Definición de la necesidad
"Se busca diseñar un método o dispositivo que permita pintar el interior de viviendas de varios cuartos pertenecientes al plan Misión Vivienda, que representen una mejora en cuanto a la productividad actual, basada en el trabajo de una cuadrilla de tres pintores durante un día, cubriendo un área de 65 m"
Características:
2 Habitaciones
2 Baños
Salón Comedor
Sala de Estar
Cocina
Balcón
Proyecto: Diseño de método o dispositivo para pintar interior de viviendas.
Descripción: Se busca diseñar un método o dispositivo que permita pintar el interior de viviendas de varios cuartos pertenecientes al plan Misión Vivienda.
Especificaciones
Funcionales
| Tamaño del dispositivo | El dispositivo tendrá un tamaño máximo en operación que permita pintar dentro del baño |
| Tipo de vivienda | Plano Aquí | |
| Tipo de pintura | Pintura de caucho blanca, cualquier tipo A, B, C, liquida o en polvo | |
| Acabado Esperado Pared | El cubrimiento de la pared debe ser uniforme, sin grumos o defectos y con densidad suficiente para no requerir segunda mano | |
| Alimentación disponible | Los apartamentos tendrán un tablero eléctrico con 110 V ó 220 V | |
| Tipo de operación | Paredes verticales y techos | |
| Autonomía | El equipo debe poder trabajar ininterrumpidamente con tres galones de pintura liquida tipo A (o su equivalente) | |
| Condiciones de la vivienda | La vivienda no tendrá puertas interiores instaladas, tendrá pisos en baldosa y rodapiés. Los baños tendrán baldosa hasta una altura de 1.5m en las paredes. No habrán lamparas instaladas | |
| Protección de áreas | La solución debe evitar pintar vidrios de ventanas, , marcos de puerta y ventana, mobiliario sanitario y pisos | |
| Tamaño máximo de paredes | Altura 2.30m, ancho máximo sala XX metros, ancho mínimo 15cm en los laterales de los marcos de las puertas | |
Condiciones
| Transporte | El equipo debe poder ser transportado por las escaleras del edificio |
| Operación | El equipo debe poder operar en el ambiente con partículas de pintura flotantes, sin extracción | |
| Ambiental | El equipo operara bajo techo con las temperaturas y la humedad del la costa del lago de Maracaibo | |
Usuario
| Tipo de Usuario | La solución debe poder ser usada por un obrero de construcción con un entrenamiento mínimo |
| Protección | El equipo debe cumplir con las normas de protección del usuario | |
| Tipo de uso | El equipo debe poder trabajar durante dos turnos consecutivos, con mínima rotación del operario (turnos de la construcción) siete días a la semana. | |
| Costo | Ecuación de costo asociada a la vida del equipo | (costo total del equipo/cantidad de apartamentos pintados) + costo de operación del equipo < costo operación tradicional |
| Vida | Cantidad de apartamentos | No hay limite o meta de apartamentos siempre que se cumpla la ecuación de costo |
Mantenimiento
| Diario | Previsión de remoción de partes para limpieza y remoción de pintura diariamente |
| Preventivo | Previsión de recambios de piezas gastadas que no superen el 15 % del costo del equipo cada 20 apartamentos | |
| Tiraje | Se espera poder contar con estos equipos para trabajar en 20 construcciones en paralelo | |
| Materiales | Los equipos deben poder ser construidos con materiales encontrados en distribuidores nacionales | |
| Procesos | Se debe poder fabricar en talleres metalmencánicos con la tecnología disponible en el país | |
| Normativa | Legal | Debe cumplir con las normas existentes vigentes en el pais |
| Entregas | Propuesta conceptual | Se proporcionara la propuesta conceptual para el dia jueves 30 de octubre 2014 (semana 8) |
Análisis de Funciones
Caja Negra
Análisis de funciones
Flujograma de funciones
Búsqueda de Información
Productos reales
· Brochas
La brocha es un instrumento imprescindible dentro del maletín del pintor que suele contar con unidades de diverso tamaño y grosor para diferentes usos. Se pueden distinguir dos tipos de brochas: las planas y las redondas. Las primeras se utilizan para cubrir superficies grandes y lisas imprimiendo brochazos largos. Cuanto más ancha es la brocha mayor superficie es capaz de abarcar. Las brochas redondas se utilizan para pintar superficies estrechas o irregulares o para realizar labores delicadas como lacado o barnizado. Si se desea emplear pinturas látex o al agua, lo mejor son las brochas de cerdas sintéticas. Para trabajar con lacas, esmaltes o pinturas epóxicas son recomendables las brochas de cerdas naturales: las de porcino o las de caballo ofrecen buenos resultados.
Rodillo de pintura
Es un instrumento que se utiliza para pintar paredes y otras superficies. Consiste en un rulo de material absorbente que gira sobre un eje depositando la pintura sobre una determinada superficie.
El rodillo es ideal para pintar grandes superficies ya que nos permite ahorrar bastante tiempo. Este tipo de elemento, propone un resultado parejo, sin las rayas que pueden presentarse ante el uso de pinceles de cerdas. El rodillo puede estar fabricado con pelo o espuma y también nos brinda la oportunidad de prolongar el largo de su mango a través de un alargador. Este nos permitirá acceder a superficies altas, su uso es muy sencillo, se trata solo de impregnarlo de la pintura que vamos a utilizar y luego pasarlos sobre la superficie que deseamos cubrir.
Pistola neumática o soplete
El principio de funcionamiento de esta herramienta es muy sencillo: La pintura o barniz que está siendo aplicado es pulverizado o atomizado en la pistola por el aire comprimido proveniente de un compresor. De esta manera se obtiene un chorro de pintura que tiene como ventajas un perfecto acabado y una rápida aplicación.
Durante la aplicación sobre la superficie a pitar la pistola debe encontrarse a una distancia aproximada de 20 centímetros. Si se realiza más cerca corremos el riesgo de chorrear la pieza o superficie, si se realiza más lejos se obtiene demasiado niebla o polvo que otorga un acabado áspero.
Analogías
Aspersor
Es un dispositivo mecánico que en la mayoría de los casos transforma un flujo líquido presurizado y lo transforma en rocío, aspersandolo para fines de riego.
Es necesario comprender que la ventaja de un aspersor es la de expulsar el agua por medio de una cortina hasta donde sus capacidades de presión de salida y tipo de boquilla se lo permitan.
Un chorro de agua asperjado es un conjunto aleatorio de gotas de agua que son expulsadas de un medio presurizado a otro con presión atmosférica, donde este conjunto de agua pulverizada guarda direcciones similares y velocidades diferentes (esto a causa de los tipos de boquilla) con el único objetivo de conseguir una cortina de agua lanzada al espacio de la manera más uniforme posible.
En el caso de nuestro proyecto los aspersores podrían fabricarse con distintos ángulos de disparo para cubrir toda la habitación en varias pasadas. Dependiendo del área a cubrir se podrían usar aspersores en serie. Una forma de optimizar la pintura podría ser haciendo uso de distintos tipos de boquillas. Los aspersores serían del tipo eléctrico.
Esponja
Es un utensilio utilizado para la higiene corporal o la limpieza de otro tipo de superficies. Son especialmente buenas para absorber agua o productos líquidos.
La esponja es un material poroso que puede estar fabricada en fibras celulósicas o en polímeros plásticos (generalmente el poliuretano). Existen esponjas naturales, utilizadas en labores de higiene, aunque la mayor parte se usan para limpieza facial o corporal.
En el caso de nuestro proyecto las esponjas absorberían pintura de un solo color. Una vez empapadas de líquido se frotan sobre la superficie a pintar y se dan varias pasadas hasta lograr el efecto deseado. El posible problema se podría presentar al pintar el techo ya que la pintura caería sobre el usuario cuando se aplica presión sobre la superficie a pintar.
Extintor
Es un aparato autónomo, diseñado como un cilindro, que puede ser desplazado por una sola persona y que usando un mecanismo de impulsión bajo presión de un gas o presión mecánica, lanza un agente extintor hacia la base del fuego, para lograr extinguirlo.
Los hay de muchos tamaños y tipos, desde los muy pequeños, que suelen llevarse en los automóviles, hasta los grandes que van en un carrito con ruedas. El contenido varía desde 1 a 250 kilogramos de agente extintor.
Pintar de esta forma sería positivo ya que se podrían abarcar grandes distancias en poco tiempo y haciendo uso de un solo operador. Los posibles inconvenientes serían quizás el pobre acabado superficial sobre la pared a pintar, el hecho de tener que reponer la pintura al extintor cada vez que se agote y el cansancio que generaría al operador andar con un equipo tan pesado encima.
Manguera con una boquilla adaptable
Una manguera es un tubo hueco diseñado para transportar fluidos de un lugar a otro. A las mangueras también se les llama tubos, aunque los tubos generalmente son rígidos mientras que las mangueras son flexibles. Las mangueras usualmente son cilíndricas.
Algunos usos de las mangueras incluyen los siguientes: una manguera de jardín es usada para regar las plantas en un jardín o patio, o para proporcionar agua a un rociador para el mismo propósito. También es usada por los bomberos para apagar el fuego con agua.
Algunos usos de las mangueras incluyen los siguientes: una manguera de jardín es usada para regar las plantas en un jardín o patio, o para proporcionar agua a un rociador para el mismo propósito. También es usada por los bomberos para apagar el fuego con agua.
En nuestro proyecto las mangueras podrían usar boquillas adaptables para rociar la pintura con más o menos fuerza dependiendo de lo que se necesite en el momento. El inconveniente seria que tendrían que existir tomas de pintura por cada piso del edificio (por cada color de pintura que se piense usar) y adicionalmente se necesitarían muchos metros de manguera para cubrir la zona y probablemente el acabado superficial no sería el mejor en comparación con otros métodos.
Patentes
Paint pad and paint pad tray assembly (Documento)
Este disponsitivo cuenta con un reservorio de pintura y unos cilindros rotatorios que transfieren la pintura a una almohadilla para pintar. Puede ser útil para nuestro proyecto como una alternativa de para transferir la pintura.
Fluid Application Device (Documento)
Este dispositivo consiste en un miembro extensible capaz de aplicar un fluido viscoso a través de una superficie plana por medio de un operador robotico.
MODULAR WALL PAINTING AND PRINTING SYSTEMS AND DEVICES (Documento)
Este dispositivo incluye un reservorio que transfiere pintura a la almohadilla de un rodillo a medida que esta se consume. Útil para nuestro propósito de maniobrabilidad.
Interior wall painting machine (Documento)
Este dispositivo consiste en una máquina de pintura de paredes interiores, que comprende un bastidor, una tolva, un cepillo de rodadura, un motor de accionamiento y un motor de escalada. Esta inveción representa una solución para nuestro proyecto.
Normas
LOPCYMAT. Capítulo IV Del Consejo Nacional de Seguridad y Salud en el Trabajo.
Artículo 40. Los Servicios de Seguridad y Salud en el Trabajo tendrán entre otras funciones, las siguientes:
1. Asegurar la protección de los trabajadores y trabajadoras contra toda consición que perjudique su salud producto de la actividad laboral y de las condiciones en que ésta se efectúa.
PDVSA No O-201 "Selección y especificaciones de aplicación de pinturas industriales" Agosto 1988.
Manual en el siguiente enlace
Norma Venezolana COVENIN 1302:1996 "Pinturas emulsionadas para uso interior y/o exterior"
Manual en el siguiente enlace
Norma Venezolana COVENIN 737:1999 "Pinturas, barnices, lacas y productos relacionados. Determinación de la densidad"
Manual en el siguiente enlace
Analogía Forzada
Jirafa
1- Cuello largo
Excelente alcance sin tener que desplazarse. Poder pintar tanto lugares bajos como lugares altos. Facilidad para pintar techos.
2- Cuello flexible
Poder pintar lugares de difícil acceso, con geometrías variables y superficies no necesariamente planas. Brazo extensor flexible.
3- Lengua larga y flexible.
Poder pintar lugares con espacios reducidos, como esquinas y contornos. Facilitar el pintado en sitios que requieren buen acabado y precisión (como en el caso de rodapiés, alrededor de los encendedores, marcos de ventanas y puertas) como lo serían las brochas y pinceles.
4- Puede alcanzar diversas ramas a su alrededor sin tener que desplazar todo su cuerpo.
Dispositivo que pueda pintar en un radio de 360 grados solo girando sin tener que desplazarse mucho.
5- Cuatro estómagos
Poder almacenar una gran cantidad de pintura. Fácilmente 3 galones. En diferentes regiones (ya sea el caso si se quiere pintar de diferentes tonos o colores)
6- Se alimenta de muchos tipos de arboles
Dispositivo que funcione con diversas formas de alimentación de energía, directo al toma corrientes ya sea 110 v o 220 v y que pueda funcionar con alguna batería.
7- Puede estar durante 20 horas seguidas de pie.
Dispositivo de bajo consumo de energía, que pueda funcionar durante largos períodos.
Aspiradora (tipo carro)
1- Buen Almacenamiento
Pueda guardar una buena cantidad de pintura. Los alrededor de tres galones.
2- Puede girar sobre su propio eje
Dispositivo que pueda girar y desplazarse fácilmente sin ninguna dificultad.
3- Manguera flexible y extensa
Pueda distribuir pintura con un buen alcance y flexibilidad para llegar a sitios difíciles. Sin importar la geometría o el estado de la superficie de la pared.
4- Tamaño aceptable
Dispositivo que cabe en espacios convencionales como baños y closets.
5- Fácil manejo y maniobrabilidad
Equipo que pueda moverse en cualquier dirección y de manera eficaz.
6- Funciona con tomacorriente estándar
Equipo con alimentación de energía sustentable, económica y práctica. Puede ser el mismo tomacorriente estándar de cualquier hogar (110 v) o el usado por los hornos y secadoras (220v). Del mismo modo que pueda usar baterías recargables.
7- Manejado por una persona
Dispositivo que pueda ser operado o supervisado por una sola persona, sin la necesidad mucha experiencia.
8- Liviana
Que el equipo sea de materiales no muy pesados, para poder ser cargado y transportado fácilmente.
Brainstorming
Brainstorming Forzado: Robot
Brainwritting
Mapa Mental
Identificación de los Recursos del Sistema
Extracción de Conflictos
Conflictos Evidentes
-Consumo de pintura
-Horarios de trabajo
-Cantidad de mano de obra
-Leyes laborales
-Disponibilidad de insumos
Conflictos Inherentes
-Tiempo de recarga del tanque
-Rendimiento de pintura
-Trabajo continuo
-Que la pintura no se pegue en la superficie del tanque
-Incumplimiento en el horario de trabajo
Contradicciones Técnicas
-Aumentar productividad sin aumentar consumo de recursos
-Pintar en sitios de difícil acceso sin aumentar tiempo de traslados
-Largas horas de trabajo produciendo el mínimo desgaste
-Minimizar el consumo de pintura sin afectar el acabado
-Dispositivo ensamblable sin comprometer tiempo de instalación
- - Poder almacenar mayor cantidad de pintura sin aumentar el peso.
- - Menor consumo energético sin requerir mayor mano de obra.
- -Menor tiempo de trabajo y menor mano de obra.
- -Mejor acabado superficial en menor tiempo de trabajo.
- -Mejor acabado superficial utilizando menor cantidad de pintura.
- - Mayor estabilidad sin comprometer el peso.
- - Menor peso y mayor durabilidad.
- -Mayor confiabilidad y mayor automatización.
- -Mayor automatización sin comprometer el peso.
- -Mayor facilidad de transporte y mejorar la estabilidad.
- -Mejorar acabado superficial y disminuir el consumo energético.
- -Mayor automatización y menor supervisión (mano de obra).
- -Mayor confiabilidad sin comprometer el peso.
Soluciones Partiendo de la Matriz de Contradicciones
1- Usar varios equipos en paralelo, que puedan ser supervisados por una única persona.
2- Colocar contrapesos que sean removibles fácilmente que logren colocar el centro de masa del dispositivo lo más cercano al piso.
3- Colocar la pintura en reservorios en forma de cartuchos que sean cambiables rápidamente por el operador, sin la necesidad de que el dispositivo cargue tanta pintura constantemente. Lo que lograría un dispositivo más liviano y que consuma menos energía para moverse.
4- Usar materiales compuestos, combinar metales con fibras, cerámicas y polímeros de alta resistencia y de poca densidad, para aumentar la resistencia y disminuir el peso del dispositivo.
5- Que el dispositivo use un rociador o aspersor de alta presión con una mezcla de pintura y aire para aumentar la volatilidad de la pintura y asimismo su facilidad de distribución, para lograr mejor acabado superficial con la cantidad justa de pintura. Del mismo modo si usamos múltiples rociadores, se disminuiría el tiempo de trabajo.
6- Usar una especie de computadora o tableta que de manera inalámbrica le indique al operador el estado de funcionamiento de los dispositivos sin la necesidad de estar en presencia de ellos, reduciendo a que un solo operador pueda supervisar varios equipos en sitios diferentes.
7- Dispositivo con rociadores y boquillas regulables o intercambiables dependiendo de las condiciones y tamaño de la superficie a pintura para aplicar la cantidad justa de pintura manteniendo un buen acabado superficial.
8- Dispositivo parcialmente ensamblable, con piezas removibles dependiendo del uso.
Diagrama de Gannt
Evaluación de Costos
| Actividades | Recurso | Duración | Lapso | |
| Dispositivo para pintar | Equipo | 35 days | 11/09/2014 08:00 | 29/10/2014 17:00 |
| Definición del proyecto | Equipo | 7 days | 11/09/2014 08:00 | 19/09/2014 17:00 |
| Definición de la necesidad | Equipo | 3 days | 11/09/2014 08:00 | 15/09/2014 17:00 |
| Especificaciones | Equipo | 4 days | 16/09/2014 08:00 | 19/09/2014 17:00 |
| Análisis de Funciones | Equipo | 6 days | 19/09/2014 08:00 | 26/09/2014 17:00 |
| Caja Negra | Gabriel | 2 days | 19/09/2014 08:00 | 22/09/2014 17:00 |
| Análisis de Funciones | Diego | 3 days | 22/09/2014 08:00 | 24/09/2014 17:00 |
| Flujograma de Funciones | Daniel | 3 days | 24/09/2014 08:00 | 26/09/2014 17:00 |
| Búsqueda de Información | Luigi | 7 days | 26/09/2014 08:00 | 06/10/2014 17:00 |
| Generación de Ideas | Equipo | 10 days | 07/10/2014 08:00 | 20/10/2014 17:00 |
| Diseño | Equipo | 3 days | 20/10/2014 08:00 | 22/10/2014 17:00 |
| Estimación de Costos | Equipo | 1 day | 22/10/2014 08:00 | 22/10/2014 17:00 |
| Evaluación de Ideas | Equipo | 2 days | 22/10/2014 08:00 | 23/10/2014 17:00 |
| Toma de Desiciones | Equipo | 3 days | 23/10/2014 08:00 | 27/10/2014 17:00 |
| Entrega de Prototipo | Equipo | 3 days | 27/10/2014 08:00 | 29/10/2014 17:00 |
Considerando el número de días empleados en cumplir con cada tarea, estimando un costo de a 100 BsF la hora, el costo del proyecto se estima alrededor de los 30600 BsF.
| Actividades | Recurso | Horas | Por número de personas | Costo |
| Definición del proyecto | Equipo | 14 | 56 | 5600 |
| Definición de la necesidad | Equipo | 6 | 24 | 2400 |
| Especificaciones | Equipo | 8 | 32 | 3200 |
| Caja Negra | Gabriel | 2 | 2 | 200 |
| Análisis de Funciones | Diego | 2 | 2 | 200 |
| Flujograma de Funciones | Daniel | 2 | 2 | 200 |
| Búsqueda de Información | Luigi | 4 | 4 | 400 |
| Generación de Ideas | Equipo | 20 | 80 | 8000 |
| Diseño | Equipo | 6 | 24 | 2400 |
| Estimación de Costos | Equipo | 3 | 12 | 1200 |
| Evaluación de Ideas | Equipo | 6 | 24 | 2400 |
| Toma de Desiciones | Equipo | 9 | 36 | 3600 |
| Entrega de Prototipo | Equipo | 2 | 8 | 800 |
| Total [BsF] | 30600 |
Cuadro Morfológico
Para el análisis morfológico, se emplearon las funciones obtenidas del mapa mental considerando aspectos de economía y rentabilidad. Las siguientes propuestas representan un compendio de las ideas más factibles para nuestro proyecto.
Tras realizar una matriz de decisiones (KT Analysis) y evaluar algunos aspectos de cada proyecto, se obtuvo el siguiente resultado:
Por lo tanto la propuesta seleccionada de la número 2:
Se ha decidido entonces presentar un dispositivo que funcione mediante un sistema compresor-pistola neumática, que sea portátil, ligero con un tanque de pintura con suficiente capacidad para garantizar una operación continua. Tendrá un brazo extensible para acceder a los punto más altos, una opción que permita a la pistola rotar para acceder al techo y una opción de desacople para que el operario pueda pintar las zonas más difíciles.
Prototipo
El diseño propuesto consiste en un conjunto ensamblable compuesto por un compresor, un reservorio y un riel desmontable por donde se pasea la pistola neumática la cual tiene la opción de girar para cambiar el ángulo de aplicación de la pintura, esto para pintar el techo y esquinas de difícil acceso. El diseño es compacto y las ruedas permiten movimiento en tres grados de libertad. Los botones para accionar el compresor y el movimiento del riel se encuentran en el manubrio.
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