrir completamente la lavadora por la
parte posterior mostrando así todos los componentes en caso de avería.
En el momento en el que la lavadora está en
funcionamiento el usuario puede observar el proceso de lavado gracias al visor
y el proceso de recirculación también es visible porque las tuberías que llevan
el fluido pasan por tubos transparentes (Azules) que recorren el exterior del
equipo, haciéndolo a su vez llamativo. Al terminar un ciclo, el equipo
encenderá una luz que indicara que se ha acabado el proceso y que se debe retirar
la ropa ya limpia y seca, el usuario a su vez podrá programar una alarma como
indicador de fin del ciclo de forma que no se le olvide la ropa dentro del
equipo. En caso de emergencia el botón de encendido funciona como un Stop-Start
que detente instantáneamente el ciclo, así mismo al abrir la compuerta el ciclo
se detiene.
Modularidad.
