Grupo 8 Abril Julio 2014: Proyecto de Práctica

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^2.

Especificaciones del proyecto

Tipo
Funcionales	Tamaño del dispositivo	El dispositivo tendrá un tamaño máximo en operación que permita pintar dentro del baño
	Tipo de vivienda	El apartamento modelo es el siguiente LINK
	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
	Alimentacion disponible	Los apartamentos tendrán un tablero eléctrico con 110 V 0 220 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 1.5 mst 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 2.30 mts, ancho máximo sala XX mts, ancho minimo15 cm 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 instrucción 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 instrucción) 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	Prevision de remocion de partes para limpieza y remocion de pintura diariamente
Mantenimiento	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 metalmencanicos con la tecnología disponible en el país
Normativa	Legal	Debe cumplir con las normas existentes vigentes en el país
Entregas	Propuesta conceptual	Se proporcionara la propuesta conceptual para el día jueves 30 de octubre 2014 (semana 8)

La siguiente imágen muestra una vista de planta de un modelo de apartamento a pintar.

Analizando el problema

Habiendo definido, entendido y acotado el problema con las especificaciones, se debe analizar la mejor forma de atacarlo.

La herramienta elegida para tal fin es el Análisis Funcional y consiste en desglosar e identificar las distintas "funciones" que debe cumplir nuestro producto.

Uno de los beneficios de aplicar esta herramienta radica en que permite dividir el problema inicial de diseño en problemas más pequeños. Así se facilitara la asignación de tareas al grupo de diseño, puesto que cada individuo podría ocuparse de una determinada función del producto. También orientara nuestro diseño hacia una solución modular, de manera de satisfacer todos los requerimientos de la necesidad.

Análisis de Caja Negra

Análisis funcional del producto.

Familia de Funciones

Relación Funcional del producto

Research

Patentes Relacionadas

Publicación ES 20268003
Esta Patente trata de un rodillo comun pero con un sistema de abastecimiento de pintura incorporado, lo cual favorece la optimizacion de tiempo requerida en el proyecto.

Publicación HR P20140865 T1.

Trata de una Cabina movil de spray para la aplicacion de revestimientos a grandes superficies como barcos. Esta patente sugiere que no hay que resignarse a la solucion clasica que implica a un operador en movimiento, puede pensarse en una cabina movil similar a la mostrada en la figura.

Publicación MX9600757A

Paredes, muros y techos prefabricados para la edificación de cualquier tipo de construcción.

Publicación 2014/0311406 A1
Esta patente resuelve aplicar pintura en superficies fundamentalmente planas y optimiza la cantidad de pintura que se aplica mediante un flujo de aire generado.

Normativa consultada

Página web de la Ley Orgánica del Trabajo

COVENIN

Es la Comisión Venezolana de Normas Industriales. Desde 1958 es el encargado de velar por la estandarización y normalización bajo lineamientos de calidad en Venezuela estableciendo los requisitos mínimos para la elaboración de procedimientos, materiales, productos, actividades y demás aspectos que estas normas rigen. En esta comisión participan entes gubernamentales y no gubernamentales especialistas en un área.

Consulte y descargue las siguientes normas:

1. Manejo de materiales y equipos. Medidas generales de seguridad.

Esta norma es fundamental para el desarrollo de proyectos que involucren el manejo de materiales y equipos de cualquier indole independientemente de que interactue o no algun operador; establece las medidas generales de seguridad en lo referente a:

Manejo Manual de materiales y equipos.
Manejo Mecnico de materiales y equipos.
Aparatos de elevacion
Montacargas
Transportadores

2. Criterios para la selección y uso de los equipos de protección respiratoria.

Otra norma Venezolana a la cual es perentorio investigar a profunidad debido a que la pintura genera olores muy fuertes que pueden llegar a ser nocivos para la salud, para evitar malas practicas de trabajo esta norma establece los requisitos minimos para la seleccion y uso de equipos de proteccion respiratoria.

3. Concentraciones ambientales permisibles de sustancias químicas en lugares de trabajo e índices biológicos de exposición.

Esta Norma Venezolana establece las Concentraciones Ambientales Permisibles (CAP) de sustancias químicas en los lugares de trabajo, bien sea polvos, gases, vapores o humos que debido a sus propiedades o a las características del proceso, pasan al ambiente de trabajo y, representan las condiciones bajo las cuales se acepta que casi todos los trabajadores puedan estar expuestos repetidamente día tras día ( 8 horas/dia, 5 días/semana) sin sufrir efectos adversos a su salud.

4. Pinturas, Lacas, Barnices y productos relacionados. Determinación de la densidad

Con el objeto de conocer las caracteristicas de la pintura que puede ser utilizada, es recomendable consultar esta norma Venezolana, la cual contempla el metodo para determinar la densidad de pinturas, barnices, lacas, afines y sus componentes en estado liquido.

Productos existentes en el mercado

Brochas: son ampliamente usadas, sobretodo para trabajos de pintura con superficies pequeñas.

Como empresa fabricante y distribuidora de brochas, en Venezuela se encuentra CERDEX, la cual ofrece distintos tipos dependiendo del uso:

Rodillos: El rodillo es también muy usado, ya que permite realizar el trabajo de una manera mucho mas rápida ya que cada pasada abarca más área y se realiza en menos tiempo en comparación con la brocha.

Tipos:

Rodillos para tubos y superficies curvas:

Rodillo para esquinas:

Rodillos para topes: útil para pintar junto a zonas que no serán pintadas, por ejemplo junto a zócalos, al techo, y en cortes o cambios de color.

Rodillos para pintar rejas:

De igual forma en el mercado venezolano, CERDEX ofrece rodillos en diferentes tamaños y con una bandeja incluida:

Almohadillas: hechas de espuma, están diseñadas para su uso en interior y exterior. Es un producto relativamente nuevo que complementa a rodillos y brochas. Son muy adecuadas para cubrir esquinas, y extienden la pintura con más facilidad que los rodillos. Sujetas a un mango de plástico son fáciles de sustituir e intercambiar.

Pistolas de pintura: utilizadas sobretodo por profesionales en el área ya que su costo es mucho más elevado en comparación a una brocha o un rodillo. Las grandes ventajas de este mecanismo es la limpieza en el trabajo, la rapidez, la versatilidad (Capacidad de usar gran variedad de tipos de pinturas) y el buen acabado final. Estas pistolas tienen que ser accionadas por bombas o compresores. Existen varios tipos como se muestra a continuación:

Principio de funcionamiento: se basan en el efecto Venturi, el cual indica que un fluido en movimiento dentro de un conducto cerrado disminuye su presión cuando aumenta su velocidad al pasar por una zona de sección menor.

En el siguiente link se encuentra una explicación breve del mecanismo interno de estas pistolas: Principio de funcionamiento. Pistolas de pintura

En Venezuela no es conocido un fabricante nacional de estos mecanismos, sin embargo se pueden conseguir en ferreterías o en sitios on-line como mercadolibre.

Analogías aplicadas en productos existentes

1. El rociador de agua de jardin, presente en muchos hogares de la actualidad y su finalidad es transportar y distribuir un fluido abarcando la mayor superficie posible.

2. Pistola profesional para pintar carros. Este dispositivo se caracteriza tanto por el excelente acabado que le brinda a las superficies como por la velocidad de paso a la que puede ser operado.

3. El soplador de hojas, muy comun en paises con 4 estaciones al ano. Algunos presentan la capacidad de trabajar en sentido reversa, brindando la capacidad de manejar un volumen de control con cierta facilidad.

4. Impresora o Ploteadora. Con un sin fin de caracteristicas, en principio es usada para plasmar una gama de colores y/o formas sobre una superficie.

Generación de Ideas

Producto de todos los métodos de generación de ideas y principios inventivos se obtuvo el siguiente mapa mental:

Se realizaron diferentes brainstorming de cada funcionalidad definida, a continuación se muestra el realizado para la funcionalidad de transferir pintura a la pared

BrainStorming

BrainWritting

Ejemplo 1.

Ejemplo 2.

Ejemplo 3.

Ejemplo 4.

Analogías de Interés

Oscilación de cuerpo realizada por caninos para secarse

Link a la página web Asknature.org

El secado de la piel húmeda es una crítica a la regulación térmica de los mamíferos. Investigamos experimentalmente la capacidad de los animales hirsutas a oscilar rápidamente sus cuerpos a derramar las gotas de agua, la analogía de la naturaleza para el ciclo de centrifugado de una lavadora. Se emplea videografía de alta velocidad y de seguimiento de pieles de partículas para determinar la posición angular de la piel del hombro del animal como una función del tiempo. Determinamos condiciones para la expulsión de la gota, considerando el equilibrio de la tensión superficial y las fuerzas centrípetas sobre las gotas se adhieren a la animal. Se presta especial atención a la racionalización de la relación entre el tamaño del animal y de la frecuencia de oscilación necesaria para auto-seca. "(Dickerson et al. 2010)

"Andrew Dickerson y sus colegas del Instituto de Tecnología de Georgia empapados 27 animales (incluyendo un ratón de laboratorio, seis tipos diferentes de perros, y un tigre del zoológico de Atlanta) y filmaron a los animales, a velocidades de hasta 1000 cuadros por segundo, derramando el agua. Ellos descubrieron que la velocidad de agitación se relaciona con el tamaño del cuerpo y puede ser descrito con un modelo matemático simple. Los nuevos conocimientos sobre los animales 'sacudiendo podrían utilizarse para desarrollar lavadoras más eficientes, secadoras, equipos de pintura, máquinas de pintar y de espín ". (Doermann 2011)

TRIZ

1. Diagrama de los Recursos del Sistema

2. Estado Ideal

2.1 Descripción de la situación

Una cuadrilla de tres (03) pintores con brochas y rodillos cubre de pintura un área de 65 m^2 en una jornada laboral de ocho (08) horas.

2.2 Descripción de la Idealidad

Pintar el mayor área de superficie sin desperdicio de pintura en el menor tiempo posible.

3. Conflictos

3.1 Conflicto Evidente

Pintar la mayor cantidad de área con el mínimo gasto de pintura, buen acabado superficial y en el menor tiempo posible.

3.2 Conflictos inherentes

Recargar la brocha y el rodillo sin dejar de pintar
Disminuir tiempo de pintado sin aumentar el personal de la cuadrilla
Cubrir mas area en menos pasadas
Cubrir el área sin dejar grumos
Alcanzar la máxima altura de la pared sin usar escalera o apoyo.
Pintar sin detenerse.
Pintar sin la necesidad de limpiar las brochas y rodillos al final de la jornada.
Tener acceso a la pintura sin destapar el envase.
Pintar sin salpicar.

3.3 Conflictos inherentes traducidos en contradicciones técnicas

Mantener productividad sin gasto de tiempo
Disminuir gasto de tiempo sin aumentar la energía empleada por el objeto móvil.
Cubrir más área del objeto inmóvil sin aumentar la energía empleada por el objeto móvil.
Precisión de Manufactura.
Longitud del objeto móvil suficiente para cubrir área del objeto inmóvil.
Mantener productividad sin gasto de tiepo (igual que 1.)
Garantizar durabilidad del objeto móvil sin comprometer la productividad.
Mantener gasto de sustancia constante sin gasto de tiempo.
Cubrir área del objeto inmóvil sin efectos colaterales dañinos.

4. Matriz de Contradicciones

A partir de las contradicciones técnicas detectadas, se realizó un estudio a traves de la matriz de contradicciones para determinar los principios inventivos que se deben aplicar para darle solución al problema.

A continuación se muestran los 40 principios inventivos TRIZ:

Segmentación (fragmentación)
Separación (hablar fuera, extraer)
Calidad local
Cambio de simetría (asimetría)
Combinación (consolidación)
Multifuncionalidad (consolidación)
“La muñeca anidada” (la encapsulada “Matrushka”)
Compensación de peso (anti-peso, contrapeso)
Neutralización preeliminar (anti-acción preeliminar, pre-contracción)
Acción preeliminar (acción prioritaria, hacerlo en forma adelantada)
Compensación de antemano por consiguiente amortiguamiento, amortiguar previamente
Equipotencialmente (traer cosas al mismo nivel)
“El otro camino alrededor” (realizarlo en reversa, hacerlo inversamente)
Incremento de la curvatura (curvatura esférica)
Partes dinámicas (dinámicamente, dinamización, dinámica)
Acciones parciales o excesivas (hacer un poco menos)
Cambio de dimensión (otra dimensión)
Vibración mecánica
Acción periódica
Continuidad de acción útil
Apresurarse (saltar, apresurarse a través)
“Bendición para fingir” (convertir los daños en beneficios)
Retroalimentación
Intermediación (mediador)
Autoservicio
Copiando
Disposiciones baratas
Sustitución de interacción mecánica (uso de campos)
Neumáticos e hidráulicos
Escudos flexibles y películas delgadas
Materiales porosos
Cambios de propiedad óptica (cambio de color)
Homogeneidad
Descartar y recuperación
Cambios de parámetros (transformación de propiedades)
Transiciones de fase
Expansión térmica
Oxidantes fuertes (oxidación acelerada)
Atmósfera inerte (ambiente inerte)
Materiales compuestos

Para el caso en estudio, el método TRIZ indica que los siguientes principios inventivos deben ser considerados para darle solución al proyecto de pintar los apartamentos de misión vivienda:

Evaluación de Ideas

PNI

Almacenar Fluido

Transporte e Instalación de Equipos

Transferir pintura a la superficie

CYS, Metas y Objetivos

Transporte e Instalación de Equipos

Almacenar Fluido

Proyectos Planteados (Análisis morfológico)

Se procedió a definir proyectos derivados de la combinación de las diferentes ideas mostradas en el mapa mental ya evaluadas a través de las herramientas de bono

Proyecto 1. Rodillo autosurtidor de pintura

Consiste en un un rodillo cuyo mango posee una cavidad a través de la cual fluye pintura con la finalidad de hidratar la esponja. La pintura es bombeada desde un reservorio. Para evitar el exceso de pintura en la esponja, el usuario cuenta con un interruptor en el mango para activar o desactivar el sistema de bombeo. Para facilitar el transporte de la bomba y el reservorio, se utiliza una plataforma con ruedas.

Proyecto 2. Rodillo autosurtidor de pintura versión mochila.

Inspirado en el proyecto 1. Se mantienen las funciones para surtir de pintura el rodillo pero en esta propuesta el reservorio y la bomba se ubican en una mochila que puede usar el operario durante la jornada de trabajo.

Proyecto 3. Malla de pistolas de pintura (Sistema de tuberías flexibles)

Consiste en un sistema de tuberías flexibles contenidas en un marco rígido. Las tuberias cuentan con varios nodos en los que se ubican aspersores que rocian la pintura sobre la pared. El fluido es bombeado a través del sistema.

Proyecto 4. Pistolas de Pintura

Utiliza aire comprimido para atomizar pintura sobre la superficie. El aire y la pintura entran en la pistola por conductos independientes y se mezclan en el exterior de la boquilla de aire de forma controlada.

Proyecto 5. Pintar por derramamiento de pintura

Consiste en aprovechar el campo gravitacional para derramar de arriba hacia abajo una película de pintura sobre la pared.

Toma de Desiciones

Fue aplicada la matriz de decisión basada en el método KT Analysis de la que se obtuvieron los siguientes resultados:

Análisis de cada item de la matriz

Cumple requerimientos del cliente: El Proyecto 3 (Malla para pintar) resulto ser el mas conveniente para cumplir con el problema planteado porque abarca mas superficie pintada en menor cantidad de tiempo
Costos: Proyecto 2 y 3 son más costosos porque implican fabricación de mayor cantidad de elementos para el caso del proyecto 3 y de diseños muy complejos para el caso del proyecto 2.
Factibilidad de Fabricación: Pistola de pintura (Proyecto 4) resulto más beneficiado por el hecho de que ya estos diseños han sido ampliamente fabricados y probados en el mercado de la pintura.
Mantenibilidad:

La Pistola de pintura se ensucia mucho menos que cualquiera de los otros proyectos evaluados.
La malla contiene muchos elementos, lo que la hace un diseño complejo por lo tanto susceptible a fallas y mas difícil de mantener
Los proyectos de rodillo implican gran cantidad de elementos ensuciados por pintura.

Usabilidad:

Proyecto 2 implica gran peso en la espalda del usuario.
Proyecto 3 (Sistema de malla), solo precisa ser trasladado por medio de ruedas, por tal motivo obtuvo la mayor puntuación
Rodillo con carro (Proyecto 1) permite al usuario alcanzar toda la altura de la pared sin necesidad de escaleras
La Pistola de pintura (Proyecto 4) si precisa de escaleras

A partir de la aplicación de la matriz se seleccionaron los proyectos 1 y 3 (Rodillo con manguera incorporada y carro y malla con estructura móvil)

Cabe destacar que los proyectos seleccionados cumplen con la mayoría de los principios inventivos obtenidos en el método TRIZ.