Post on 28-Oct-2018
Universidad distrital francisco José de Caldas. Ochoa, Sergio y Camargo, Miller. Proyecto Melissa
Bogotá, noviembre de 2015
1
1 RESUMEN
En este trabajo se presenta una problemática actual latente en
los pacientes con Insuficiencia Motora de Origen Cerebral
(IMOC), también conocida como Parálisis Cerebral (PC), la
cual está relacionada con la imposibilidad de movilidad. Esta
deficiencia en la capacidad de movilizarse por cuenta propia
afecta no solo al paciente, sino también al personal que lo
asiste.
En Bogotá existe una fundación que durante 19 años lleva
ejerciendo una admirable labor en el cuidado, rehabilitación y
tratamiento de niños con Parálisis Cerebral y múltiple
impedimento de movilidad, es la Fundación Hogar Fervor1.
Los pacientes de la fundación son niños mayores a 6 meses de
edad, algunos de ellos tienen más de 15 años de edad y su
peso hace que sea complicado su traslado en las instalaciones
de la Fundación, llegando al punto de ser un riesgo para el
bienestar de los médicos y cuidadores de los pacientes.
En este proyecto se presenta el diseño de una ayuda mecánica
que permita el traslado a las diferentes partes de las
instalaciones de los pacientes más pesados, esta es una
necesidad que a diario aqueja al personal de Hogar Fervor y lo
cual facilitaría las condiciones tanto para los cuidadores, como
para los niños con Parálisis Cerebral, además el dispositivo
para ayuda en la movilización de pacientes debe tener
condiciones que permitan su mantenimiento, bajo costo de
fabricación en comparación a las grúas que se encuentran
comercialmente, que sea liviano y fácil de operar.
2 PRELIMINARES
Los lectores de este texto se preguntarán el porqué del nombre
“Proyecto Melissa”, la respuesta radica en Melissa Gaviria,
quien es una de los pacientes con edades superiores a los 10
años de la Fundación Hogar Fervor. Melissa tiene de 23 años
de edad y sufre de Parálisis Cerebral acompañado de
microcefalia y letargo profundo, debido a esto su
comportamiento es similar de un niño de 10 años2 y sus
funciones motoras son reducidas, necesita asistencia de tiempo
completo al igual que el 90% de los niños pertenecientes de la
fundación.
1 Tomado de: http://www.hogarfervor.com/2015. Consultado el 02 de marzo
de 2015. 2 Información suministrada por la Fundación con respaldo de dictámenes
médicos. Consultado el 18 de marzo de 2015.
La movilización de los pacientes en la fundación es
completamente manual y es llevada a cabo por el personal
médico y de cuidadores capacitados. Debido al peso de los
niños con edades superiores a los 6 años es frecuente la
aparición de fatiga física en el personal de manejo de los
pacientes e incluso se puede correr el riesgo de lesiones
inmediatas o por la acumulación de traumatismos pequeños.
Dentro de las labores cotidianas del personal médico a cargo
de los pacientes se encuentra el levantamiento de los niños a
las sillas de ruedas para poderlos movilizar a las diferentes
dependencias de la fundación tales como los baños, comedores
y salones de terapias y aunque el personal realiza las labores
siguiendo los manuales médicos para realizar las operaciones
de manera correcta y usa fajas para evitar lesiones, es posible
que sufran de una lesión músculo-esquelética en cualquier
zona del cuerpo, pero principalmente son más sensibles en los
miembros superiores (manos, brazos y hombros) y la espalda
en la zona dorso lumbar principalmente3.
En este proyecto se desea realizar un diseño de un mecanismo
para la ayuda en la movilización de pacientes con
Insuficiencia Motora de Origen Cerebral (IMOC)4 con edades
entre los 6 a los 12 años (aunque tienen pacientes mayores de
22 años) que no superen los 100kg de peso, que sea más
económico que los presentes comercialmente, liviano, fácil de
manipular, seguro y que esté construido con componentes
comerciales para reemplazar con facilidad en caso de una
falla.
2.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
¿Se puede aplicar una solución tecnológica a la dificultad que
representan las posibles lesiones o enfermedades de tipo
ergonómico que pueden generarse debido a la movilización
de pacientes con parálisis cerebral por parte del personal
médico y de cuidadores en la fundación “Hogar fervor”
ubicado en la ciudad de Bogotá?
2.2 DELIMITACIÓNES
El proyecto no incluirá el diseño del arnés, este será comprado
y suministrado por la Fundación, al igual que sus catálogos e
información necesaria para el proyecto.
El desplazamiento entre pisos de la grúa (ya sea con pacientes
o sin ellos) se realizará por el ascensor. El costo total del
dispositivo para la movilización para pacientes diseñado será
menor al de sus similares disponibles comercialmente.
El peso máximo de los pacientes a movilizar será de 100kg.
3 http://riesgoslaborales.feteugt-
sma.es/p_preventivo/riesgos_laborales/riesgos_laborales_3-9.htm (2015).
Consultado el 18 de marzo de 2015. 4 Robaina, Gerardo; Definición y clasificación de la parálisis cerebral: ¿un
problema ya resuelto?, 2007, tomado de:
http://www.neurologia.com/pdf/web/4502/y020110.pdf. Consultado el 06 de
marzo de 2015.
PROYECTO MELISSA Ochoa Sergio y Camargo Miller
Universidad distrital francisco José de Caldas
Universidad distrital francisco José de Caldas. Ochoa, Sergio y Camargo, Miller. Proyecto Melissa
Bogotá, noviembre de 2015
2
2.3 ESTADO DEL ARTE
Las enfermedades generadas por esfuerzos excesivos o
repetitivos en el área de la enfermería afectan un amplio
margen de partes del cuerpo, siendo la espalda una de las más
afectadas y siendo clasificadas estas como “osteo-musculares”
ya que afectan tanto músculos como elementos óseos.
Según la OIT en una publicación del año 2014 los costes
directos e indirectos ocasionados por accidentes y
enfermedades laborales son de 2.120 millones de euros.
Según Guy Ryder, director de la organización, “es evidente
que queda mucho por hacer. Los accidentes laborales graves
son en primer lugar tragedias humanas, pero la economía y la
sociedad también pagan un precio alto". Considera además
que "la prevención es posible, necesaria y rentable”5.
En las últimas décadas para los países en desarrollo ha sido de
gran interés la búsqueda de mejorar las condiciones de trabajo
de sus habitantes, la industria no ha sido ajena a ello en
especial para entidades y empresas con ánimo de lucro las
cuales han encontrado en el área hospitalaria una mina con
mucho material para explotar , desarrollando distintos equipos
de variada y en algunos casos compleja y costosa tecnología ,
lo cual junto a los trámites que deben realizarse para las
importaciones de estos equipos termina por elevar los precio.
2.3.1 CONTEXTO MUNDIAL.
Europa ha sido cabeza visible en el diseño de dispositivos para
el traslado de pacientes, y es punto de referencia la Norma
UNE-EN ISO 10535:20076. Allí se han desarrollado varios
modelos de grúas para el traslado de pacientes, entre ellos
tenemos:
AKS es una empresa alemana dedicada a la fabricación de
gran variedad de herramienta hospitalaria. Entre otros fabrican
una grúa bipedestal diseñada para el traslado de personas con
movilidad reducida.
Ilustración 1: Grúa Aks –Duo
http://www.aks.de/index_english.html.
Consultado el 02 de marzo de 2015.
Sirve exclusivamente para la movilización
de una sola persona de hasta un máximo de
150 kg en un cargador adaptado para ello,
no es apto para el transporte con trayectos
más largos o a otros pisos. Tampoco está
diseñado para personas que carezcan totalmente de
funcionalidad muscular o similar. Según el manual de este
dispositivo “…el uso del aks-duo sólo debe efectuarse
después de una cuidadosa evaluación de cada uno de los
5 Tomado de:
http://noticias.universia.es/empleo/noticia/2014/08/27/1110386/oit-cada-ano-
mueren-2-3-millones-personas-accidentes-enfermedades-laborales.html.
Consultado el 06 de marzo de 2015. 6 Tomado de:
//www.ceapat.es/InterPresent1/groups/imserso/documents/binario/normasat.p
df. Consultado el 06 de marzo de 2015.
pacientes por el médico y por el personal sanitario
especializado…”.7 Costo aproximado: 1.829,00€ = $
5.317.000 pesos Colombianos
Albatros es el nombre comercial del modelo antiguo de la
grúa sololift, la cual fue resultado de un rediseño estético, pero
no funcional (ya que mantiene las mismas especificaciones
técnicas) que realizo su empresa fabricante REHAGIRONA8,
la cual es una empresa española radicada en la ciudad de
Girona.
“La grúa Sololift es un equipo móvil de transferencia que
ofrece un mundo de nuevas oportunidades para adultos con
discapacidad, cuidadores y para Instituciones. Su diseño único
hace posible que solamente una persona esté cuidando y pueda
transferir hasta pacientes grandes de y hacia sillas, sillas de
ruedas, camas, entrenadores de marcha y al piso sin
lastimarse.” 9, según Loh medical de España.
Ilustración 2. Grúa Albatros
(sololift) Reagirona.
http://www.lohmedical.com/es/produ
ctos/transferencia-y-
accesibilidad/sololift. Consultado el
02 de marzo de 2015.
Tiene una capacidad de 160 kg y su
costo aproximado es de: 1.759,00€ =
$4.900.000 pesos colombianos.
Ilustración 3. Grúa Cirrus (sa10100)
MH healt care
http://www.mhhealthcare.es/html/es/
product/view.php?productId=893.
Consultado el 06 de marzo de 2015.
A simple vista se observa una grúa práctica y económica en
comparación a otras opciones, no tiene mecanismos complejos
y es semiautomática. Requiere algunas capacidades físicas por
parte de los pacientes. Es fabricada por HM healt care de
España
Al consultar la página especializada ortopediamimas.com
acerca de esta grúa se encuentra que “Las grúas de
bipedestación están diseñadas especialmente para facilitar la
incorporación o elevación de una persona desde cualquier
tipo de asiento o silla de ruedas, así como para el cambio de
pañales y su transferencia a otro lugar, de manera sencilla,
segura y rápida.
7Tomado de:
//www.independi.es/media/uploads/pdf/GR%C3%9AA%20DUO.pdf.
Consultado el 02 de marzo de 2015. 8 http://www.rehagirona.com. Consultado el 02 de marzo de 2015. 9 http://www.lohmedical.com/es/productos/transferencia-y-
accesibilidad/sololift. Consultado el 02 de marzo de 2015.
Universidad distrital francisco José de Caldas. Ochoa, Sergio y Camargo, Miller. Proyecto Melissa
Bogotá, noviembre de 2015
3
Para usar una grúa de bipedestación es necesario que el
usuario tenga algo de tono muscular en las piernas, ya que va a
necesitarlo para mantenerse erguido”.10
Su precio aproximado esta en: 1.200,00€ = 3.375.000 Pesos
colombianos.
Ilustración 4. Grúa Elev –up E150 de
Virmedic
http://www.winncare.fr. Consultado el 06
de marzo de 2015.
Según la página española sanicenter.es11
esta grúa es diseñada especialmente para
facilitar la incorporación de una persona
desde cualquier tipo de asiento o silla de
ruedas y su transferencia a otro lugar.
Tiene la opción de adicionar un “arnés” a modo de pañal o
chaleco de tal manera también utilizada normalmente como
cambia pañales, muy estable y de fácil manejo. Es fabricada
por la empresa VIRMEDIC12 la cual es filial del grupo
empresarial Winncare de Francia, la cual se especializa en el
diseño, fabricación y distribución de distintos equipos de uso
hospitalario.
Ancho totales patas cerradas: 61 cm.
Ancho total pata abierta: 90 cm.
Longitud total: 102 cm.
Altura mínima percha: 98 cm Altura máxima percha: 162 cm.
Apoyo tibial: 20 cm, regulable en altura de 30 a 40 cm.
Peso grúa: 40,20 Kg Peso máximo usuario: 150 kg.13
Su precio aproximado esta en: 1.7500, 00€ aproximadamente
$4.900.000 pesos colombianos.
Esta grúa es de fabricación española, diseñada y
comercializada por la empresa OBEA 14, en su presentación
expone que es una grúa 2 en 1 ya que sirve tanto para la
elevación como para el traslado de pacientes, gracias a los
accesorios que pueden adaptarse a ella para inclusive ejecutar
cambio de pañales a los pacientes.
Ilustración 5. Grúa Modulito de Obesa.
http://obea.es/producto/grua-mini-2-en-1-
modulift/. Consultado el 06 de marzo de 2015.
Para tener en cuenta en su manual técnico
menciona lo siguiente: “No utilice la grúa
Modulift al aire libre o en una superficie cuyo
declive podría hacer que el paciente se caiga
(> 5 “). 15
10 https://www.ortopediamimas.com/gruas-de-traslado/gruas-
bipedestacion.html#. Consultado el 06 de marzo de 2015. 11 http://sanicenter.es/gruas/83-grua-de-bipedestacion-virmedic-e-150-elev-
up.html. Consultado el 06 de marzo de 2015. 12 http://www.winncare.fr. Consultado el 06 de marzo de 2015. 13http://www.ortoiberia.com/419-gr%C3%BAa-bipedestaci%C3%B3n-elev-
up-e-150.html. Consultado el 06 de marzo de 2015. 14 http://obea.es/. Consultado el 06 de marzo de 2015. 15 http://obea.es/wp-content/uploads/InstruccionesModulift.pdf. Consultado el
06 de marzo de 2015.
Peso: 40Kg
Carga Máxima: 150Kg
Ancho exterior: 55/90cm.
Ancho interior: 46/80cm
Altura ganchos: 53/177cm
Profundidad: 90cm
Fondo total: 113cm16
Su precio es de: 1.875,00 €; aproximadamente $5.200.000
pesos colombianos.
Ilustración 6. Grúa Reliant 350 de
Invacare
http://sanicenter.es/gruas/87-grua-de-
bipedestacion-invacare-reliant-
350.html. Consultado el 06 de marzo de
2015.
España es líder mundial en fabricación
de equipos hospitalarios, de allí es la
empresa INVACARE17, quienes
desarrollan este equipo, una grúa bipedestación la cual
también cuenta con una amplia gama de arneses con una gran
variedad de dimensiones y formas, para realizar la
movilización del paciente.
Ilustración 7. Datos técnicos
de la Grúa Reliant 350 de
Invacare
http://www.independi.es/media
/uploads/pdf/Reli.pdf.
Consultado el 06 de marzo de
2015.
El precio de esta grúa es: 1.495,00 €; aproximadamente
#4´000.000 pesos colombianos.
Ilustración 8. ROBEAR de Riken &
Sumitomo Riko Company limited.
http://mx.blastingnews.com/ciencia/20
15/03/disenan-oso-robot-para-ayudar-
a-personas-con-problemas-de-
movilidad-00288907.html. Consultado
el 18 de marzo de 2015.
Dos empresas japonesas se unieron para generar este proyecto
de investigación Llamado “Robear”. Sumitomo Riko
Company 18 una empresa dedicada al desarrollo de producto
industriales y automotrices de alta tecnología y el Instituto
japonés de investigación Riken19 fundada en 1917 en la
ciudad de Tokio y dedicada a la investigación y desarrollo de
nuevas tecnologías para el avance de la ciencia japonesa.
16 http://obea.es/producto/grua-mini-2-en-1-modulift/. Consultado el 06 de
marzo de 2015. 17 http://www.invacare.es. Consultado el 06 de marzo de 2015. 18 https://www.sumitomoriko.co.jp/english/. Consultado el 18 de marzo de
2015. 19 http://www.riken.jp/en/. Consultado el 18 de marzo de 2015.
Universidad distrital francisco José de Caldas. Ochoa, Sergio y Camargo, Miller. Proyecto Melissa
Bogotá, noviembre de 2015
4
Aun no se conocen aspectos técnicos ni precios de venta al
público del producto, solo se conocen algunas publicaciones
en la cuales se menciona que posee sensores que gradúan
automáticamente la fuerza a aplicar para levantar los
pacientes. Tiene una altura de 1, 50 m y Peso de 140 kg
"Realmente esperamos que este robot conducirá a los avances
en la atención de enfermería, para aliviar la carga de los
cuidadores de hoy. Tenemos la intención de continuar con la
investigación hacia robots más prácticos capaces de prestar
atención poderosa pero suave a las personas de edad
avanzada", dijo Toshiharu Mukai, líder del Equipo de
Investigación de Sistemas de sensores del robot en el Centro
de Colaboración Riken-SRK Humano-Robot Interactivo
Investigación”20
2.3.2 CONTEXTO NACIONAL
En Colombia se trató profundamente este tema durante la “XII
Jornada De Competencias Investigativas mediante Actividades
Académicas (CIMA)”21. Realizada en la Universidad de
Santander durante el primer semestre del año 2014. Como
referencia en sus memorias se menciona:” El 78% de las
fisioterapeutas evaluadas presentaron dolor musculo
esquelético, algunas referían que eran continuos, mientras que
otras relacionaban su aparición con las horas laborales o en el
desempeño de las labores”22.
Según la ARL SURA “El dolor lumbar fue el de mayor
prevalencia en las fisioterapeutas de una clínica con un 39%,
seguido de dolor en la zona dorsal con un 18% consecuencia
de la deficiente ergonomía física y mala higiene postural que
las fisioterapeutas adoptan en el momento de realizar sus
labores”.232425
Para no ir más lejos, en Bogotá un estudio realizado en la
Universidad del Rosario nos muestra claramente, como las
lesiones osteomusculares son las más frecuentes en el gremio
de la salud, en el mismo se concluye:
“La población mostró una elevada prevalencia de síntomas
osteomusculares en manos, muñecas, cuello y parte baja de la
espalda y de esta población los médicos ocuparon el 1 lugar en
20http://aparcamientodiscapacitados.blogspot.com/2015/02/crean-en-japon-un-
oso-robot-para-ayudar.html. Consultado el 18 de marzo de 2015. 21http://valledupar.udes.edu.co/Portals/0/imagenes/Facultades/Fisioterapia/ME
MORIAS_CIMA_A_2014.pdf. Consultado el 06 de marzo de 2015. 22 Influencia de la higiene postural en las alteraciones osteomusculares de las
fisioterapeutas de la clínica Laura Daniela; Prof. Mayerlys Charris.
Estudiantes del curso prácticas formativas IV: Angel Mayra, Campo Julieth,
Sindy Contreras, Jhoany Restrepo Grupo de investigación: FISIOTERAPIA
INTEGRAL Línea de investigación: Clínica y Movimiento. Institución:
Universidad de Santander sede Valledupar. 23 Tomado de:
http://www.arlsura.com/index.php/component/content/article/25-centro-de-
documentacion-anterior/autogestion-de-salud-anterior/611-prevencion-de-la-
lesion-de-espalda. Consultado el 18 de marzo de 2015. 24 Tomado de: http://www.arlsura.com/index.php/noticias/173-noticias/2017-
dolor-lumbar-y-enfermedad-laboral. Consultado el 18 de marzo de 2015. 25 Tomado de:
http://www.arlsura.com/index.php/component/content/article/25-centro-de-
documentacion-anterior/autogestion-de-salud-anterior/1329-causas-del-dolor-
de-espalda. Consultado el 18 de marzo de 2015.
sintomatología osteomuscular seguido de los auxiliares
enfermería, odontólogos y bacteriólogos. Es importante
proponer programas de educación e implementar acciones
para disminuir la aparición y severidad de lesiones
osteomusculares”26.
Ilustración 9. Zonas
afectadas por el dolor
MEMORIAS CIMA
2014.pdf. Consultado el 18
de marzo de 2015.
De tal manera que la atención a las enfermedades
mencionadas son cada vez foco de más atención a nivel
mundial, además responsabilidad de quienes tienen las
capacidades de aportar soluciones que puedan disminuir los
riesgos de las mismas, a continuación se presentan soluciones
que se han aportado a este gremio, desde áreas de la
ingenierías, tratando de mejorar las condiciones laborales y
prevenir dichas lesiones.
En cuanto a soluciones aportadas desde Colombia se tiene
conocimiento de dos situaciones:
Tekvo bioingeniería 27 una empresa radicada en la ciudad de
Medellín, cuya labor es la de comercializar grúas para el
traslado de pacientes, algunas de fabricación propia como
otras importadas desde Europa.
Ilustración 10. Grúa hidráulica de Tekvo
www.tekvobioingenieria.com. Consultado el
18 de marzo de 2015.
Según los catálogos consultados poseen
seguridad y facilidad de manejo, ayuda a
eliminar la transferencia manual de traslado
de pacientes y el stress asociado derivado de
la carga manual del paciente con las consecuentes lesiones de
espalda.
Rotación: 360°
Carga: 150 Kilos de peso.
Hidráulica, Máximo confort, estabilidad y seguridad Incluye:
Grúa + arnés diseñado especialmente para cada paciente.
Patas abiertas: 86 centímetros.
Patas cerradas: 52 centímetros.
Altura total: 1.90 centímetros. 28
Precio: $ 2’600.000 pesos colombianos
Ilustración 11. Grúa eléctrica Atlas GTD
de Tekvo.
www.tekvobioingenieria.com. Consultado
el 18 de marzo de 2015.
26 Tomado de: http://repository.urosario.edu.co/handle/10336/4190.
Consultado el 18 de marzo de 2015. 27 http://www.tekvobioingenieria.com/. Consultado el 18 de marzo de 2015. 28 http://www.tekvobioingenieria.com/soluciones/gruas-para-
pacientes/ad/grua-para-pacientes-hidraulica,24. Consultado el 18 de marzo de
2015.
Universidad distrital francisco José de Caldas. Ochoa, Sergio y Camargo, Miller. Proyecto Melissa
Bogotá, noviembre de 2015
5
Facilitan el cuidado del paciente en casa, sus traslados entre
cama, silla de ruedas, etc. los arneses deben ser personalizados
de acuerdo al paciente, Grúa de funcionamiento eléctrico.
Peso máximo de elevación: 150 kg.
Ancho: 65cm.
Largo: 130cm.
Incluye:
Cargador
Batería recargable
Arnés-eslinga diseñado específicamente para la necesidad y el
cuadro clínico del paciente.29
Precio: $3’900.000 pesos colombianos
Otra buena referencia que se tiene en Colombia es un proyecto
similar desarrollado por estudiantes de diseño industrial en la
Universidad Nacional sede Palmira.
Es el resultado de un proyecto de estudiantes de decimo
semestre de diseño industrial, entre ellos Jorge Martínez, con
el mismo fin del proyecto que se planea desarrollar el cual es
facilitar el trabajo del personal de enfermería y prevenir
lesiones ocasionadas por esta labor.
“El arnés que se usa en la actualidad es un complemento de la
grúa humana, pues cumple la función de sujetar y soportar el
peso del paciente. Además, es de fabricación artesanal y no
fue sometido a los diferentes análisis de antropometría y
ergonomía necesarios para garantizar la comodidad y
seguridad al usuario”, dice Martínez”. 30
Ilustración 12. Grúa Atlas desarrollada en
la U Nacional sede Palmira.
http://www.agenciadenoticias.unal.edu.co/nd
etalle/article/human-hoist-designed-to-
expedite-patient-transportation.html.
Consultado el 18 de marzo de 2015.
Evidenciar el interés por este tema desde la
academia es un incentivo, para la labor a realizar, son más los
estudiantes que se preocupan por sacar adelante proyectos que
busquen las mejoras en la condiciones laborales y como
consecuencia en el bienestar de la comunidad en general.
Precio $ No disponible.
2.4 JUSTIFICACIÓN
En todo ámbito de la vida laboral se está expuesto a riesgos de
distintos niveles, ya sea sufrir lesiones por accidentes o sufrir
alguna enfermedad que se incrementa progresivamente,
ninguna de la áreas profesionales se excluye de esto; es así el
personal de enfermería, equipo médico, fisioterapeutas,
cuidadores capacitados para la labor, entre otros no podían ser
ajenos a ello; en consideración a que, en cumplimiento de su
29 http://www.tekvobioingenieria.com/soluciones/gruas-para-
pacientes/ad/grua-para-pacientes-electrica,25. Consultado el 18 de marzo de
2015. 30 http://www.agenciadenoticias.unal.edu.co/nc/ndetalle/pag/1/article/disenan-
grua-humana-que-facilitara-el-traslado-de-pacientes.html. Consultado el 18 de
marzo de 2015.
deber, están expuestos a lesiones de tipo ergonómico debido al
traslado de pacientes de sus lugares de reposo a unidades
sanitarias, comedores, terapias, etc.
El grupo de personal encargado de los pacientes, en varias
oportunidades, se ven sometidos a realizar posturas incómodas
o dañinas empleando el uso excesivo de fuerza que resultan
poco benéficas para su anatomía y bienestar ergonómico y que
traen consigo consecuencias adversas a su salud como las
cuales a continuación se enuncian:
Ilustración 13. Factores de Riesgo Ergonómico en el Trabajo
de Enfermería31 http://encolombia.com/medicina/revistas-
medicas/enfermeria/ve-63/enfermeria6303-memorias/.
Consultado el 26 de marzo de 2015.
En la actualidad la sociedad se ha venido interesando más por
el bienestar de las personas en su ambiente laboral dejando a
un lado la antigua creencia de que era más importante la
productividad que el bienestar de las personas, es por ello que
se han generado soluciones para el tema del transporte de
pacientes, soluciones que ayudan al personal médico en
diversas situaciones pero que en ocasiones por razones
económicas, logísticas o de infraestructura no son aplicables.
El desarrollo de este proyecto radica en la implementación de
distintas áreas del conocimiento en ingeniería mecánica para
lograr la aplicación de una solución al problema planteado
anteriormente.
3 OBJETIVOS
3.1 OBJETIVO GENERAL
Diseñar un dispositivo que facilite alzar y movilizar pacientes,
en este caso niños de edades superiores a los 6 años con
movilidad reducida en las instalaciones de la Fundación Hogar
Fervor.
31 http://www.encolombia.com/medicina/enfermeria/enfermeria6303-
memorias.htm. Consultado el 26 de marzo de 2015.
Universidad distrital francisco José de Caldas. Ochoa, Sergio y Camargo, Miller. Proyecto Melissa
Bogotá, noviembre de 2015
6
3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Establecer las variables de las condiciones físicas de las
instalaciones de la Fundación Hogar Fervor para el diseño del
dispositivo.
Realizar un diseño Preliminar por medio de software asistido
por computador del dispositivo para movilización de
pacientes.
Analizar las cargas presentes en el diseño.
Realizar Simulaciones y análisis de Esfuerzos en el diseño.
Establecer el diseño Final del Mecanismo para movilización
de pacientes con Insuficiencia Motora de Origen Cerebral
(IMOC).
Cumplir con los requerimientos dispuestos por la Fundación
Hogar Fervor para la elaboración del diseño del dispositivo.
Crear los cuadros de costos.
4 MARCO TEÓRICO
4.1 ANÁLISIS DEL PACIENTE
Todos los pacientes de la fundación Hogar Fervor son niños
que van desde los 6 meses de edad hasta los 25 años. Estos
niños presentan una Insuficiencia Motora de Origen Cerebral
(IMOC) o más comúnmente llamada Parálisis Cerebral (PC).
Los bebes y niños menores a 5 años no representan una gran
dificultad para la ayuda de su movilización por parte del
personal médico y de cuidadores capacitados para la labor. La
dificultad radica en los pacientes con edades superiores a los 5
años de edad, como ya se hablaba y es para ellos que el
sistema de ayuda en la movilización estaría enfocado, su peso
es considerable y oscila en un rango superior a los 20kg32.
De igual manera y debido a que no hay registros actuales, ni
previos de pacientes que superen los 100kg de peso y a fin de
diseñar una máquina liviana y fácil de movilizar el peso
máximo de los pacientes a movilizar en la grúa sería de 110kg.
4.2 IMOC y PC
Olga María Molero (2006), describe y clasifica de manera
detallada las características de la insuficiencia motora de
origen cerebral (I.M.O.C.) La define como un trastorno
neuromotor no progresivo, debido a una lesión o una anomalía
del desarrollo del cerebro inmaduro. Comúnmente nombrada
como Parálisis Cerebral no permite o dificulta los mensajes
enviados por el cerebro hacia los músculos, dificultando el
movimiento de éstos. Es un concepto ambiguo ya que aunque
sea un trastorno motor también lleva asociados otros
trastornos de tipo sensorial, perceptivo y psicológico. La
Parálisis Cerebral no es progresiva, lo que significa que no se
agravará cuando el niño sea mayor, pero algunos problemas se
pueden hacer más evidentes.
32 Ministerio de Trabajo de Colombia, Resolución 3597 de 2013.
4.2.1 INCIDENCIA.
Depende de la clase de cuidados prenatales, condiciones
socioeconómicas de los padres, peculiaridades del entorno y el
tipo de asistencia obstétrica y pediátrica recibida por la madre
y el niño. Es 27 veces más frecuente en niños con menos de
1500gr en el nacimiento, que en los que pesan más de 2500gr.
4.2.2 CLASIFICACIÓN.
Para el caso en concreto y para lograr optimizar el desarrollo
de del diseño de pacientes con IMOC, resulta necesario traer a
colación los diferentes grados de discapacidad derivada del
IMOC y las distintas dificultades en los pacientes que la
padecen, para lo cual son empleadas las denominaciones
afectación media, moderada, grave y profunda33
AFECTACIÓN LEVE. Se da en niños con alteraciones
sensorio motrices que presentan dificultades en la
coordinación y el movimiento, pero cuyas limitaciones
funcionales solo se ponen en evidencia en las actividades
motrices más avanzadas como correr, saltar, escribir, etc.
Generalmente, estos niños suelen necesitar más tiempo para
aprender y ejecutar estas actividades.34
AFECTACIÓN MODERADA. Las alteraciones sensorias
motrices producen limitaciones funcionales, sed, manipulación
y lenguaje. Con el paso del tiempo se necesita modificaciones
del entorno a través de material adaptado y asistencia para
participar en actividades propias a su edad.35
AFECTACIÓN GRAVE. La discapacidad restringe la
independencia del niño en la vida diaria, porque presenta
alteraciones en el control del equilibrio y poca habilidad para
usar sus manos en las actividades cotidianas. El niño tiene
dificultades para participar en la dinámica familiar debido al
déficit en la comunicación. La calidad de vida de estos niños y
de sus familias puede estar seriamente alterada. Los niños
dependen del material adaptado, de ayudas para la movilidad y
de la asistencia personal para controlar la postura y facilitar el
movimiento.36
AFECTACIÓN PROFUNDA. Con este grado de afectación,
los niños tienen una capacidad motriz muy reducida, incluso
para funciones básicas de la movilidad, como cambiar de
posición, sed estación, independencia, y necesitan la asistencia
personal para las actividades más básicas, como las de
alimentación. No pueden usar comunicación alternativa.
Necesitan asistencia personal, material adaptado y equipo
especial para todas las actividades de la vida diaria. Los
problemas de salud suelen ser complicaciones serias en estos
33 Bárcenas Carlos Eduardo; Sin límites: Parálisis Cerebral o Insuficiencia
Motora de Origen Cerebral. Tomo N.6. Colombia, Cali: Fundación LUPINES,
14 de marzo de 2015. Pág. 4. 34 Cortes Falabella, Yina, Publicación Elemento para el desarrollo de la
motricidad de las extremidades superiores de los niños con insuficiencia
motora de origen cerebral leve con diplejía espástica., 2007, Tomado de:
http://ribuc.ucp.edu.co:8080/jspui/bitstream/handle/10785/857/completo.pdf?s
equence=1. Consultado el 17 de abril de 2015. 35 Ibídem (pág. 12) 36Ibídem (pág. 12)
Universidad distrital francisco José de Caldas. Ochoa, Sergio y Camargo, Miller. Proyecto Melissa
Bogotá, noviembre de 2015
7
casos. Este grado de afectación suele ir asociada a otros déficit
importantes a nivel cognitivo, de lenguaje, visual, etc.;
denominándose la concomitancia de estos déficit con el
término de plurideficiencia.37
4.3 ANÁLISIS JURÍDICO Y LEGAL ACTUAL
4.3.1 MARCO JURÍDICO
A continuación se encuentran taxativamente enunciados los
fundamentos jurídicos y técnicos bajo los cuales se encuentra
enmarcada la proyección y desarrollo de una la solución
mecánica que permita el traslado de los pacientes del Hogar
Fervor a las diferentes partes de sus instalaciones:
4.3.2 MARCO CONSTITUCIONAL
Artículos 13, 44, 45 y 47 de la Constitución Política de 1991.
Mediante las garantías constitucionales consagradas en los
artículos enunciados previamente y con ocasión a los pilares
de la seguridad social integral de eficiencia y solidaridad, el
estado categorizó los derechos de los niños y adolescentes
como derechos que prevalecen sobre los demás derechos, de
tal modo que en materia de integración y bienestar social
infantil, el estado y en general la sociedad civil colombiana
deberá proveer la protección e integración de los mismos.
Ahora bien, tratándose de niños y adolescentes en estado de
discapacidad, para el caso en concreto niños y adolescentes
con Insuficiencia Motora de Origen Cerebral (IMOC),
también conocida como Parálisis Cerebral (PC), el valor de
privilegio constitucional es mayor en la medida que además de
proveerse protección se deberán garantizar políticas de
previsión, rehabilitación e integración social para esta
población en particular.
4.3.3 MARCO LEGAL
Ley 361 de 1997 Por la cual se establecen mecanismos de
integración social de las personas con limitación y se dictan
otras disposiciones encaminadas a garantizar la dignidad que
le es propia a las personas con limitación en sus derechos
fundamentales, económicos, sociales y culturales para su
completa realización personal y su total integración social y a
las personas con limitaciones severas y profundas, la
asistencia y protección necesarias.
Resolución No. 14861 de 1985 Por la cual se dictan normas
para la protección, seguridad, salud y bienestar de las personas
en el ambiente y en especial de los minusválidos: Mediante
esta norma se disponen características, reglamentaciones y
especificaciones de tipo general para preservar, restaurar, crear
y mejorar las condiciones sociales especialmente de la
población discapacitada y minusválida.
Ley 12 de 1987 Dispone lineamientos que a nivel nacional
deben consagrarse para garantizar la integración social de la
población discapacitada. Deberán diseñarse y construirse de
37Ibídem (pág. 12)
manera tal que faciliten el ingreso y tránsito de personas cuya
capacidad motora o de orientación esté disminuida por la
edad, la incapacidad o la enfermedad.
Convención sobre los derechos de los niños (marco legal
internacional aprobado por Colombia mediante ley 12 de
1991) en su artículo 23 contiene disposiciones, sobre los
derechos y los deberes para con los niños con impedimento
físico y mental, quienes deben tener derecho a acceder a
cuidados y atención especiales para alcanzar el disfrute de una
vida plena y digna.
4.4 MARCO NORMATIVO
NORMA ISO 9999:2007 “Productos de apoyo para personas
con discapacidad. Clasificación y terminología”. Define
productos de apoyo como cualquier producto (incluyendo
dispositivos, equipo, instrumentos y software) fabricado
especialmente o disponible en el mercado, utilizado por o para
personas con discapacidad.
Norma ISO 9999:2011: Presenta clasificación de productos
de apoyo para personas con discapacidad.
NORMA ICONTEC NTC. 4140 de 1997: Accesibilidad de
las personas al medio físico, pasillos, corredores y
características generales.
NORMA ICONTEC NTC. 4201 de 1997: Accesibilidad de
las personas al medio físico, equipamientos, bordillos,
pasamanos y agarraderas.
4.5 MARCO METODOLÓGICO
El presente proyecto se basa en la metodología de estudio
cuantitativo y descriptivo, de corte longitudinal, con
información recopilada en experiencias de enfermería, datos
descriptivos suministrados por la normatividad referente a
sillas de ruedas, lugares de traslado y generación cuantitativa
de modelos matemáticos, con ecuaciones para la resolución de
las especificaciones de diseño mecánico e hidráulico.
4.5.1 PROCEDIMIENTO
Documentación e investigación técnica
Análisis del entorno y los requerimientos del proyecto
Etapa de diseño teórico y conceptual
Etapa de diseño preliminar
Etapa de diseño detallado
Análisis de cargas
Selección de elementos normalizados
Fase de Simulaciones y análisis de esfuerzos
Iteraciones y mejoras
Análisis de resultados obtenidos
Elaboración del documento final
Universidad distrital francisco José de Caldas. Ochoa, Sergio y Camargo, Miller. Proyecto Melissa
Bogotá, noviembre de 2015
8
4.5.2 DESARROLLO
Para el desarrollo del presente trabajo, se hace uso de una
herramienta PDM38. Google Drive39 es un servicio de
almacenamiento de archivos, tales como fotos, imágenes,
archivos office, archivos open office, artículos, grabaciones,
videos, etc. En su versión gratuita para usuarios no
empresariales y hasta con capacidad de 15gigabytes, puede ser
usada por cualquier persona del común que tenga cuenta de
correo electrónico en Google.
Se puede acceder a esta herramienta de almacenamiento de
información desde la web: www.drive.google.com, esta
permite trabajar a distancia y contribuye significativamente a
la preservación de la información, debido a que ésta no se
almacena en un solo dispositivo, sino que queda en la red para
consulta, descarga, modificación y actualización.
Se creó una carpeta exclusiva para organizar la información
del Proyecto Melissa de la siguiente manera: Carpeta Principal
denominada “PROYECTO GRÚA PARA PACIENTES”
dentro de la cual se vinculó toda la información pertinente al
proyecto y la cual tiene como editores y propietarios
únicamente a los autores del proyecto.
Ilustración 14.
Carpeta en Google
Drive.
Los autores 2015
En la ilustración 15, se puede observar las subcarpetas y los
archivo pertenecientes al contenido de la carpeta del proyecto,
dentro de las cuales está una carpeta para los documentos del
Anteproyecto, una carpeta de Archivos de Referencia tales
como normas y reglamentaciones, una carpeta del registro
fotográfico de una visita técnica realizada en las instalaciones
de la fundación Hogar Fervor, una carpeta del desarrollo del
Proyecto y un archivo de la carta de solicitud de la fundación a
la universidad firmada.
En la carpeta “PROYECTO MELISSA”, se encuentra la
información referente al desarrollo como tal del proyecto, hay
una subcarpeta dedicada a los catálogos de piezas comerciales
aplicables, una subcarpeta de los requerimientos del cliente,
una subcarpeta de Modelados CAD, una carpeta de Resultados
de Simulaciones, una carpeta de QFD, una carpeta de
Referencias bibliográficas y el archivo en editable del texto
del proyecto.
38 Díaz, Marco, Herramientas PDM, 2013, tomado de:
http://2marcad3d.blogspot.com/p/pdm.html. Consultado el 17 de abril de
2015. 39 2012, tomado de: http://www.google.com/intl/es_co/drive/. Consultado el
17 de abril de 2015.
Ilustración 15. Carpeta en Google
Drive sub-índices.
Los autores 2015
5 DESARROLLO
5.1 ESPECIFICACIONES DE DISEÑO
5.1.1 PARÁMETROS DE DISEÑO
5.1.1.1 FUNDACIÓN HOGAR FERVOR
La Fundación Hogar Fervor está ubicada en Bogotá
(Colombia) en el barrio El sosiego (Carrera 9A #14-03sur) y
fundada en 1996; su función es brindar a niños con lesión
cerebral y múltiple impedimento atención terapéutica integral
para estimular las capacidades físicas, cognitivas,
psicológicas, sensoriales, sociales, culturales y familiares de
los pacientes. En busca de aumentar sus niveles de
independencia personal y de autoestima logrando así la
integración del niño a la familia y a la sociedad40.
Las instalaciones de la Fundación están dadas en una casa
adaptada para la necesidad de los pacientes, tiene tres pisos y
en ellos se encuentra la siguiente distribución de áreas:
Primer Piso. Recepción, Oficina de personal, oficina de la
directora de la Fundación, Cocina, Comedor, Cuarto de
Mantenimiento, ascensor.
Segundo Piso. Habitaciones de reposo, baño con tina para
bañar a los pacientes, salón de terapia física, sala talleres de
trabajos manuales, enfermería, emisora Fervor Radio (emisora
especializada en discapacitados), oficina administrativa,
ascensor.
Tercer Piso. Salón de juegos y terapias, baño con jacuzzi,
salón de terapia Glenn Doman, salón de terapias de colores y
musicoterapia, ascensor.
Se realizaron visitas técnicas a las instalaciones y se presentan
a continuación en el anexo E, los planos del lugar.
5.1.1.2 SILLAS DE RUEDAS
Es necesario tener presente las dimensiones estándar utilizadas
para la elaboración de sillas de ruedas.
Ilustración 16. Dimensiones Estándar silla de
ruedas
http://www.silladeruedasengestion.org/sccs/ma
nual.php?id=2. Consultado el 22 de julio de
2015.
40 Misión, Fundación Hogar Fervor, tomado de:
http://www.hogarfervor.com/index.php/la-fundacion. Consultado el 06 de
marzo de 2015.
Universidad distrital francisco José de Caldas. Ochoa, Sergio y Camargo, Miller. Proyecto Melissa
Bogotá, noviembre de 2015
9
5.1.2 LIMITANTES CUANTITATIVAS DE USO
El mecanismo debe soportar 150 kg
Apertura en el extremo del dispositivo no menor a 1 m
Rango de operación entre 0,9 hasta 1.5 m
5.1.3 FUNCIONES DEL DISPOSITIVO
Elevar el paciente desde la cama, hasta una altura que
permita el giro hacia la ubicación de la silla.
Mantener la carga del paciente mientras se realizan las
maniobras requeridas.
Permitir el descenso del paciente sobre la silla.
Debe permitir la utilización de un arnés sentado de respaldo
alto – piernas juntas.
Ilustración 17. Dimensiones estándar arnés
para traslados
http://cdn3.ortopediaplus.com/13527-
thickbox_default/grua-electrica-de-
aluminio-polaris-maxi.jpg. Consultado el 22
de julio de 2015.
5.2 CRITERIOS DE EVALUACIÓN
A partir de las necesidades del presente proyecto y las
prioridades del mismo, se utilizarán los siguientes criterios de
diseño, de menor a mayor relevancia.
1. Poca robustez
2. Aspecto estético
3. Operación suave
4. Bajo costo de funcionamiento y mantenimiento
5. Baja inversión inicial
6. Mecanismos disponibles comercialmente
7. Facilidad de construcción
8. Facilidad de manipulación
9. Funcionamiento
10. Seguridad
5.3 CONCEPTOS DE DISEÑO
5.3.1 ALTERNATIVAS DE DISEÑO
A continuación se muestran las alternativas probables, para
suplir la necesidad de apertura y elevación del dispositivo.
5.3.1.1 MECANISMOS DE ELEVACIÓN
Alternativa A
Un mecanismo automático para elevación lineal de precisión,
por medio de un sistema piñón cremallera.
Ilustración 18. Sistema elevación,
piñón cremallera.
http://www.wittenstein-rack-
pinion.com/site/es/El_Sistema_line
al/Sistemas/Pages/Sistema_Precisi
on.aspx. Consultado el 24 de julio
de 2015.
Alternativa B
Mecanismo de elevación automática, por medio de un
componente de tijera y un motor eléctrico que permite la
rotación de un husillo central.
Ilustración 19. Sistema elevación, husillo.
http://www.aliexpress.com/item-
img/wholesale-for-horizontal-hydraulic-
luxury-2T-3T-car-SUV-electronic-
hydraulic-car-jack-motor-vehicle-
accessories/2040913715.html.
Consultado el 24 de julio de 2015.
Alternativa C
Un sistema hidráulico, que permite el funcionamiento de
cilindros como actuadores de elevación lineal.
Ilustración 20. Sistema elevación,
mecanismo hidráulico.
http://www.sabelotodo.org/aparat
os/hidrocircuitos.html Consultado
el 24 de julio de 2015.
5.3.1.2 MECANISMOS DE APERTURA
Alternativo A
El mecanismo de 5 barras con guía, genera apertura hasta un
máximo de 45° y es de bastante accesibilidad comercial por su
uso en ventanas.
Ilustración 21. Apertura, 5 barras
http://www.metalwindowcorp.com/im
ages/hardware/gallery1/org/4barScis
sorHinge.jpg Consultado el 24 de
julio de 2015.
Alternativa B
Un sistema motor-engranaje, conectado a una corredera
dentada, genera un movimiento lineal de apertura automático.
Ilustración 22. Apertura motor
engranaje.
http://img.directindustry.com/images_
di/photo-g/rack-pinion-6209-
3814145.jpg Consultado el 24 de julio
de 2015.
Universidad distrital francisco José de Caldas. Ochoa, Sergio y Camargo, Miller. Proyecto Melissa
Bogotá, noviembre de 2015
10
Alternativa C
El Mecanismo con actuador Air-spring, permite apertura hasta
de 45° y es ampliamente comercializado como sistema de
apertura de baúles y gabinetes.
Ilustración 23. Apertura Air-spring
http://www.selbywallbedsystems.co
m/1-Storage_Bed_Hdw.JPG
Consultado el 24 de julio de 2015.
5.3.2 EVALUACIÓN DE ALTERNATIVAS
Ilustración 24. Matriz de selección. Los autores 2015
Sub
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Sum
Aper
A 6 8 4 4 5 5 6 8 8 8
363 6 16 12 16 25 30 42 64 72 80
B 7 8 5 4 4 5 6 8 8 8
362 7 16 15 16 20 30 42 64 72 80
C 7 8 7 6 6 8 7 8 7 6
382 7 16 21 24 30 48 49 64 63 60
Eleva
A 7 8 5 6 6 5 6 8 8 6
360 7 16 15 24 30 30 42 64 72 60
B 6 8 4 4 5 5 6 8 8 8
363 6 16 12 16 25 30 42 64 72 80
C 7 7 8 6 6 5 7 8 7 8
385 7 14 24 24 30 30 49 64 63 80
Al trazar las alternativas con los criterios de diseño se obtiene
la sumatoria donde los de mayor relevancia son, la alternativa
C de los mecanismos de elevación, que es el sistema
hidráulico y la alternativa C de los mecanismos de apertura,
correspondiente al mecanismo con actuador Air-spring.
A continuación se muestra el primer modelo CAD partiendo
de esta selección, que permitirá realizar los cálculos
correspondientes y posterior optimización.
Ilustración 25. Diseño por computadora. Los autores 2015
5.4 CÁLCULOS DE DISEÑO
5.4.1 DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE
La importancia de la realización de los diagramas de cuerpos
libres, radica en la simplificación de los elementos dentro del
panorama general de análisis, en donde deben estar las
especificaciones dimensionales y geométricas más relevantes,
así como la especificación de las fuerzas; para el presente
modelo tal como se muestra en la ilustración 26, se muestra la
fuerza debida a la carga de 150 kg, restricciones y reacciones
generales en la base de la estructura.
Ilustración 26. Diagrama de
cuerpo libre.
Los autores 2015
5.4.2 CUANTIFICACIÓN DE
REACCIONES
Se debe determinar la magnitud
de la fuerza a partir de la carga
conocida, posteriormente
determinar al análisis geométrico,
vinculante a la reacción en la
sección y se calcula, como se
muestra en la ilustración 27.
Ecuación 1
Donde, es la carga en kg y es la aceleración .
Ecuación 2
Donde, es el momento resultante, la fuerza aplicada y
la distancia de aplicación.
Ilustración 27. DCL, sección
brazo.
Los autores 2015
A partir del diagrama de cuerpo
libre de la sección del cuerpo
de la grúa, se deben hacer las
consideración de relación
geométrica existentes entre la
fuerza y las reacciones, tal como se muestra en la ilustración
28.
Universidad distrital francisco José de Caldas. Ochoa, Sergio y Camargo, Miller. Proyecto Melissa
Bogotá, noviembre de 2015
11
Ilustración 28. DCL, sección cuerpo.
Los autores 2015
Los resultados anteriores, junto a las
relaciones geométricas, generan reacciones
en la base, (ver ilustración 29), que se
determinan a partir de la sumatoria total de
momentos y de las fuerzas que actúan sobre
el modelo.
Ilustración 29. DCL, sección
base.
Los autores 2015
Ecuación 3
Donde, representa la sumatoria total de fuerzas en el eje
y.
Ecuación 4
Donde, representa la sumatoria total de momentos.
Ilustración 30. DCL, sección
base
Los autores 2015
5.4.3 CÁLCULOS DE ESFUERZOS
Ilustración 31. Especificación geometría
cuadrado hueco con paredes delgadas
http://historiaybiografias.com/geometricas_
piezas1.htm
A continuación se muestran las ecuaciones
necesarias que relacionan los esfuerzos existentes, los
momentos máximos las geometrías a utilizar en cada sección
de la grúa.
Ecuación 5
Donde, es el momento máximo determinado para la sección
y es el esfuerzo de diseño.
Ecuación 6
Donde, es módulo de sección para la geometría mostrada en
la ilustración 30, es la dimensión exterior del cuadrado y
es el espesor de pared.
Ecuación 7
Donde es el esfuerzo utilizado después del factor de
seguridad y es el factor de seguridad.
Se utilizaran los valores siguientes para la realización de los
reemplazos en las ecuaciones.
A continuación se realiza el reemplazo en la ecuación 6.
Se utilizando la ecuación 7 para la sección del brazo.
Se reemplazan valores en la ecuación 5 para la sección del
brazo.
Universidad distrital francisco José de Caldas. Ochoa, Sergio y Camargo, Miller. Proyecto Melissa
Bogotá, noviembre de 2015
12
Se utilizando la ecuación 7 para la sección del cuerpo
Se reemplazan valores en la ecuación 5 para la sección del
cuerpo.
Con la utilización de catálogos comerciales de la empresa
Corpacero, distribuidora local para la ciudad de Bogotá, en la
sección de perfiles tubulares cuadrados (ver ilustración 33), se
seleccionan los perfiles más aproximados a los cálculos
realizados. Para la sección del brazo se selecciona el perfil
tubular cuadrado de 70 x 70 x 3 y para la sección del cuerpo se
selección el perfil tubular cuadrado de 60 x 60 x 3.
Es importante resaltar que estas secciones tubulares se
fabrican en acero AISI 1010 que poseen un módulo de Young
de 200 Mpa, que coincide con el valor de esfuerzo de diseño
utilizado.
Ilustración 32. Catálogo Corpacero.
http://www.corpacero.com/Productos/Documents/tuberia_pte
c.pdf. Consultado el 30 de julio de 2015.
5.4.4 ANÁLISIS HIDRÁULICO
5.4.4.1 PARÁMETROS INICIALES
A continuación se lista los parámetros de entrada que se
conocen, los cuales se utilizaran para reemplazar en las
ecuaciones y así determinar presión, caudal y otros datos
hidráulicos.
Carrera = l = 0.06 m
Tiempo = t = 15 s
Masa = m = 150 kg
5.4.4.2 DIÁMETRO ÉMBOLO
En la ilustración 34, se ubican los valores correspondientes a
Carrera = 0.06 m y donde se obtiene que
el diámetro del embolo.
Ilustración 33.Diagrama presión
fuerza en embolo.
http://ingemecanica.com/tutorials
emanal/tutorialn212.html.
Consultado el 30 de julio de 2015.
5.4.4.3 PRESIÓN
Para hallar el valor de la presión se debe despejar la siguiente
ecuación 8.
Ecuación 8
Donde, F es el valor de la fuerza desarrollada por el cilindro,
en kN, de, es el diámetro del émbolo que discurre por el
interior del cilindro, en mm y p es la presión de servicio a la
que se encuentra el aceite hidráulico en el interior del cilindro,
en bar.
De donde se optime el valor de la presión en bar, luego se
convierte a PSI utilizando la ecuación 9.
Ecuación 9
5.4.4.4 VOLUMEN DE CARRERA
Ecuación 10
Donde, V es la cilindrada o volumen de una carrera, en mm3,
de es el diámetro del émbolo que discurre por el interior del
cilindro, en mm y L, es la longitud de la carrera del vástago,
en mm.
Universidad distrital francisco José de Caldas. Ochoa, Sergio y Camargo, Miller. Proyecto Melissa
Bogotá, noviembre de 2015
13
5.4.4.5 VELOCIDAD
Ecuación 11
Donde, es la velocidad de salida del vástago, en m/s, L es la
longitud de la carrera del vástago, en mm y t es el tiempo
empleado en salir completamente el vástago del cilindro, en
segundos (s).
5.4.4.6 CAUDAL TEÓRICO
Ecuación 12
Donde, Q es el caudal de fluido necesario para hacer una
carrera, en litros/minuto (l/min), V es la cilindrada o volumen
de una carrera, en mm3 y t es el tiempo empleado en salir
completamente el vástago del cilindro, en segundos (s).
5.4.4.7 CAUDAL REAL
Ecuación 13
Donde, Qr el caudal real de fluido necesario para hacer una
carrera, en litros/minuto (l/min), Q es el caudal teórico
calculado según la expresión anterior, en litros/minuto (l/min)
y , es el rendimiento volumétrico del cilindro que tiene en
cuenta las fugas, como general se toma 0,95.
5.4.5 SIMULACIÓN DE ESFUERZOS MÁXIMOS
A partir de la selección dimensional de los perfiles de la
sección 5.4.3, se procede a la regeneración del modelo
asistido por computadora y la realización de la simulación,
que permitirá establecer los esfuerzos y deformación máxima.
En la ilustración 34, se observa la simulación de esfuerzos en
el diseño de la sección del brazo de la grúa, se pueden
observar la escala cromática que demuestra el menor esfuerzo
en color azul correspondiente al valor de 13,907 MPA al igual
que su ubicación y el mayor esfuerzo con color rojo que es de
32,055 MPa junto con su ubicación.
Los esfuerzos determinados por la simulación son esfuerzo
que está muy por debajo del valor correspondiente al módulo
de Young, punto en el cual el material sufriría una transición
de deformación elástico a deformación plástica.
Ilustración 34. Simulación, muestra de esfuerzo máximo.
Los autores 2015
En la ilustración 35, se observan los resultados de la
simulación respecto a las deformaciones sufridas por la
sección del brazo de la Grúa con la carga máxima estipulada,
se contempla la escala cromática desde el azul hasta el rojo,
siendo las zonas azules las de menor deformación, donde se
presentan desplazamientos despreciables del orden de
y las rojas con la mayor deformación donde
se observan deformaciones de hasta .
Ilustración 35. Simulación, desplazamiento máximo
Los autores 2015
Los resultados de la simulación, valida la optimización
dimensional realizada, lo cual permite establecer que estos
valores determinados en la sección 5.4.3 serán los valores
definitivos del diseño de la grúa.
Universidad distrital francisco José de Caldas. Ochoa, Sergio y Camargo, Miller. Proyecto Melissa
Bogotá, noviembre de 2015
14
6 ANÁLISIS DE REQUISITOS DEL CLIENTE
A continuación en la ilustración 37, se muestran los
requerimientos del cliente (ver anexo B) y su estado conforme
se ejecute el diseño propuesto por el presente proyecto.
Ilustración 36. Lista de chequeo, requerimientos Fundación
Hogar Fervor.
Los autores 2015
ITEM DESCRIPCIÓN DEL REQUERIMIENTO ESTADO
1
El dispositivo debe funcionar para levantar pacientes
de la fundación Hogar Fervor, tales como son niños
entre los 6 a los 25 años
2 El peso máximo de los pacientes será de 100kg
3 La fuerza ejercida al levantar el paciente debe ser
realizada por la grúa, no por el personal del hogar
4 El dispositivo debe ser más económico que las demás
alternativas que se encuentran comercialmente
5 La grúa funcionará para levantar los pacientes de la
cama a la silla de ruedas
6 La grúa funcionará para levantar los pacientes de la
silla de ruedas a la cama
7 La grúa funcionará para levantar los pacientes de la
camilla a la silla de ruedas
8 La grúa funcionará para levantar los pacientes de la
silla de ruedas a la camilla
9 La grúa funcionará para levantar los pacientes de la
silla de ruedas a la tina de baño
10 La grúa funcionará para levantar los pacientes de tina
de baño a la silla de ruedas
11
El dispositivo para levantar pacientes no será usado
para el traslado de pacientes entre áreas, a fin de
minimizar accidentes
12
La grúa sin pacientes se debe poder movilizar
fácilmente en las instalaciones de la fundación,
exceptuando el desplazamiento entre pisos, el cual será
realizado por el ascensor
13
Las piezas que compongan el dispositivo deben
poderse conseguir comercialmente en caso tal que
tengan una falla
7 CUADROS DE COSTOS
En la ecuación 14, se relacionan los costos de la adquisición
de los materiales necesarios para la construcción de la grúa
(CM), los costos de ideación ( ) y la ejecución o fabricación
de la misma (CE), los soportes de estos costos están en el
Anexo D.
Ecuación 14
Se debe determinar el costo de adquisición de los materiales
necesarios para la construcción de la grúa, por lo cual se
realizó la cotización de los mismos, En la ilustración 38, se
muestra la compilación de estas cotizaciones.
Ilustración 37. Costos de la compra de materiales.
Los autores 2015
En la ilustración 39, se muestra la descripción, costos
unitarios, subtotal y total de los costos de ideación.
Ilustración 38, Costos relacionados con la ideación del
proyecto. Los autores 2015
Costos de proyección
Descripción Costo unitario Subtotal
Documentación $ 50.000,00 $ 100.000,00
referenciarían $ 100.000,00 $ 200.000,00
transportes $ 56.000,00 $ 112.000,00
otros $ 50.000,00 $ 100.000,00
total $ 512.000,00
En la relación para la ejecución o fabricación de la grúa, se
costea la mano de obra del ensamblador, el soldador y el
ingeniero director del proyecto, siendo este último
proporcionado a manera de donación por los autores del
presente proyecto, como contribución para la Fundación
Hogar Fervor. (Ver ilustración 40).
Ilustración 39. Costo de ejecución. Los autores 2015.
Costos de ejecución
Mano de obra Subtotal
Ingeniero director $ 2´200.000,00
Ensamblador $ 150.000,00
Soldador $ 280.000,00
Varios $ 50.000,00
total $ 480.000,00
Aplicando la ecuación 14 obtenemos el costo total del
proyecto, desde la ideación hasta la fabricación (CT).
$ 2.772.150,00
Listado de materiales
Ítem Elemento Dimensiones Cantidad Precio
1 Tubo Ø
3/4" STD 2m 1 $ 21.700,00
2 Tubo
cuadrado 70 STD 1m 1 $ 75.100,00
3 Tubo
cuadrado 60 STD 1m 2 $ 54.900,00
4 Lamina 1 ½" 1,2
m
2,4
m 1 $ 215.900,00
5 Lamina 3/16" 1,2
m
2,4
m 1 $ 232.300,00
8 Canal 3/16" 4" 6" 1 $ 116.250,00
11 Llanta 5" STD STD 2 $ 28.000,00
12 Llanta 3" STD STD 2 $ 18.000,00
13 Sistema hidráulico STD 1 $ 1.014.000,00
14 Gas-spring STD 1 $ 4.000,00
Total $ 1.780.150,00
Universidad distrital francisco José de Caldas. Ochoa, Sergio y Camargo, Miller. Proyecto Melissa
Bogotá, noviembre de 2015
15
A continuación se procede a determinar el valor del presente
neto (VPN) y el retorno efectivo del proyecto por periodo
(TIR), para determinar la viabilidad de inversión en el
proyecto, siento CT el valor de la inversión inicial y en
consideración de un básico anual de $500.000 destinados por
la fundación para mejora de instalaciones.
Ecuación 15
Donde VP es el valor presente, VF es el valor futuro e i% es la
tasa de interés efectiva, que para el año 2015 se ha proyectado
en 9.23% 41
Ecuación 16
Ilustración 40. Costo de ejecución. Los autores 2015
Tasa de interés 2015 9,22%
Año Flujo de efectivo Valor presente
-$ 2.772.150,00 -$2.772.150,00
1 $ 500.000,00 $457.791,61
2 $ 500.000,00 $419.146,32
3 $ 500.000,00 $383.763,34
4 $ 500.000,00 $351.367,28
5 $ 500.000,00 $321.705,99
6 $ 500.000,00 $294.548,61
Valor presente Neto (VPN) -$ 543.826,85
Tasa Interna de Retorno (TIR) 2%
Al obtener un valor TIR positivo, se comprende que es viable
para el inversionista la realización de la inversión inicial, pues
existe un retorno efectivo.
8 CONCLUSIONES
Las visitas técnicas realizadas a Fundación Hogar Fervor,
permitieron establecer las condiciones dimensionales
existentes, compiladas en el anexo E y determinar la
viabilidad para la implementación del presente proyecto, pues
la distribución espacial de su infraestructura permitiría el
desplazamiento del dispositivo para movilización de pacientes,
sin mayor dificultad.
El diseño preliminar del dispositivo para la movilización de
pacientes elaborado por medio de un software de
modelamiento asistido por computadora, permite evidenciar la
distribución geométrica y las limitantes cuantitativas, pues su
elaboración se realizó partiendo de los criterios de evaluación
41http://www.eltiempo.com/economia/indicadores/tasas-de-interes-en-el-
2015/15146597
con mayor ponderación, destacados en la matriz de evaluación
para alternativas propuestas, según uso.
Del análisis de cargas, elaborado al diseño propuesto para el
dispositivo para la movilización de pacientes, se obtiene que la
fuerza ejercida sobre la sección del brazo es de , el
momento máximo es de 1 y en la sección cuerpo es
de , a partir de lo cual se calculó los esfuerzo de
diseño que generaron una optimización dimensional del
dispositivo.
Las simulaciones realizadas al del dispositivo para la
movilización de pacientes optimizado, muestran un esfuerzo
máximo de 32,055 MPa con una deformación máxima de
, lo cual es satisfactorio teniendo en cuenta
que el material que se utilizaría para la fabricación de estos
elementos es acero AISI 1010, que posee una resistencia de
fluencia de 180MPa42, lo cual indicaría la no existencia de
deformaciones plásticas, en condiciones normales de uso.
Se determinó que si se fabrica el dispositivo para la
movilización de pacientes, a partir del diseño suministrado por
el presente documento, este cumpliría las necesidades de uso
en la Fundación Hogar Fervor, pues cumple la totalidad del
listado de requerimientos dispuestos por ellos.
9 BIBLIOGRAFÍA
[1]Normas Técnicas. INSTITUTO COLOMBIANO DE
NORMAS TÉCNICAS Y CERTIFICACIÓN. Trabajos
escritos: presentación y referencias bibliográficas,
actualización. Bogotá: ICONTEC, 2014.
[2]SHIGLEY, Joseph; MITCHEL, Larry; Diseño en
Ingeniería Mecánica, 1989.
[3]BEER, Ferdinand; RUSELL, Johnston, Mecánica de
Materiales, 1993.
[4]TAN, Paul, Solid Works Parte 1, 2013
[5]Normas Técnicas. UNE-ISO 10535, Grúas para el Traslado
de personas con Discapacidad, AENOR (Asociación
Española de Normas y Certificación), 2007
[6]http://noticias.universia.es/empleo/noticia/2014/08/27/1110
386/oit-cada-ano-mueren-2-3-millones-personas-accidentes-
enfermedades-laborales.html
[7]www.ceapat.es/InterPresent1/groups/imserso/documents/bi
nario/normasat.pdf
[8]www.independi.es/media/uploads/pdf/GR%C3%9AA%20
DUO.pdf
[9] www.reagirona.com
42 Shigley, Jhoseph Edward; Diseño en Ingeniería Mecánica, 2007, 5ª
Edición, página 859, tabla A20.
Universidad distrital francisco José de Caldas. Ochoa, Sergio y Camargo, Miller. Proyecto Melissa
Bogotá, noviembre de 2015
16
[10]www.lohmedical.com/es/productos/transferencia-y-
accesibilidad/sololift
[11]www.ortopediamimas.com/gruas-de-traslado/gruas-
bipedestacion.html#
[12]http://sanicenter.es/gruas/83-grua-de-bipedestacion-
virmedic-e-150-elev-up.htm
[13] http://www.winncare.fr
[14]http://www.ortoiberia.com/419-gr%C3%BAa-
bipedestaci%C3%B3n-elev-up-e-150.html
[15] http://obea.es/
[16] http://obea.es/producto/grua-mini-2-en-1-modulift/
[17]http://obea.es/wp-
content/uploads/InstruccionesModulift.pdf
[18] www.invacare.es
[19] www.sumitomoriko.co.jp/english/
[20] www.riken.jp/en/
[21]www.aparcamientodiscapacitados.blogspot.com/2015/02/
crean-en-japon-un-oso-robot-para-ayudar.html
[22]http://valledupar.udes.edu.co/Portals/0/imagenes/Facultad
es/Fisioterapia/MEMORIAS_CIMA_A_2014.pdf
[23]www.arlsura.com/index.php/component/content/article/25
-centro-de-documentacion-anterior/autogestion-de-salud-
anterior/611-prevencion-de-la-lesion-de-espalda
[24]www.arlsura.com/index.php/noticias/173-noticias/2017-
dolor-lumbar-y-enfermedad-laboral
[25]www.arlsura.com/index.php/component/content/article/25
-centro-de-documentacion-anterior/autogestion-de-salud-
anterior/1329-causas-del-dolor-de-espalda
[26] www.repository.urosario.edu.co/handle/10336/4190
[27] www.tekvobioingenieria.com/
[28]www.tekvobioingenieria.com/soluciones/gruas-para-
pacientes/ad/grua-para-pacientes-hidraulica,24
[29]www.tekvobioingenieria.com/soluciones/gruas-para-
pacientes/ad/grua-para-pacientes-electrica,25
[30]www.agenciadenoticias.unal.edu.co/nc/ndetalle/pag/1/arti
cle/disenan-grua-humana-que-facilitara-el-traslado-de-
pacientes.html