3sac desarrollo

Trabajo Final de Grado Ingeniería de Diseño Industrial 3SAC Autores: Àlvar Acebrón Alfons Echegaray Tutores: JF Lopez Aguilar Oscar Perez

“No es lo que conseguimos, sino lo que compartimos lo que da sentido a nuestras vidas” Tony Robbins

VOLUMEN 2

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INTRODUCCIÓN

DESARROLLO TÉCNICO

1.INTRODUCCIÓN

1.DESARROLLO TÉCNICO

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2.ALCANCE DEL PROYECTO

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8

7.COSTES

18

62

2. SIMULUACIÓN

8.DESCRIPCIÓN TÉCNICA

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3. SELECCIÓN DE MATERIALES

38

4. PROCESOS DE FABRICACIÓN

44

5.CICLO DE VIDA

56

6.EMBALAJE

66

68

3. SECUENCIA DE USO

98

9

DESARROLLO FORMAL

CONCLUSIONES

DESARROLLO FORMAL

1.PROPUESTA DE MEJORA

96

116

2.PROPUESTA DINÁMICA

130

3.CONCLUSIÓN

134

4.AGRADECIMIENTOS

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BIBLIOGRAFIA

BIBLIOGRAFÍA

138

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1 -

INTRODUCCIÓN • Introducción • Alcance del proyecto

“El proceso creativo es el mismo secreto en la ciencia como en el arte. Son absolutamente iguales.”

Joseph Albers

Hipótesis y metodología

Conclusión

Al empezar con el grueso del proyecto se han de considerar muchos de los puntos analizados en profundidad en la investigación. Tal y como se ha comentado con anterioridad, el flujo de aire que llega a los pulmones de los usuarios, se compone en un 90% de partículas férricas. Para ello se deberá focalizar los esfuerzos en el filtrado de estas. Si bien la opción de los imanes permanentes no es atractiva por la rápida saturación del filtro, la posibilidad de generar un electroimán resulta un poco más compleja y queda un poco corta. Por lo tanto, la combinación de estas dos puede ser la que genere mejores resultados.

Una vez acabado el desarrollo y a falta del prototipo y su posterior testeo, se valora muy positivamente los resultados obtenidos. En el laboratorio de la escuela se ha podido confirmar el correcto funcionamiento del filtro magnético, capaz de imantar durante minuto y medio una lámina de acero, que se encargará de atrapar estas partículas durante un período adecuado a la frecuencia de los metros en el día a día del transporte subterráneo.

A demás el sistema proyectado es capaz no tan solo de ser autosuficiente a nivel energético, sino también rentable económicamente. La oportunidad que brinda 3SAC de introducir publicidad dinámica en un acople a la salida de aire abre un amplio abanico de posibilidades, donde se han planteado tres posibles soluciones para aprovechar el aire canalizado al finalizar el filtrado.

6 1

INTRODUCCIÓN Para pasar a la etapa del desarrollo hemos de validar los conceptos adquiridos durante la última etapa. Estos Insights que se han ido modelando a lo largo del proceso de investigación, deberán cuadrar con los detalles y características del producto final. Por este motivo los vamos a recordar brevemente: Se deben realizar dos productos, uno acoplado al metro que vaya absorbiendo y recolectando partículas a su paso, en este caso: - No puede exceder el gálibo del vehículo.

- No ha de tapar la vista del conductor.

- No obstaculizar el enganche con un remolque.

Para el dispositivo estático se contemplará lo siguiente: -

Ha de integrarse en el túnel o el andén sin obstaculizar otras actividades

- Rapidez y sencillez en el cambio de filtros.

- Resistente a los agentes externos que encontramos en el metro.

Introducción

7

Briefing Introducción

Cronología del desarrollo Vías de solución

En cuanto al sistema de captación de energía que deben incorporar, hay que tener en cuenta el consumo al inducir un campo electromagnético. Como se explica en el segundo estudio publicado por el CSIC, estas partículas están formadas en un 90% por restos férricos. A partir de estos insights podemos proyectar y concebir las vías de solución.

En ambos casos se tratará de encontrar la mejor opción, que equilibre su rendimiento con una buena adaptación al entorno y al punto de vista de los usuarios.

Para tener unos datos comparativos que identifiquen el rendimiento de las geometrías, se utilizará el anteriormente nombrado ANSYS, que facilitará los cálculos. De este modo se podrá asegurar con una mayor precisión el efecto que producirá la geometría respecto al rendimiento del producto.

Una vez se requieran decisiones, se contemplará por una parte la visión de la empresa y la viabilidad del proyecto en sus instalaciones, englobando de esta forma las limitaciones geométricas y de uso del dispositivo.

En este apartado se explica con detalle todos los componentes técnicos que se introducen en el conjunto del proyecto. Por un lado se contemplaran las piezas en sí con sus diferentes materiales, y por otro los procesos de fabricación que van a ir relacionados.

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Briefing El proyecto continua con el objetivo de crear un dispositivo de captación de energía eólica para reaprovecharla en otros dispositivos, aunque después de establecer contacto con TMB se buscará la posibilidad de hacer una filtración de las partículas nocivas que se detectan en los estudios de calidad del aire de los túneles. De todos modos, continua siendo importante conseguir una adaptación lo más estética y funcional posible para resolver los problemas de incomodidad con los usuarios del entorno, evitando ruido y vibraciones molestas.

Los lugares de estudio para implantación del producto son los túneles de metro de una sola vía.

El nombre del producto será: 3SAC ( Self Sufficient Subway Air Cleaner )

Transports Metropolitans de Barcelona TMB CALIDAD DE AIRE BREAFING

CONTRABREAFING

INNOVACIÓN IMPROVE LIFE

PLAN ENERGÉTIC 2020

Introducción

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Empresa La relación se establece en el marco de un convenio colaborativo entre la universidad ELISAVA y la empresa de Transports Metropolitants de Barcelona (TMB), que facilitará toda la información necesaria así como material para usar como filtros en el prototipo.

Proyecto El proyecto surge de la necesidad de hacer limpieza de las partículas dañinas que se desprenden durante el día a día de la actividad del metro. Conseguir un dispositivo autónomo aprovechando la energía eólica del efecto pistón, para así reducir la dependencia de las energías producidas por combustión y otras fuentes que agotan recursos y dañan el medio ambiente.

Mercado Existen empresas a nivel internacional que producen dispositivos de filtración de aire para conectar a red. Aunque para este sector en concreto hace muy poco que se trabaja, gracias a la publicación de varios artículos de investigaciones científicas al respecto, se está empezando la movilización para introducir estos sistemas de limpieza en los túneles.

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Requerimientos específicos El producto ha de poder instalarse en ambientes extremos, donde tendrá que lidiar con agentes externos como la humedad, impactos de partículas, fuertes rachas de viento. Integración en un espacio reducido por el paso de los convoyes. La seguridad tanto del producto como de los usuarios que se encuentren en su entorno será un factor primordial a tener en cuenta. Se tiene que optimizar tanto el área de captación como el tamaño del filtro para conseguir un equilibrio entre la energía que se genera y las partículas que se pueden filtrar.

Plan de diseño La entrega del proyecto con su prototipo funcional se debe realizar como muy tarde a mediados de Julio. Para ello se debe tener listo todo el desarrollo a principios de Junio y así poder testear el producto unas semanas antes de la entrega. Al tener acceso a las instalaciones de TMB se buscará varias ubicaciones en distintas zonas para poder comparar la respuesta del dispositivo según la localización. Una vez finalizado el testeo se concluirá con un estudio del impacto ambiental que supone la introducción del producto en el sistema de transportes del metro, se comparará por ejemplo, con la energía que consume como si esta viniera de otras fuentes no renovables, y el beneficio en salud que se obtiene para los usuarios y trabajadores del metro. A falta de recibir información importante por parte de la empresa no se puede hacer una estimación del coste del producto. En cualquier caso el desarrollo del proyecto rondará los 1.500 Euros sin tener en cuenta las horas de trabajo.

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Cronología del desarrollo A partir de las posibles vías de solución planteadas junto a la propuesta de valor, se plantea el desarrollo de un dispositivo dinámico, gracias a la ponderación y el mayor rendimiento. Pero durante las siguientes semanas y a partir de los datos y los requisitos de la localización de acople al metro, se descartó el desarrollo de dispositivo dinámico, aunque se planteo como una nueva propuesta de futuro.

RESEARCH

Calidad del aire CSIC

Contra-Briefin Invesigación

Inspiración Propuestas Estático Dinámico Bio

Introducción

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Asimismo se establece con TMB que el dispositivo estático, y el sistema interno puede ser de gran utilidad para el futuro del proyecto, y se ofrece la posibilidad de hacer una prueba piloto a partir de Octubre.

Selección

TMB

Desarrollo

FINAL

Propuesta

Vías de solución A continuación aparecen los resultados de la ponderación, que valoran cual es la mejor vía de solución.

- 1° Propuesta Dinámica - 2° Propuesta Estática - 3° Propuesta Bio

Aunque la en primera posición se encuentra la propuesta dinámica, no se desarrolla al completo, porque supondría modificaciones en el tren a la cual no se tiene acceso.

Aun así, se planteara como propuesta de futuro. Por lo tanto, a continuación se desarrollara el dispositivo estático al completo.

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Embudo

Aerogenerador

PartĂ­culas Aire limpio Aire sucio

Laminas filtro convencional

Lamina magnetizada

Introducción

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Gracias a la estrecha colaboración establecida en el convenio con TMB, se han abierto las puertas al acceso directo a investigaciones de CSIC, en este caso, fue posible concretar una reunión con Teresa Moreno, la responsable del estudio enmarcado en el programa europeo Improve Life, que intenta llegar a conclusiones sobre la distribución, composición, comportamiento y efectos sobre los usuarios de todas estas partículas nocivas.

En esta reunión se trataron temas muy diversos, desde el funcionamiento de los dispositivos de análisis, a la composición de las partículas. A partir de todos los datos facilitados de primera mano por el organismo, se puede trabajar sobre seguro en la sustracción de estas partículas del ambiente.

Tal y como se puede confirmar en el estudio publicado, el 90 % de las partículas que encontramos son férricas, esto hace que la opción de filtraje magnético gane puntos.

Una vez analizado al detalle los componentes a filtrar podemos dividir la etapa de filtración en dos fases. Por un lado centramos toda la energía capaz de generar el dispositivo aerogenerador en generar un electroimán capaz de atrapar el mayor número de partículas. Y por otro lado, una lámina de filtro de aire convencional, encargada de recoger el resto de las partículas que por su tamaño no sean capaces de atravesar este materias fibroso que se usa normalmente para el filtrado del aire acondicionado.

Tal y como se puede observar en los diagramas de la página anterior, el aire del metro ha de entrar por un costado del dispositivo, pasar a través de un embudo para coger aceleración, transmitir parte de la energía cinética a las aspas de aerogenerador, que a su vez transforma esta energía en eléctrica.

Con un hierro dulce en el interior de una bobina, se genera un campo magnético.

Este fenómeno se conoce como electroimán, el mismo sistema utilizado a gran escala en los desguaces, donde las grandes grúas elevan los coches con una atracción magnética que variará según la intensidad de corriente que atraviese la bobina.

Con este mismo funcionamiento se atraparán las partículas que entren en el dispositivo, y quedarán atrapadas hasta que cese la rotación del aerogenerador y el corriente eléctrico se interrumpa.

Posteriormente el aire pasará por un filtro de aire convencional, que acabará de purificar el aire. Aunque no se trate de algo imprescindible se puede plantear la introducción de un mecanismo de cambio de filtro automático, que facilite el mantenimiento por parte del personal de mantenimiento.

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ALCANCE DEL PROYECTO Tal y como se comenta al iniciar el proyecto, el alcance irรก bastante relacionado con los resultados de los anรกlisis. En este sentido, se realizarรกn varias pruebas de aerodinรกmica, en funciรณn de las conclusiones que se puedan extraer de cada una de ellas.

Introducción

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A parte de los análisis de fluidos, se contemplará el vector ambiental en todo momento, y durante todas las fases del ciclo de vida del mismo dispositivo.

En cuanto a la tecnología que va a usarse en el conjunto del dispositivo, se tendrá en cuenta todo el mercado actual de componentes para la Aero generación y filtrado de partículas, contemplando con cierta precaución el desarrollar un filtro propio.

A nivel de interacción se estudiarán, tal y como se especifica anteriormente: el conductor del metro, el usuario del transporte, y el personal de mantenimiento.

A nivel de costes se contemplará la opción más adecuada a la relación calidad/precio, pero teniendo en cuenta el impacto que supone a nivel de bienestar.

En cada uno de los casos se focalizarán las hipótesis y análisis en zonas y niveles de interacción distintos. No es lo mismo la relación que tiene el conductor con el dispositivo que un pasajero.

El producto ha de cumplir con todos los requisitos necesarios para su correcto funcionamiento en ambientes diversos, siempre contemplando los conocimientos adquiridos a lo largo del grado de ingeniería en diseño industrial. Eso comporta también una serie de cálculos que se deberán realizar, asegurando que tanto las uniones como el sistema interno llevan a cabo sin dificultades sus funciones.

A nivel ambiental, no se abarca tan solo la producción del producto, sino también todo el ciclo de vida de este, así como la disminución de polución en el interior del metro. Es importante entender que clasificando el impacto ambiental en diferentes categorías, dificulta el clasificar los factores perjudiciales. No obstante, y gracias a un criterio bastante lógico, centraremos el punto de mira en la etapa de producción y fin de vida, pues la etapa de uso del producto, no generará tanto impacto, al utilizar energía proveniente del movimiento del metro. Más adelante se explicará con más detalle los beneficios que supone este aprovechamiento de energía.

Durante la etapa de desarrollo de 3SAC, tubo a cabo la conferencia del programa Improve Life, sobre la contaminación del aire en los túneles de metro, en las instalaciones del CSIC del raval. En ella presentaros sus investigaciones científicos europeos.

Las personalidades asistentes tuvieron la oportunidad de explicar los detalles de sus investigaciones y los oyentes pudieron resolver todas sus dudas antes de finalizar la sesión.

Tal y como se ha comentado previamente, el estudio que se esta desarrollando habla de la contaminación por culpa de la re suspensión de las partículas. En ningún caso se habla de posibles soluciones. Este hecho, hace que 3SAC cobre sentido a nivel europeo, resolviendo la necesidad que tienen las instituciones de metro de todo el mundo de reducir los niveles de concentración.

Una vez concluida la sesión, se facilitaron unos certificados acreditativos de la asistencia a la sesión.

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2 -

DESARROLLO TÉCNICO • • • • • • • • •

Desarrollo técnico Simulación Selección de materiales Selección de procesos de fabricación Ciclo de vida Descripción técnica Embalaje Costes Secuencia de uso

“No hay tragedia en la naturaleza, solo proceso... Y, por ello, tampoco hay triunfo” Dean Koontz

Hipótesis y metodología

Conclusión

Antes de empezar con los apartados más técnicos del proyecto se han de plantear varias estrategias en varios sentidos para facilitar la producción del dispositivo. En este sentido, se han de encontrar el máximo de piezas normalizadas, para de este modo no precisar de mucha infraestructura para la fabricación. No obstante también se ha de diseñar muchas piezas específicas, y en este caso se plantearán varios procesos de fabricación y de materiales.

Tal y como se puede observar al final de la caracterización técnica, las piezas que se fabrican son imprescindibles para el correcto funcionamiento, y no se encuentran componentes normalizados que puedan substituir a la proyectada. A partir de aquí se han realizado los estudios correspondientes para asegurar una producción correcta y sin problemas de rechupes ni desmoldeos.

7 1

DESARROLLO TÉCNICO A continuación se detalla el funcionamiento del dispositivo, es decir, se describe su funcionamiento, las partes que lo componen y la explicación teórica de la tecnología.

El sistema no solo esta contrastado teóricamente, sino que gracias al laboratorio de ELISAVA, también se ha podido probar de forma empírica.

Desarrollo Técnico

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Descripción del sistema El modelo escogido es el TDM- 100 de la empresa S&P, comprobado de forma empírica con un flujo de viento de 10m/s (suponiendo el caso más desfavorable), el extractor proporciona el entre 2 y 5 V de corriente, a varios mA. Este se conecta a una bobina con nucleo hierro dulce, el resultado es un electro imán.

Este será el encargado de la recolección de partículas. Una vez el metro se interrumpa el paso de fluido por el aerogenerador, estas partículas atrapadas se desprenderán, depositándose en la caja de recogida de residuos.

A continuación, el flujo seguirá su curso pasando por un filtro, encargado de recolectar el resto de partículas no férricas (10%) y todas aquellas que el electroimán no haya sido capaz de atrapar.

De forma periódica, se procederá a la retirada de la caja inferior, que contendrá todos los residuos acumulados durante un período calculado de forma empírica con tal optimizar al máximo los filtros. Según la cantidad de recambios y la contaminación del aire de la estación variarán las necesidades de recambios de filtros.

Partículas Aire limpio Aire sucio

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Partes del sistema 1. Bobina con hierro dulce 2. Electroim谩n 3. Filtro 4. Caja contenedora 5. Extractor 6. Conexi贸n

2

1

6 3

4

5

Desarrollo Técnico

23

Funcionamiento del electroimán Embudo

Aerogenerador

Aerogenerador + Electroimán

Bobina

Filtros

Bobina + Hierro dulce

El electroimán está formado por una barra de hierro dulce, llamada núcleo, rodeada por una bobina de hilo de cobre. Al pasar una corriente eléctrica por la bobina el núcleo de hierro se magnetiza por efecto del campo magnético producido por la bobina, convirtiéndose en un imán tanto más potente cuanto mayor sea la intensidad de la corriente y el número de vueltas de la bobina.

Corriente

Corriente

Campo Magnético

3 -

Campo Magnético

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Filtrado Los filtros de aire utilizados en 3SAC son los utilizados en la mayoría de los purificadores de aire y aires acondicionados que se encuentran en la actualidad en el mercado.

Desde hace tiempo se utiliza un sistema de codificación que indica la eficacia de los diferentes filtros de aire. A partir de esta se ha de valorar el tipo más indicado para el dispositivo.

La siguiente table indica las diferentes clases de filtros de alta eficacia conforme la normativa EN 1822:

Clase de filtro E10 E11 E12 H13 H14 U15 U16 U17

Valor integral Eficacia de filtración % 85 95 99,5 99,95 99,995 99,9995 99,99995 99,999995

Penetratión % 15 5 0,5 0,05 0,005 0,0005 0,00005 0,000005

Valor local Eficacia filtración% 99,75 99,975 99,9975 99,99975 99,9999

de Penetratión % 0,25 0,025 0,0025 0,00025 0,0001

Para los filtros de aire convencional se pueden usar los que utilizan los aires acondicionados normalizados.

La ficha técnica del escogido, fabricado y distribuido por la empresa Genfiltro, es la siguiente: Norma: Polifil absoluto EN-1822 Eficacia Global MPPS E(%): HEPA H-14 99.995% · ULPA U-15 99.9995% Pérdida de carga final: 400 Pa Pérdida de carga admisible: 600 Pa Temperatura máxima: 80 ºC Humedad relativa: 100% Tratamiento: Antimicrobial

Desarrollo TĂŠcnico

25

4 -

5 -

6 -

7 -

8 -

7 2

SIMULACIÓN Gracias a los conocimientos que se han asimilado en las asignaturas más técnicas, y a lo largo del recorrido académico, se pueden definir con claridad todo el amplio estudio que debe realizarse en el proyecto. Gracias a una experta en simulación y profesora, Marta Janeras, se han podido realizar diferentes estudios en relación al flujo de aire que se genera a lo largo de las instalaciones del metro.

Desarrollo Técnico

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Posición optima Geometrías ANÁLISIS Cálculos estructurales Rendimiento

Para empezar con la introducción del dispositivo, se han de calcular los rangos de viento que se producen, y las ubicaciones con mayor afectación. Con estos gráficos se podrá posicionar el dispositivo.

Como se observa en los gráficos del estudio previo realizado, el flujo de aire se vuelve a acelerar en los accesos de los usuarios, que transitan por unos túneles más estrechos. Una vez el flujo se comprime por el paso del metro, buscará el agujero de mayor dimensión para transitar sin incrementar su presión.

Aunque parte del flujo continuará por el mismo túnel de circulación, el acceso también evacuará aire al exterior, con una mayor velocidad.

Llegados a este punto, y como se plantean dos dispositivos, uno acoplado al metro y otro fijado en una localización, definimos la situación más eficiente para el funcionamiento del producto estático.

Una vez se encuentre en posición, se podrá pasar a la definición geométrica y la introducción de los volúmenes. De este modo se aprecia cómo afectan las geometrías a la captación de aire, con partículas en el interior.

Validada la geometría como la más eficiente, se puede estudiar el conjunto, con todos los componentes, para ver si el flujo realiza el recorrido deseado.

Además conociendo volumen de aire cada día y la eficiencia del filtro, se calculara las partículas que se captadas. Conociendo los datos publicados por el CESIC sobre la concentración de estas partículas por m3 de aire, se podrán realizar estimaciones bastante reales.

30

Desarrollo TĂŠcnico

31

32

CAE (Creo 2.0) A nivel estructural se va a prestar especial atención a los componentes que soportan todo el peso del conjunto, así como las piezas más propensas a recibir impactos y fuerzas externas.

Para el análisis de las geometrías en los software de simulación, es necesario la creación de una malla que modele paramétricamente la pieza. A continuación se muestra como queda la malla de la carcasa.

Por lo que respecta a la carcasa, se ha de contemplar el posible esfuerzo que pueden ejercer los usuarios del transporte, si esperando al metro, se apoyan en el centro del dispositivo.

En el caso más desfavorable se podrían ejercer hasta 500 N (50 kg) de fuerza encima de la superficie. Con este esfuerzo y teniendo en cuenta la superficie que transmite esta fuerza al soporte, se observa una tensión máxima en los radios de curvatura del embudo de 3,5 MPa. El material utilizado en este caso es PP, con un límite elástico a flexión de 30 MPa. Calculamos así un factor de seguridad de 10.

Desarrollo Técnico

35

ANSYS A nivel de flujo del fluido, se puede observar como con una intensidad definida en la entrada de aire es 10 m/s, se alcanzan a la en el encuentro con el aerogenerador cerca de100 m/s. Estos datos no contemplan el incremento de presión que sufre el flujo al llegar al último tramo del embudo para su posterior transmisión de energía en el aerogenerador.

Aun así, con estos resultados de la simulación se puede asegurar un buen funcionamiento del dispositivo.

ENTRADA

10 m/s

DISPOSITIVO

SALIDA

100 m/s

36

Rendimiénto del estático 1900 x 200 mm = 1,9 x 0,2 = 0,38 m3 de sección Si el flujo de aire en la estación se mantiene durante unos 114 minutos al día.

114 min = 114 x 60 = 6.840 s El flujo se desplaza a 10 m/s, y el área de captación es de 0,38 m2.

10 x 0,38 = 3,8 m3 cada segundo.

3,8 x 6.840 = 25.992 m3 de aire filtrado cada día, por un dispositivo, lo equivalente a 10 piscinas olímpicas.

Si se contrastan con los datos del número de partículas y concentración que hay en la actualidad, 103 µg / m3 con el cálculo anterior, podemos conocer los gramos diarios recogidos 103 x 25.992 = 2.677.176 µg / día = 2,68 g / día para cada uno de los dispositivos.

19 h funcionamiento / día 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

18 19 20 21 22 23 24

60

50

40

30

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10

0

1

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3

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Desarrollo Técnico

37

Rendimiénto del dinámico 2100 x 800 mm = 2,1 x 0,8 = 1,68 m2 de sección.

Si el flujo de aire se mantiene durante unos 114 minutos al día.

228 trenes x 8 min = x 60 = 109.440 s El metro se desplaza a 27 m/s, y el área de captación es de 2,68 m2,por tanto captará: 27 x 2,68 =72,36 m3 cada segundo.

72,36 x 109.440 = 7.919.078,4 m3 de aire filtrado cada día, por un dispositivo, lo equivalente a 3.167,6 piscinas olímpicas.

Si se contrastan con los datos del número de partículas y concentración que hay en la actualidad, 103 μg / m3 con el cálculo anterior, podemos conocer los gramos diarios recogidos.

103 x 7.919.078,4 = 815.665.075,2 μg / día = 815,67 g / día para cada uno de los dispositivos.

1200 1000 800 600 400 200 0

1

2

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Rendimiénto sobre el global del estático Para poder realizar una estimación del porcentaje de aire que se puede limpiar durante el funcionamiento respecto a tamaño de la estación, primero ha de calcularse el volumen de aire que se comprende en el interior del andén.

Superficie de la sección: 30 m2 Profundidad: 90 m En total se estiman unos 2.700 m3 de aire En este caso, y con los 103 µg / m3 de de concentración partículas, se procede a calcular la cantidad de partículas recogidas: 2.700 x 103 = 278.100 µg / m3 = 0,278 g / m3 Tal y como se había calculado anteriormente, durante un día se puede llegar a filtrar hasta 25.992 m3 de aire, lo equivalente a filtrar 10 veces todo el aire de la estación durante un solo día.

Rendimiénto sobre el global del estático Para poder realizar una estimación del porcentaje de aire que se puede limpiar durante el funcionamiento, primero ha de calcularse el volumen de aire que se comprende en el interior de todo el túnel.

Conociendo la sección del túnel y su longitud (línea 2) podemos obtener el volumen aproximado de este.

14.000m x 15 m2 = 210000m3 de túnel Además, le añadiremos el volumen de cada una de las estaciones en este caso dieciocho.

2.700 m3 de aire x 18 estaciones = 48600m3 de aire en todo el túnel Sabiendo que el túnel tiene un tamaño total de 258600 m3 y el dispositivo es capaz de filtrar 7.919.078,4 m3 diarios podemos calcular que cantidad limpiaría: 7.919078,4 m3/258600 m3 =30,62 veces El dispositivo podría filtrar más de 30 veces al día todo el recorrido del túnel.

Desarrollo Técnico

39

Conclusión Tras todos estos cálculos resumiremos los resultados finales para comprobar la eficiencia y rendimiento ambos dispositivos.

Estático Un solo dispositivo es capaz de filtrar 25.992 m3 de aire cada día, lo equivalente a 10 piscinas olímpicas.

Extrayendo un peso total 2,68 g de partículas.

Esto supone filtrar 10 veces todo el aire de la estación durante un solo día.

Dinámico Un solo dispositivo es capaz de filtrar 7.919.078,4 m3 de aire cada día, lo equivalente a 3.167,6 piscinas olímpicas.

Extrayendo un peso total de 815,67 g de partículas.

Esto supone filtrar más de 30 veces todo aire del recorrido del tren en un solo dia

7 3

SELECCIÓN DE MATERIALES Gracias a los conocimientos adquiridos en las asignaturas de Selección de Materiales y Materiales Ecológicos, se han escogido los materiales del dispositivo teniendo en cuenta dos puntos de vista.

El primero, técnico, con tal de que estos cumplan los requisitos para que el producto funcione correctamente.

Por otro lado, una vez comprobado que materiales cumplen estos requisitos, se han priorizado aquellos que tienen el menor impacto medioambiental.

Desarrollo Técnico

41

Antes de seleccionar los materiales que se utilizaran hay tener claro los requisitos técnicos y estéticos que tienen cada una de las piezas con tal de utilizar y mezclar el menor número de materiales posibles.

Interior Carcasa

Material 1

Dispositivo

Material 2

Soporte

Para ello clasificaremos cuales son las cualidades requeridas para que el material realice correctamente su función.

Interior Debe cumplir:

Diferenciantes:

-

Superficie lisa

-

-

Fácil limpiable.

- Reciclable

-

Por Molde.

-

Añadir color

-

Resistente agua/humedad

-

Aislante acústico

-

Resistente agentes químicos

-

Aislante eléctrico

-

No inflamables.

-

No interferencias magnéticas

Bajo peso

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Carcasa Debe cumplir:

Diferenciantes:

- Antivandálico.

-

-

Fácil limpiable.

- Reciclable

-

Por Molde.

-

Añadir color

-

Resistente agua/humedad

-

Aislante acústico

-

No inflamables

-

Aislante eléctrico

-

No interferencias magnéticas

-

Bajo impacto ambiental

Bajo peso

Soporte Debe cumplir:

Diferenciantes:

-

No inflamables.

-

Bajo peso

-

Fácil Maquinabilidad

-

Bajo precio

-

Resistente a la fractura (Tenacidad)

- Reciclable

-

Resistente a la corrosión

-

Resistente agentes químicos

Tratando de minimizar la cantidad de materiales utilizados y tras analizar los requisitos de las piezas, el interior y la carcasa estarán fabricados con el mismo material, reduciendo así el precio y facilitando el fin del ciclo de vida.

Material 1 Material 2

Interior Carcasa Soporte

Puesto que ninguno de los dos materiales necesita grandes propiedades técnicas, se ha tenido en cuenta el impacto ambiental para seleccionar el mejor material, evidentemente de entre aquellos que cumplen los requisitos.

Desarrollo Técnico

43

Material 1 Conductividad térimica

La conductividad térmica es una propiedad física de los materiales que mide la capacidad de conducción de calor. En este caso se busca un material que no permita el paso de calor y además que no tenga una temperatura de fusión relativamente baja, con tal de evitar transferencias de calor o que este ardiera en caso de cortocircuitarse el sistema. En la siguiente grafica, se puede comprobar como además de las cerámicas, los polímeros son también posibles candidatos

Resistividad eléctrica

La resistividad es la resistencia eléctrica específica de cada material para oponerse al paso de una corriente eléctrica. En este caso se busca un material que no permita la libre circulación de corriente, para evitar cualquier incidente, en caso de estar en contacto con el dispositivo.

Por lo que podemos apreciar como los polímeros son claros candidatos.

Tenacidad a fractura

Tenacidad a la fractura de un material es la capacidad de este a resistir la propagación de grietas al ser sometido a una carga de choque. En este caso se busca un material que cumpla este requisito, pero teniendo en cuenta que mediante análisis estructurales y diferentes geometrías podemos conseguir una pieza que se adapte a esta necesidad.

Por lo que se considera a los polímeros la familia candidata.

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Tras las graficas anteriores queda claro que un polímero adecuado cumpliría todas las necesidades deseadas, por lo que teniendo en cuenta el factor ambiental, queda seleccionado como Material 1 el Polipropileno (PP). El cual tiene las siguientes características: - Bajo coste.

- Alta resistencia química a los disolventes.

- Fácil moldeo.

- Fácil de colorear.

- Reciclable.

- Alta resistencia a la fractura por flexión o fatiga.

- Buena resistencia al impacto.

- Buena estabilidad térmica.

Desarrollo Técnico

45

Material 2 Para la selección de este material 2, solo se necesita que cumpla como requisito principal, resistir el peso y por tanto la fijación del dispositivo. En esta grafica se puede comprobar cómo los metales son los materiales más indicados para esta función. Por lo que de entre todos ellos, se selecciona el acero, ya que este se recicla en el 99% de los casos y es el más indicado para este tipo de aplicaciones.

Además, con tal de que no se oxide, se seleccionara un acero galvanizado, el cual tiene el bajo impacto ambiental en relación al resto de aceros. Este tiene las siguientes características: - Resistencia a la abrasión.

- Resistencia a la corrosión.

- Duración excepcional.

- Resistencia mecánica elevada.

- Protección integral de las piezas.

- Ausencia de mantenimiento.

- Fácil de pintar.

7 4

SELECCIÓN DE PROCESOS DE FABRICACIÓN Una vez realizado el ejercicio de la selección de los materiales solo falta escoger los procesos de fabricación que se adecuen más a las necesidades de las geometrías, requisitos estructurales y acabados.

Desarrollo Técnico

47

Demanda estimada

Producción Media-Alta

Demanda desfavorable

Producción Baja

Producción

Producción Media - Alta Según el número de unidades estimados anteriores la producción seria superior a 3.000 unidades al año. Teniendo estos datos en cuenta los procesos de fabricación serían los siguientes: PP

Inyección

Acero

Cortado láser y plegado

Dispositivo

Inyección A partir de este número de unidades, se ha de plantear una estrategia, que incremente el ritmo de producción, y permita alcanzar las previsiones de venta fijados. En este caso la inyección de PP resulta la opción más atractiva, tanto por sus buenos acabados, como por su alto ritmo de producción.

La temperatura utilizada para inyectar el material es alta, aunque se desecha menos cantidad de material. Con este proceso también se puede utilizar parte de PP reciclado, reduciendo en gran parte el consumo de recursos vírgenes.

Por el contrario, este proceso requiere de una maquinaria muy cara y voluminosa, y unos moldes de acero de grandes dimensiones.

Para que este proceso sea posible todas las piezas deben salir del molde, a continuación se puede observar el análisis de inclinación de todas las piezas inyectadas.

48

Gracias al Creo paramĂŠtric se puede analizar el desmoldeo de las piezas. El resultado es satisfactorio y efectivamente todas las piezas inyectadas podrĂĄn ser fabricadas

+3

-3

ESN_01_04_01_0

ESN_01_02_03_0

ESN_01_02C_01

Desarrollo TĂŠcnico

49

ESN_01_02_01

ESN_01_02_2_0

ESN_01_02C_02

50

Corte laser y plegado Las piezas de acero, se van a realizar por corte láser y plegado de plancha, con un espesor de 2 mm. En este caso, según el número de unidades se valorará la necesidad de diseñar unos utillajes para facilitar y agilizar la producción, aunque se encareceria el coste de la fabricación.

Para que este proceso sea posible todas las piezas tienen que plegarse, a continuación se puede observar el desplegado todas las piezas de acero

ESN_01_01_01_1_

ESN_01_02D_01_1

ESN_01_02D_02_1

Desarrollo Técnico

51

Producción Baja A partir de una estimacion desfavorable en cuanto al número de unidades se refiere (< 3.000 unidades al año), se ha de plantear otra estrategia, reduce el ritmo de producción, pero la inversión inicial sera mas baja.

Aunque la selección de materiales indique que un material supone menor impacto, el software no incluye la posible reducción de la masa de material a utilizar, ni el tiempo de vida útil que podrá suponer su uso en un entorno corrosivo.

Aun así, para la mayor parte de los componentes del dispositivo se va a usar Polipropileno (PP), que ofrecerá muy buen resultado en el entorno, y un muy bajo impacto a nivel de consumo de recursos y emisiones. Para poder trabajar el PP se plantearan otro proceso que son más económicos en producciones bajas y que aportan un resultado funcional muy similar..

Termoformado A partir de un molde de madera o de espuma de alta densidad se pueden deformar láminas de PP calentando el material a unos 130 grados durante pocos minutos. Posteriormente, y con la ayuda de una bomba de vacío se consigue que la superficie se adhiera a este molde, consiguiendo un acabado pulido, y necesitando solo el recortar el borde de la lámina sobrante.

Este proceso resulta muy sencillo e supone un impacto ambiental relativamente inferior a la producción por inyección. El hecho de poder empezar el proceso a partir de planchas normalizadas de este material facilita también el acceso a la materia prima. Por otra parte, la maquinaria necesaria para realizar este proceso es exageradamente más económica.

Cortado por láser Para el nerviado interior que hace de soporte para la carcasa se puede realizar con la misma plancha de PP cortada en piezas planas y encajadas entre ellas.

Con esta técnica también se reduce el impacto ambiental del producto, aunque se incrementa el post proceso de montaje. Aun así, de este modo se puede reducir también el volumen del dispositivo para su transporte, y en este caso si que de conseguiría una amplia reducción del impacto en los desplazamientos, al no transportar tanta cantidad de aire.

7 5

CICLO DE VIDA En la misma conceptualización de los productos se debe tener en cuenta todos los factores que van a involucrar el dispositivo, entre ellos los que afectarán al impacto ambiental.

En un pasado no tan lejano la metodología de desarrollo realizaba todo el trabajo sin tener en cuenta el vector ambienta, y en el último tramo del proyecto se reflexionaba sobre que hacer con su deshecho. Se trataba de buscar la mejor solución a un problema que se acababo de generar.

Esta metodología, no solo resulta ineficiente a nivel de agotamiento de recursos, e ineficiencia energética, sino que puede suponer una gran carga de trabajo, sobretodo si se tienen que cambiar parámetros de diseño establecidos anteriormente.

Por este motivo y siempre con el objetivo de facilitar la introducción del producto de la manera más sostenible posible, se tendrá en cuenta este vector desde un inicio.

Desarrollo Técnico

53

Antes de empezar la producción se han de transportar los recursos necesarios a la fabrica. Preferiblemente se tratará de utilizar recursos y producción local. Asimismo, se puede intentar involucrar a ciertos colectivos en riesgo de exclusión para participar en el montaje o en alguna etapa del proceso productivo. Estas iniciativas hacen que se dinamice la economía local, a la vez que se promueven las actividades de inclusión y reinserción social. En muchos casos se involucra a presidiarios y personas con minusvalía, aumentando el valor del producto, pero reduciendo su coste en mano de obra.

Una vez el dispositivo ha sido fabricado y tratado para resistir a los agentes externos, se ha de transportar. En el mejor de los casos y si se trabaja a la par con la demanda, se podría enviar directamente a la estación concreta. Y si la producción ha sido local, con una furgoneta y un operario es suficiente.

En el peor de los casos, y si se des localiza la fabricación, se requerirá de un almacén y todo tipo de toros para cargar un contenedor, que después de llegar al destino deberá ser vaciado y la carga repartida por los puntos deseados.

A partir de aquí se procederá a la instalación y a su funcionamiento. En la instalación se van a generar unos deshechos, provenientes de los packagins secundarios que protegen a los componentes.

Durante el funcionamiento y el total de la vida útil del producto se va a precisar de un mantenimiento básico, que se podrá realizar aprovechando otras tareas ya programadas. El beneficio de realizar un sistema autosuficiente se ve reflejado en esta etapa, donde no se deberá proporcionar más energía en el producto. Una vez reducidos los niveles de concentración de partículas nocivas y la degradación de los componentes del mecanismo interno se podrá proceder a la retirada del dispositivo para su separación en componentes.

Al estas fabricado con solo 2 tipos de material claramente diferenciados y de fácil separación ( PP y Acero ), que a parte son 100 % reciclables, se podrá proceder a un fácil reciclado de estos.

De este modo se cierra el ciclo de vida del producto, con una vida útil estimada de 25 años. Donde una vez finalizado, no solo devolverá al medio el 100% de sus recursos para su reutilización, sino que además habrá mejorado de forma muy significativa la calidad de vida de más de 3 millones de usuarios de la ciudad de Barcelona.

54

Según la RAE ( Real Academia Española ) se define “impacto ambiental” como: Conjunto de posibles efectos negativos sobre el medio ambiente de una modificación del entorno natural, como consecuencia de obras u otras actividades.

En este sentido, se debe entender el producto o proyecto como un sistema, que varia muchos parámetros con pequeñas modificaciones.

Ampliando la escueta descripción del diccionario, en estos impactos se deberá tener en cuenta que “las acciones de las personas sobre el medio ambiente siempre provocarán efectos colaterales sobre éste. La preocupación por los impactos ambientales abarca varios tipos de acciones, como la contaminación de los mares con petróleo, los desechos de la energía radioactiva, la contaminación acústica, la emisión de gases nocivos, o la pérdida de superficie de hábitats naturales, entre otros.”

Para hacer frente a esta problemática, existen muchos parámetros que se pueden tener en cuenta, la Evaluación de Impacto Ambiental (EIA) es el proceso formal empleado para predecir las consecuencias ambientales de una propuesta o decisión legislativa, la implantación de políticas y programas, o la puesta en marcha de proyectos de desarrollo.

La Evaluación de Impacto Ambiental se introdujo por primera vez en Estados Unidos en 1969 como requisito de la National Environmental Policy Act (ley nacional de políticas sobre el medio ambiente, comúnmente conocida como NEPA). Desde entonces, un creciente número de países (incluida la Unión Europea) han adoptado la EIA, aprobando leyes y creando organismos para garantizar su implantación.

Una Evaluación de Impacto Ambiental suele comprender una serie de pasos: 1. Un examen previo, para decidir si un proyecto requiere un estudio de impacto y hasta qué nivel de detalle.

2. Un estudio preliminar, que sirve para identificar los impactos claves y su magnitud, significado e importancia.

3. Una determinación de su alcance, para garantizar que la EIA se centre en cuestiones clave y determinar dónde es necesaria una información más detallada.

4. El estudio en sí, consistente en meticulosas investigaciones para predecir y/o evaluar el impacto, y la propuesta de medidas preventivas, protectoras y correctoras necesarias para eliminar o disminuir los efectos de la actividad en cuestión.

Desarrollo Técnico

55

Análisis del ciclo de vida Nerviado interior caja residuos

Material carcasa Material bobina

Filtro 3sac carcasa

Kg PO4-eq

Kg SO2 eq

Kg1,4-DB

Kg1,4-DB

Fresh water acuatic ecotox

Kg1,4-DB

Ozone Human layer toxicity depletion

Kg1,4-DB

Kg1,4-DB

Kgcfc -11

Kg co2 eq

Mj

Kg Sb eq

Abiotic Abiotic Global depletion depletion warming

Uso electricidad material soporte

Aquatic Terrestria Photo- Acidifica- Eutroecoecochemical tion phication toxicity toxicity oxidation

Una vez todos los componentes están definidos e introducidos de forma correcta en el software de análisis ambiental, se puede empezar a analizar y comparar el diseño utilizando unidades funcionales adecuadas.

En un principio se han escogido los materiales y sus respectivos procesos de fabricación, intentando equilibrar la demanda con la oferta y la producción acorde.

Aún así, puede ser que muchas de las aproximaciones realizadas en función de criterios económicos, se vean afectadas a nivel medio ambiental.

El studio consiste en analizar el impacto que tienen el conjunto de las piezas que forman el dispositivo, y a través de la gráfica, identificar el componente con mayor carga ambiental. De este modo, y según el diferente impacto que se derive en cada categoría, podremos saber a que se debe esta diferencia.

Se observa, que el material de soporte es, con diferencia el material con mayor impacto. Al tratarse de una pieza de acero, es fácil explicarse el porqué del impacto, por suerte y gracias a la resistencia de la pieza, se puede estimar una larga vida útil, incluso reutilizándose como soporte en futuros dispositivos. En este sentido parece aceptable el impacto de la pieza en relación al mayor tiempo en uso, y a su alta reciclabilidad (99%).

56

Tranporte Piezas PP

ACV-Filtro

Kg PO4-eq

Aquatic Terrestria ecoecotoxicity toxicity

Kg SO2 eq

Fresh water acuatic ecotox

Kg1,4-DB

Kg1,4-DB

Human toxicity

Kg1,4-DB

Kg1,4-DB

Ozone layer depletion

Kg1,4-DB

Kgcfc -11

Kg co2 eq

Mj

Kg Sb eq

Abiotic Abiotic Global depletion depletion warming

ACV-3sac

Photo- Acidifica- Eutrochemical tion phication oxidation

Una vez observado que el transporte de las piezas desde Hong Kong puede conllevar un impacto superior al total del producto. En este caso se procede a comparar los impactos, entre el conjunto del montaje del producto, contra el impacto del transporte y el que genera el filtro.

Se observa como la afirmación era correcta, y el transporte produce más del 60% del impacto del conjunto.

A partir de aquí se abre el debate de la localización de la producción. El hecho de inyectar cerca de Barcelona supondría un ahorro energético y una reducción en el impacto ambiental muy considerable. Aun así también se ha de contemplar el incremento del coste de producción. Este incremento del coste podría no solo hacer menos atractivo al comprador, sino que reduciría el recurso económico para invertir en nuevas mejoras.

En otro aspecto, resulta interesante comentar el impacto que genera el residuo del filtro, tal y como se observa, en la gráfica resulta insignificante. Aun con 10 años de filtros no se puede alcanzar ni una centésima parte del impacto generado por la fabricación del dispositivo.

Desarrollo Técnico

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Consumo eléctrico Si tenemos en cuenta que con el autoabastecimiento energético nos ahorramos no tan solo la propia energía que deberíamos coger de red, sino que también la instalación y cableado, es evidente que se mejora y potencia la reducción del consumo de combustibles fósiles.

Ahora se ha de estimar hasta cuanto se puede estar reduciendo el impacto ambiental, comparando el consumo que tiene el dispositivo durante 10 años, y el impacto que conlleva la fabricación del aerogenerador. De este modo se podrá analizar a partir de que momento se amortiza el impacto ambiental en este sentido.

Suponiendo un consumo anual de 36,5 W al año, se puede estimar un consumo de 365 W a los 10 años.

26.280.000 segundos en 10 años, y 365 W de consumo eléctrico.

26.280.000 s x 365 W = 9.592.200.000 J = 9.592,2 MJ Uso electricidad 3sac

Kg1,4-DB

Kg1,4-DB

Fresh water acuatic ecotox

Aquatic ecotoxicity

Terrestria ecotoxicity

Kg PO4-eq

Kg1,4-DB

Human toxicity

Kg SO2 eq

Kg1,4-DB

Ozone layer depletion

Kg1,4-DB

Kgcfc -11

Kg co2 eq

Mj

Kg Sb eq

Abiotic Abiotic Global depletion depletion warming

Photo- AcidificaEutrochemical tion phication oxidation

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Como 3SAC es un dispositivo autosuficiente a nivel energético, en la etapa de uso, donde estos aparatos eléctricos producen su mayor parte del impacto de su ciclo de vida. Por este motivo, y gracias a esta autonomía, se puede plantear el escenario convencional de conectar el dispositivo a red. A partir de los datos de intensidad eléctrica se pueden calcular fácilmente los Watts e introducir en el software para calcular la diferencia con 3SAC. Tal y como se observa, con 10 años de vida útil se pueden alcanzar estos resultados. Se estima a partir de aquí que con unos 15 años se equilibran los resultados, y el producto quedará amortizado energética y medioambientalmente.

Se aprecia una concentración superior en la categoría de consumo de recursos abióticos. Este hecho se debe evidentemente al consumo de recursos que conlleva 3SAC, pero en cualquier caso, en caso de intentar realizar la misma función se debería realizar un dispositivo similar, y en este caso se produciría siempre un impacto mayor.

Autosuficiencia y ahorro energético La energía cinética pasa a eléctrica, y según las mediciones empíricas se traduce en 0,5 V a 100 mA.Con estos datos se puede calcular la potencia y el consumo que realiza el dispositivo.

Potencia eléctrica (W) = Voltaje (V) X Corriente eléctrica (A) Donde: Potencia eléctrica en Vatios (W) Voltaje en voltios (V) Corriente eléctrica en amperios (A) Potencia eléctrica (W) = 0,5 X 0,1 = 0,05 W Energía Eléctrica= Potencia Eléctrica (W) X tiempo de uso en horas (h) Energía Eléctrica= 0,05 X 2 = 0,1Wh

Desarrollo Técnico

59

Este sería el consumo de un dispositivo cada día, a partir de aquí se puede estimar el consumo anual, con 2 horas de funcionamiento diario.

0,05 x 2 x 365 = 36,5 W/año

Si tenemos en cuenta la previsión de instalación en el conjunto de estaciones de las red de metro de Barcelona ( 340 – 680 dispositivos ) se ahorrarian hasta 12,4 – 24,8 kW/año.

Etiquetado Con tal de informar a los usuarios del metro acerca del impacto medioambiental y características de carácter ambiental principales, se ha diseñado una etiqueta fácil de entender para todo el público.

Información Ambiental CO2

120 Kg PP Steel

Self Sufficient

60

Calidad del aire y salud El hecho de realizar un producto que reduce la contaminación y toxicidad atmosférica en un entrono cerrado, por donde circulan miles de personas diariamente, invita a centrar este factor como pilar más importante del proyecto.

Hablando de toxicidad por inhalación de PM es difícil hacer una comparativa entre sistemas puesto que hay tres factores que determinarán la afectación. Estos factores pueden variar mucho los efectos, pasando de despreciables, a extremadamente nocivos.

Concentración: se mide en μg/m3 de aire, y se establecen unos límites dependiendo del tiempo de estudio.

Valores fijados en las Directrices PM2.5 10 μg/m3 de media anual 25 μg/m3 de media en 24h

PM10 20 μg/m3 de media anual 50 μg/m3 de media en 24h

Composición: según la materia que componga estas partículas volátiles, se obtendrán mejores o peores efectos en su inhalación, por ejemplo en caso del Dióxido de Azufre, estos son los limites permitidos en el exterior.

Valores fijados en las Directrices SO2 20 μg/m3 media en 24h 500 μg/m3 de media en 10 min

Tiempo de exposición: aunque los dos parámetros anteriores son muy importantes para determinar cuanto tóxico resulta el ambiente, el factor temporal, y la estancia en el ambiente contaminado será crucial para entender el nivel de toxicidad.

Desarrollo Técnico

61

En el caso especifico del metro, tal y como se explica en los artículos científicos publicados, el 90 % de estas partículas resultan ser férricas, y aunque no son de las más nocivas, su nivel de concentración y en un tiempo de exposición superior a los 5 minutos, puede ser muy perjudicial. Aunque pocas veces tarda más de 5 minutos en pasar el metro, el hecho de ser un transporte de uso cotidiano, hace que el proyecto de filtraje del aire tenga mucho valor, no tan solo para los usuarios del servicio, sino también para los distintos trabajadores de TMB que circulan con regularidad por las instalaciones ( conductores, revisores, personal de mantenimiento, personal administrativo) Evidentemente si se realiza un dispositivo autosuficiente a nivel energético en su etapa de uso, se rebajará mucho el impacto asociado al producto.

Aunque se deberá estudiar el fin de uso del sistema, se tendrá en cuenta este punto desde el inicio del proyecto, tanto a nivel formal, como en su definición técnica con materiales, funcionalidad, etc.

El proyecto se va a dividir en dos vertientes:

Dinámica Por un lado se introducirá un acople al metro que se encargará de recoger durante todos sus trayectos el mayor número de partículas. Añadiendo peso al metro se podría incrementar ligeramente el consumo del transporte, aunque siempre que no supere los 100 kg, se podrá considerar como despreciable.

El acople puede estar sobrepuesto al metro, o sustituyendo alguna pieza existente, en este caso se deberá estudiar que ahorro se obtiene al no producir esa pieza. En todo caso el desgaste que sufrirá el dispositivo al encontrarse en condiciones de movimiento constante se tendrán en cuenta para el correcto desarrollo de este.

Estática Al encontrarse en el interior del andén se deberá tener en cuenta el contacto con los usuarios, que no deben tener acceso a la parte de recolección de partículas. Por otro lado se intentarán utilizar estructuras existentes como soporte. De este modo se reducirá el impacto en su fabricación, al partir de una tecnología que ya se usa, y unos componentes que existen actualmente.

En ambos casos se debe tener en cuenta la introducción de estos componentes en un sistema que ya funciona correctamente, y no se debe trasvasar un impacto negativo a otro del mismo sistema, ni a sistemas relacionados.

7 6

EMBALAJE En referencia al packaging de todo el dispositivo, se ha de facilitar al mรกximo tanto el transporte del conjunto, como la fรกcil instalaciรณn por parte del personal de mantenimiento que se encargarรก de ubicarlo.

Desarrollo Técnico

63

Las dimensiones generales del producto montado son 1300 x 1000 x 350 mm, y las medidas de un Palet europeo son 1200 x 800 mm de base, y 1450 hasta 2000mm de altura (desde el suelo, contando la altura del palet).

1000

1300 800 Aunque la producción local siempre optimiza de algún modo la logística, la experiencia de producción asiática puede decantar por la producción en China. A partir de aquí y del euro pallet se puede llenar un contenedor de 40 pies con hasta 160 dispositivos en pallets de 4 unidades.

2,39 m

11,9 m

2,35 m

7 7

COSTES Durante el desarrollo del proyecto se han introducido bastantes variables que van a determinar el coste total del proyecto. Al realizar un dispositivo que se acopla al vagón del metro, se puede realizar la hipótesis de cómo afectaría el dispositivo si se acoplase directamente en el proceso de fabricación. Este hecho podría reducir los tiempos de instalación, a la vez que de gastos, al sustituir una pieza existente del producto.

Por lo que respecta al componente estático, se plantea una opción, colocarlo en substitución de una marquesina de publicidad.

A continuación se explicarán detalladamente y en orden todos estos parámetros que afectarán a distintos tipos de coste.

Desarrollo Técnico

65

Para empezar, siempre se ha de tener cuenta el coste del material y la mano de obra, pero también evitar los gastos que supone tener el producto en stock.

Se han de hacer unas previsiones realistas de la demanda que puede tener el sistema.

Por un lado, se estudiará detalladamente la necesidad de instalación en varias líneas del metro de Barcelona, y seguidamente se valorará la posible distribución a otras urbes del estado español.

En relación a Barcelona, encontramos 10 lineas de metro, de las cuales 6 de ellas necesitarían los dispositivos a causa de sus niveles de concentración de partículas. A partir de aquí, teniendo en cuenta que se podrían instalar 2 o más por cada estación, y sabiendo que cada línea tiene unas 15 paradas, podemos resumir las cantidades en la siguiente tabla.

Línea

Estaciones

Dispositivos x 2

Dispositivos x 3

Dispositivos x 4

1

30

2

18

3

26

4

22

5

26

6

9

7

7

8

11

9

9

10

6

11

5 169

60 36 52 44 52 18 14 22 18 12 10 338

90 54 78 66 78 27 21 33 27 18 15 507

120 72 104 88 104 36 28 44 36 24 20 676

Total

Tabla de estaciones y dispositivos por linea (Barcelona).

66

Si a partir de aquí, y los datos de metro de otras ciudades del estado, se pueden alcanzar las cifras de a continuación.

Ciudad

Estaciones

Dispositivos x 2 Dispositivos x 3 Dispositivos x 4

Barcelona

169

Madrid

292

Valencia

35

Bilbao

45

Sevilla

22

Málaga

17

Palma de mallorca

16

Total

596

338 584 70 90 44 34 32 1.192

507 876 105 135 66 51 48 1.788

676 1.168 140 180 88 68 64 2.384

Tabla estaciones y dispositivos ( España).

Teniendo en cuenta que el proyecto improve Life es europeo, y a sabiendas que en el otras ciudades, no se acondiciona ni el aire de los vagones del transporte, resulta real pensar en escalar la producción a nivel europeo. Si fuese de este modo, se plantearían los siguientes datos.

Estado

Estaciones

Dispositivos x 2 Dispositivos x 3 Dispositivos x 4

España

596

UK

315

Francia

483

Alemania

406

Holanda

95

Italia

225

Rumania

52

Rusia

319

Turquía

183

Portugal

55 87 2978

1.192 630 966 812 190 450 104 638 366 110 174 5956

Ucraina Total

Tabla estaciones y dispositivos (Países europeos).

1.788 945 1449 1218 285 675 156 957 549 165 261 8934

2.384 1260 1932 1624 380 900 208 1276 732 220 348 11912

Desarrollo Técnico

67

A partir de toda la información que se puede consultar a través de internet y de publicaciones científicas, se observa la de la problemática a nivel global, y por ese motivo se puede aspirar a abrirse a un mercado mundial. En este caso de extremo éxito, se podrían lograr estos números.

Continente

Estaciones

Dispositivos x 2 Dispositivos x 3 Dispositivos x 4

Europa

2978

Norte América

1410

Asia

3829

Africa

108

Oceanía

0

Sud américa

438

Total

8763

5956 2820 7658 216 0 876 17526

8934 4230 11487 324 0 1314 26289

11912 5640 15316 432 0 1752 35052

Tabla de estaciones y dispositivos ( Por continentes).

Como se comenta al empezar el apartado de costes, se ha de encontrar una buena relación calidad/precio, aunque se deberá contemplar que según las unidades a fabricar, variarán las amortizaciones de los utillajes para la fabricación de las piezas.

Por este motivo, podemos realizar unas gráficas para cada uno de los escenarios, teniendo en cuenta varios procesos de fabricación, que variarán en función del número de unidades que previstas.

Si se analizan en profundidad estos datos resulta más sencillo hacer estimaciones de demanda, para de este modo hacer frente a la producción más justificada.

Existe un factor muy importante donde hay que focalizar interés por su potencial efecto sobre la demanda, se trata de la regulación de la contaminación en el metro. Des de organismos europeos se esta potenciando el estudio de este entorno, y no resultaría extraño ver una normativa en poco tiempo, que regule los niveles de concentración de partículas.

68

$525,720.00 = 462.904,35 €

Este es el presupuesto facilitado para la fabricación de los moldes y la inyección de las 5,000 piezas de plástico.

A estos costes se han de añadir los de las piezas de acero galvanizado y los transportes de las piezas para el ensamblaje en la nave de mantenimiento local.

Las piezas inyectadas en china se han de transportar con un contenedor desde el puerto de Hong Kong.

Tal y como se observa en los precios que aparecen a continuación, el precio de un contenedor oscila entre los 600 y los 1000 €. Calculando con el volumen que nos ofrece el contenedor y dividiendo por el volumen de 3SAC se pueden cargar hasta 100 dispositivos. Esto representa un coste imputado directamente al producto de 6-7 € por cada uno de ellos.

Sumando todos estos gastos se puede obtener el precio del producto sin contar con la mano de obra del montaje, aunque este no va a venir incluido en el producto.

Concepto Piezas PP Transporte contenedor Piezas Acero Transporte Acero

Unidades 5.000 50

Precio unitario 92,58 € /conjunto piezas 650 €/ contenedor

Precio total 462.904 32.500

Desarrollo Técnico

69

Description Num.

Size

Material

Mold Tooling Cost

Quantity (pieces)

Unit Price (U.S.D)

Amount (U.S.D.)

1

ESN_01_00_01_0

PP

$66,600.00

5,000

$38.00

$256,600.00

2

ESN_01_02_01_0

PP

$7,500.00

5,000

$42.00

$217,500.00

3

ESN_01_02_02_0

PP

$220.00

5,000

$1.80

$9,220.00

4

ESN_01_02_03

PP

$2,800.00

5,000

$1.30

$9,300.00

5

ESN_01_02c_01_0

PP

$9,600.00

5,000

$3.30

$26,100.00

6

ESN_01_02c_02_0

PP

$2,000.00

5,000

$1.00

$7,000.00

$17,744

30,000 u

$87.4

$525,720.00

TOTAL

Concepto Piezas PP

Unidades 5.000

Piezas Acero

5.000

Transporte contenedor 50 Total

Precio unitario 92,58 $/conjunto piezas 23,3 $/conjunto de piezas 650 $/contenedor 122,4 $

Precio total 462.904 116.550 32.500 611.954 $

Llegados a este punto, teniendo en cuenta el precio de la producción y del transporte el coste de las piezas diseñadas únicamente para el dispositivo, es decir, piezas no normalizadas ,suman un total cercano a los 122,4 $.

Piezas Externas Tornillos y otros Diseñadas TOTAL

Precio ($) 37,95 2,75 122,4 158,1 $

Se aplica un coeficiente de seguridad, para tener en cuenta los posible problemas que puedan aparecer, dejando un precio final inferior a 200 $ .

7 8

DESCRIPCIÓN TÉCNICA Tras diseñar y definir al completo la geometría y funcionamiento del producto teniendo en cuenta los requisitos técnicos y estéticos. Se ha representado mediante el modelado 3D Creo Parametric, con tal de mostrar cada una de las piezas que forman el dispositivo, se clasifican y describen a continuación cada una de ellas. Explicando su posición, características y el proceso de montaje e instalación.

Desarrollo Técnico

71

ESN_01_00_00

ESN_01_01_00

ESN_01_02_00

ESN_01_02A_00 ESN_01_02B_00 ESN_01_02C_00 ESN_01_02D_00 ESN_01_04_00

Pasador E0273 Filtro_20x145x95 Polifil EN - 1822 Din 966 M5 x 25 ESN_01_01_01_1 RIVKLE Cabeza Clasica M5 RIVKLE Cabeza plus E-P M2 Wurth din912 M2 Ref. 023189 Arandela Grower DIN 127 d5 HILTI 00282522 KB3 3/8 x 3 ESN_01_02_01 ESN_01_02_2_0 ESN_01_02_03_0 Opac DIN 6325 5x90 K3PT M3 DIN EN 10016-2 TDM-100 S&P CN-V 16 - 44M50A2N ESN_01_02C_01 (Caixa) ESN_01_02C_02 (Tapa) ESN_01_02D_01_1 ESN_01_02D_02_1

ESN_01_04_01_0 Ref. 023189 Casquillo dG/ Ds7 K3PT M2 PISTON_STABILUS P_NORMALIZADO LOCK AND KEY LLAVE NORMALIZADA

72

Explosionado 1 ESN_01_00_00

Desarrollo Técnico

73

ESN_01_00_00

El conjunto ESN_01_00_00 es el conjunto total, el cual está compuesto por el resto de subconjuntos. Una vez están todos los subconjuntos instalados, se realizara al último pasa de la instalación. Se colocaran los pasadores mediante un golpe de martillo y se roscaran dos tornillos entre el soporte y el dispositivo con tal de asegurar totalmente la unión. Una vez completados estos pasos, únicamente faltara por introducir los filtros y el dispositivo estará listo para funcionar.

Herramienta Martillo Destornillador Taladro Nivel Llave Fija

Instalación Montaje

Especificación Nylon Estrella Broca Paret 10 mm

Herramienta -

Especificación -

74

Pasador E0273 Acero NS 40 (x2) Arandela Grower DIN 127 M5 Acero Zincado NS 6 (x2) Polifil EN - 1822 Papel de Fibra de Vifrio NS 100 19.000 Din 966 M5 x 25 Acero Inoxidable NS 8(x2) 7

Desarrollo TĂŠcnico

75

76

Explosionado ESN_01_01_00

Desarrollo Técnico

77

ESN_01_00_00 ESN_01_01_00 El conjunto ESN_01_01_00 es el primero en instalarse, ya es el soporte donde se instalara el dispositivo. Se trata de una plancha de acero galvanizado, diseñada para evitar regularidades en la superficie y con la posibilidad de cambiar los puntos de sujeción si fuera necesario. El peso total de este no supera los 11 Kg, por lo que se colocara mediante un único operario utilizando un taladro, una llave fija de 10 mm, un destornillador de estrella y un nivel.

Con tal de facilitar el mantenimiento consta de remaches roscados para evitar el cambio completo de la pieza por esta sufriera desperfectos en de rosca durante el montaje.

Además, permite la ampliación del dispositivo mediante un encaje y dos piezas en el caso de que se añadieran las mejoras comunicativas al dispositivo, garantizando que estas quedaran totalmente centradas.

Herramienta Taladro Destornillador Nivel Llave Fija

Instalación Montaje

Especificación

Herramienta

Especificación

Broca Paret

Remachadora

-

Estrella 10 mm

78

ESN_01_01_01_1 Acero

66,2 Kg

Plegado 9.140 21,60

Ref. 023189 Acero NS 25 Arandela Grower DIN 127 d5 Acero Zincado NS 6 (x4) -

HILTI 00282522 KB3 3/8 x 3 Acero inox. 304 SScarbono NS 25 (x2) -

Desarrollo TĂŠcnico

79

RIVKLE Cabeza Clasica M5 Acero inoxidable NS 8 (x2) -

RIVKLE Cabeza plus E-P M2 Acero inoxidable NS 8 (x2) -

Wurth din912 M2 Acero inoxidable NS 10 (x2) -

80

Explosionado ESN_01_02_00

Desarrollo Técnico

81

ESN_01_00_00 ESN_01_02_00 El conjunto (ESN_01_02_00) contiene el sistema de filtraje de partículas y recogida de residuos, este se instala sobre el soporte (ESN_01_01_00).Se apoyan los centrajes sobre las pestañas de la placa metálica descargando el peso y centrando así la pieza para poder continuar con el trabajo.

Herramienta -

Instalación Montaje

Especificación -

Herramienta Martillo

Especificación Nylon

Remachadora

-

Destornillador

Estrella

82

ESN_01_02_01 PP

16,127 Kg

Injecci贸n 7.200 42,00 ESN_01_02_2_0 PP

1,00 Kg

Injecci贸n 447 1,80 ESN_01_02_03_0 PP

0,72 Kg

Injecci贸n 320 1,30 ESN_01_02C_01 PP Injecci贸n 540 3,30

1,05 Kg

Desarrollo T茅cnico

83

ESN_01_02C_02 PP

0,105 Kg

Injecci贸n 46 1,00 ESN_01_02D_01_1 Acero

3,65 Kg

Corte Laser y Plegado 505 1,20 ESN_01_02D_02_1 Acero

1,54 Kg

Corte laser y Plegado 213 0,50 CN-V 16 - 44M50A2N Cobre + Acero NS 480 5,2

84

K3PT M3 (bobina+aerog) Acero inoxidable NS 6 (x8)

DIN EN 10016-2 Acero Cincado NS 5 (x2) ESN_01_02A_00 (TDM-100 S&P) PVC NS 800 14,25 Opac DIN 6325 5x90 Acero inoxidable NS 15 -

Desarrollo TĂŠcnico

85

86

Explosionado 1 ESN_01_04_00

Desarrollo Técnico

87

ESN_01_00_00 ESN_01_04_00 El conjunto ESN_01_04_00 está formado por la carcasa que recubrirá todo el dispositivo, estará totalmente montada y solo quedara instalarla en el dispositivo para que este pueda empezar su funcionamiento.

La única operación que se realizara antes de que se alineen los ejes de abertura, será comprobar la posición del cierre con tal de que este funcione una vez instalado el conjunto. La pestaña del cierre debe estar en perpendicular a la carcasa.

Herramienta -

Instalación Montaje

Especificación

Herramienta

-

Destornillador

Especificación

Martillo

Nylon

LLave fija

14 mm

88

ESN_01_04_01_0 10,1 Kg

PP Injecci贸n 3200 38,00 Ref. 023189 Acero NS 20 Casquillo dG/ Ds7 PP Injecci贸n 10 (x2) K3PT M2 Acero inoxidable NS 6 (x2) 7

Desarrollo TĂŠcnico

89

P_Stabilus Acero NS 13,5 LLAVE NORMALIZADA Acero Plegado 213 2,75

7 5

SECUENCIA DE USO La secuencia de uso del dispositivo es muy simple, se puede decir que no necesita instrucciones, pero aun así, es necesario explicar los pasos a seguir. El producto utiliza esta diseñado con la técnica de Poka-Yoke en algunas de sus piezas con tal de evitar errores que podrían afectar al funcionamiento.

Desarrollo Técnico

91

El personal de mantenimiento del metro deberá realizar comprobaciones periódicas del estado del dispositivo. Para ello solo necesitará una llave para abrir el producto.

La cerradura del dispositivo es estándar, pero se podrían instalar las cerraduras utilizadas por TMB o la empresa interesada.

-

Revisión mensual del estado del filtro

-

Cambio de filtro y vaciado de caja, cada 2-3 meses

-

Revisión bianual para verificar el buen funcionamiento

9 -

92

A 1 2

Revisión mensual del estado del filtro

3 min

Abrir 3SAC utilizando la cerradura en la parte inferior del producto.

Mantener con el pistón hidráulico en la posición más abierta durante el ejercicio.

3

Verificar el estado del filtro con una linterna si es necesario.

4

En función del color y la saturación de las partículas de este, proceder al cambio. En caso de apreciar anomalías, comprobar el conducto de aire en la entrada y salida de flujo.

5

Cerrar lentamente y extraer la llave de la cerradura una vez asegurado.

Desarrollo Técnico

93

B 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Cambio de filtro y vaciado de caja, cada 2-3 meses

5 min

Abrir 3SAC utilizando la cerradura en la parte inferior del producto.

Mantener con el pistón hidráulico en la posición más abierta durante el ejercicio.

Retirar la caja de partículas

Aspirar las partículas de la caja y el interior de la lámina metálica por la parte interior.

Retirar el filtro del compartimento e introducirlo en la bolsa de recogida.

Introducir uno de los filtros que se encuentran en la parte superior o uno nuevo en caso de no haber.

Comprobar si hay filtros de repuesto y reabastecer si es necesario.

Cerrar lentamente y extraer la llave de la cerradura una vez asegurado.

Vigilar que la bolsa de residuos pasa por una buena gestión de residuos.

94

C 1 2 3

Revisión bianual para verificar el buen funcionamiento

30 min

Abrir 3SAC utilizando la cerradura en la parte inferior del producto.

Mantener con el pistón hidráulico en la posición más abierta durante el ejercicio.

Retirar la caja de partículas y el filtro, y gestionar como un cambio trimestral.

4

Antes de volver a introducir estos componentes, realizar revisión.

5

Analizar con una linterna el estado del aerogenerador, tanto la suciedad exterior como la correcta rotación de las aspas.

6

Extraer con destornillador y limpiar si es necesario.

7 8 9 10

Soplar aire con un secador para comprobar que se produce una diferencia de potencial, y analizar si en la lámina metálica se adhiere una aguja.

Revisar el aerogenerador o la bobina con el hierro dulce para solucionar el problema detectado.

Volver a colocar todas las piezas, la caja y el filtro.

Cerrar lentamente y extraer la llave de la cerradura una vez asegurado.

Desarrollo TĂŠcnico

95

8

10

-

DISEﾃ前 FORMAL

“La ciencia sola no es capaz de responder todas las preguntas y, pese a su desarrollo, jamás lo será” Claude Lévi Strauss

Hipótesis y metodología

Conclusión

Una vez se han tenido en cuenta todos los requisitos técnicos funcionales, se ha de formalizar el conjunto del dispositivo.

Tal y como nos muestran los estudios de fluidos, cuanta más reducción del área de captación se obtenga mejor. A partir de aquí se ha de tener en cuenta todos los factores de interacción con los usuarios, para generar un producto que se integre de la mejor forma posible en el interior de la estación.

Tal y como se había planteado al principio se ha logrado proyectar un volumen con un diseño atractivo, de fácil integración, y con la capacidad de comunicar.

La forma de embudo desprende connotaciones de bolsa de aire, y gracias a los detalles de color azul en forma de branquias dan dinamismo al producto.

Como se comenta al final, el hecho de introducir colores abre la puerta a la personalización de los dispositivos.

8 1

DISEÑO FORMAL Una vez validado con tutores y empresa el concepto de diseño a desarrollar, se debe empezar con bocetos sencillos y prototipos volumétricos, para ver como puede integrarse el proyecto en cada uno de los ámbitos.

Igual que con la selección de los conceptos, como mínimo se van a proyectar 3 vías de solución, de las cuales, una de ellas pasará a la fase de desarrollo técnico.

Diseño Formal

99

CONTEXTO INSPIRACIÓN Y REFERENTES FORMA

SKETCH DISEÑO 3D COLOR

A partir de este momento empieza el proceso de ideación con dibujos de las diferentes partes, componentes, y geometrías deben tener los productos. Se han de contemplar cuales son las superficies de anclaje, y diseñar sobre un entorno.

Este ha de adaptarse al andén o el túnel de forma atractiva. El objetivo no es proyectar una caja de filtrado, el aparato debe informar y mostrar como se está invirtiendo en su salud, y en el hecho de promover las fuentes de energía renovable.

En todo momento hay que definir líneas que diferencien al producto, haciéndolo eficiente, pero integrado en el conjunto.

Aunque se desarrollará únicamente el dispositivo estático, hay que tener en cuenta que los dos productos por igual van a utilizar el mismo sistema de filtración. Pero las geometrías y funcionamiento de las dos propuestas van a ser un poco distintas debido al entorno en el que trabajan cada una de ellas.

Estático Por lo que respecta al dispositivo instalado en el andén o túnel, se plantea un problema de interacción con usuarios, que parece bastante interesante para plantear varias opciones.

Dinámico En el caso del acople que acompaña el movimiento del tren, se ha de contemplar que aunque las partículas que se levantan por el efecto pistón, se encuentren delante, existen muchas partículas que van a saltar con las frenadas, que se podrían recoger por la parte trasera. Por este motivo, esta opción ofrece mucho juego a la hora de proponer soluciones.

100

Sketch Para la propuesta de diseño formal del proyecto se han tenido en cuenta tres aspectos principales; el primero, que se mimetice en el contexto en el que se encuentra, como si de otro elemento común se tratara. En segundo lugar, al estar encastado en la pared, es necesario que se adapte a la geometría plana con suavidad.

Por último, que su forma capte el mayor volumen de viento posible, teniendo en cuenta las restricciones. En este caso el referente principal ha sido el tiburón ballena, un animal único, que viaja por los océanos filtrando la mayor cantidad de agua posible para poder alimentarse del plancton que habita en ella, una función similar a la que se desea con este proyecto.

“ Contextualizar el producto con el entorno para que encaje en la localización”

“ La naturaleza y su sabiduría como inspiración para el diseño ”

Desarrollo Formal

107

R:17 G:148 B:220 R:139 G:139 B:145

Según los análisis realizados, y la estética que se busca en este producto, se estudian varias geometrías parecidas a la boca de un tiburón ballena.

Con esta idea, se introduce un amplia curva en la parte inicial del embudo, que ayuda a incrementar el área de captación hasta 0,38 m2. A partir de aquí, se dimensiona el aparato para que respete unas medidas similares a los paneles de publicidad que se encuentran en las estaciones (producido por de JCDecaux).

9

11

-

CONCLUSIONES • • • •

Propuestas de mejora Propuesta Dinámica Conclusion Agradecimientos

“Dejemos las conclusiones para los idiotas” Pío Baroja

Hipótesis y metodología

Conclusión

Una vez finalizado el desarrollo solo queda comprobar los resultados, intentando comentar las propuestas de mejora que se crean necesarias. La posibilidad de añadir publicidad al conjunto podría hacer que de forma fácil y rápida nuestro dispositivo se rentabilizara económicamente.

En este punto también se ha de contemplar el dispositivo dinámico planteado, que puede ser un paso de futuro con un alto rendimiento.

Se han contrastado los resultados obtenidos en todo el desarrollo con un buen resultado. Las propuestas de mejora son muy factibles, e incluso se podrían incorporar antes de la primera producción.

El hecho de poder analizar el producto una vez finalizado todo su desarrollo permite valorar cambios notables tanto en el diseño de varias piezas, como en estrategias de producción.

Aun así, el proyecto queda totalmente cerrado, y a la espera para ser testado el próximo octubre, dentro de los estudios del CSIC y en las instalaciones del metro de Barcelona.

9 1

PROPUESTAS DE MEJORA Una vez finalizado el desarrollo solo queda comprobar los resultados, intentando comentar las propuestas de mejora que se crean necesarias.

La posibilidad de añadir publicidad al conjunto podría hacer que de forma fácil y rápida nuestro dispositivo se rentabilizara económicamente.

En este punto también se ha de contemplar el dispositivo dinámico planteado, que puede ser un paso de futuro con un alto rendimiento.

Conclusiones

119

Color

3SAC

Comunicación Se plantean varias modificaciones que mejorarán el conjunto del producto y del sistema de forma sustancial.

En primer lugar se plantean diferentes opciones en cuanto a la estética y color con tal de identificar el dispositivo según la línea en la que se encuentre este.

En segundo lugar, y de manera que se pueda amortizar económicamente de forma rápida y sencilla, se plantea la posibilidad de añadir publicidad a los dispositivos.

Enfocándonos más en el proceso productivo, se plantea la opción de producir de forma local , y reducirr el mayor numer de piezas que forman el soporte de la pared.

Color por línea Es sencillo cambiar el color del dispositivo, pero lo ideal, es que tenga algún sentido, no únicamente para darle otro aspecto visual. En este caso se propone un cambio de color con tal de informar a los usuarios.

120

A partir de los detalles en forma de branquias que aparecen en la superficie de 3SAC, no tan solo se realza el volumen y dinamiza el sistema, también se introduce una posible codificación de cada uno de los productos, que se podrían distinguir en el color según la línea de metro donde se encuentre instalado.

Tal y como se observa en la imagen inferior, se pueden combinar infinidad de colores y acabados, que permitirán personalizar de algún modo cada 3SAC.

Conclusiones

121

De esta forma tan sencilla, se facilita al usuario reconocer en que lĂ­nea se encuentra en cada momento.

122

Propuesta visualisual

Aunque el objetivo del producto en sĂ­ es el de filtrar las partĂ­culas, el hecho de realizarlo en un sitio por el cual pasan hasta un millĂłn de personas a diario, nos ofrece la posibilidad de informar a los usuarios del metro del programa Improve Life e incluso hacer que el dispositivo sea interactivo, que pueda entretenerte mientras esperas el metro, y al mismo tiempo explicar el sentido de este producto.

Conclusiones

123

12

-

13

-

Para evitar un posible gasto energético del dispositivo, se plantea una opción más mecánica, que directamente aprovecha el aire limpio saliente. Con esta energía cinética se pueden hacer girar unas pestañas con imágenes en ambos costados.

De este modo, y con una mínima inclinación de los ejes de rotación, se puede conseguir que sin circulación de aire siempre quede una imagen de contaminación, y una vez circule este flujo, aparezca la imagen de pureza en el ambiente.

Estas imágenes se dividirían en rectángulos, y se colocarían en las láminas rotatorias de forma que entre todas estas se conforme la imagen.

124

Esta propuesta consiste en mostrar con imĂĄgenes la mejorĂ­a en la calidad del aire del metro. Cuando pasa el metro hace giran las imĂĄgenes que primero muestran escenarios contaminados y posteriormente un imagen limpia para apreciar la calidad del aire al filtrarse esta poluciĂłn.

Conclusiones

125

Para que esta mejora quedara totalmente integrada en el dispositivo, se fabricaría un bloque acoplable a la geometría del producto siguiendo la estética de este. De esta forma se podría montar y desmontar el cartel en cualquier momento. Esto abarataría los costes de producción y daría versatilidad al dispositivo, ya que no todos los dispositivo tendrían que contener esta mejora.

Además, esta mejora estaría fabricada completamente con piezas normalizadas a excepción del soporte. Por lo que podría tener diferentes puntos de fabricación, reduciendo el transporte y el gasto energético que este comporta.

En la imagen anterior se puede comprobar el fácil sistema de montaje, mediante una unión de encaje entre los soportes y cuatro tornillos.Asi se evitaría cualquier tipo unión por soldadura. Por lo que el instalador únicamente necesitaría un taladro, los tornillos y una llave fija de 10 mm para realizar su trabajo.

126

Mediante de imágenes impactantes, se añadirían mensajes de la situación actual o incluso de lo que el dispositivo es capaz de hacer, como por ejemplo; “Mejora de la calidad del aire en el metro, a través de un sistema autosuficiente a nivel energético.

Por la parte trasera, que aparecería únicamente cuando se produce el momento del filtraje, aparecen imágenes que denotan una buena calidad del aire. Acompañadas de frases como ; “ Porque la salud nos importa”.

Conclusiones

127

Siguiendo la misma línea que los ejemplos aterieres, se podrían utilizar otras imágenes, esta vez relacionadas con el medio ambiente. Esta primera, representando mala calidad del aire, llevaría de acompañamiento frases como; ”Barcelona no nos gusta así”.

14

-

Por la parte trasera, que aparecería una imagen de Barcelona con un día claro y sin contaminación.

128

Conclusiones

129

Propuesta comunicativa Los LEDs son diodos que generan luz y consumen pocos recursos. Aprovechando la energía generada por el aerogenerador, se podría encender una matriz de estos, para informar o bien de la llegada de los metros, o de la calidad del aire del día.

El amplio abanico de posibilidades que ofrecen las matrices de leds hace de esta propuesta muy interesante, pero con un menor rendimiento energético.

En esta propuesta se puede mostrar el volumen de aire limpiado por el filtro de manera visual con ayuda de LEDs. Al pasar el metro y detectar la corriente de aire.

Se encenderian los LEDs proporcionales a la cantidad, en volumen, de aire filtrado. O proporcional al número de partículas filtradas.

En este esquema se observa como al paso de el aire se encienden los LEDs pertinientes.

Conclusiones

131

Propuesta interativa En este caso la interacción será mediante pelotas para visualizar mejor el movimiento del aire. Y para que los usuarios puedan entender la fuerza de este.

En este esquema se representa como circularía la pelota con el tránsito de aire a través del filtro al pasar el metro. Para concienciación del público la interactividad siempre ofrece un punto de entretenimiento que permite una mejor asimilación del mensaje que se quiere transmitir. Y de una manera didáctica muestra ideas mas complecas y abstractas de manera sencilla.

9 2

PROPUESTA DINÁMICA Tal y como se explica al empezar el desarrollo, se plantea de forma general la posible fabricación de un dispositivo de acople al metro. En este apartado se muestra una de las posibles vias de desarrollo y los cálculos de su rendimiento.

Conclusiones

133

Con los datos y la información obtenida a través del CSIC, se puede plantear de forma volumétrica el producto, que deberá tener una entrada de aire por ambos lados de forma que se encuentre en todo momento en funcionamiento.

A partir de los planos del metro facilitados por TMB se puede estimar una área de captación, y a partir de aquí realizar un cálculo aproximado de las partículas que se podrían filtrar durante un día en por cada uno de los dispositivos instalados.

VISTAPOR PORZZ VISTA

3682 3682

3990 3990

ZZ

935 935

940 940

BB

3100 3100

00002222

15

-

1500 1500

134

Utilizando el mismo sistema de cálculo que en el desarrollo del dispositivo estático, se obtienen los siguientes resultados:

- Un solo dispositivo es capaz de filtrar 7.919.078,4 m3 de aire cada día, lo equivalente a 3.167,6 piscinas olímpicas.

- Extrayendo un peso total de 815,67 g de partículas.

- Esto supone filtrar más de 30 veces todo aire del recorrido del tren en un solo dia.

Conclusiones

16

135

-

Observando los datos anteriores se planteara la propuesta a ALSTOM, empresa dedicada a la fabricaci贸n de los trenes que circulan hoy en d铆a por el metro de Barcelona

9 3

CONCLUSIÓN Se han contrastado los resultados obtenidos en todo el desarrollo con un buen resultado. Las propuestas de mejora son muy factibles, e incluso se podrían incorporar antes de la primera producción.

El hecho de poder analizar el producto una vez finalizado todo su desarrollo permite valorar cambios notables tanto en el diseño de varias piezas, como en estrategias de producción.

Aun así, el proyecto queda totalmente cerrado, y a la espera para ser testado el próximo octubre, dentro de los estudios del CSIC y en las instalaciones del metro de Barcelona.

Conclusiones

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Conclusión del TFG Conclusión Testeo

Gracias a TMB, podemos acceder a la colocación del dispositivo en andenes, de forma que los usuarios puedan establecer un primer contacto.

Conclusión del Trabajo Final de Grado Este ha sido el proyecto más completo desarrollado a lo largo de los cuatro años de grado, donde se han puesto en práctica todos los conocimientos asimilados hasta la fecha. A sido un punto y a parte para acabar una etapa y empezar una aun más larga y prospera.

Durante el periodo comprendido entre enero y julio, se ha podido repasar tanto lo aprendido, como ampliar el conocimiento en muchas áreas. Todo ello hace del proyecto y del futuro postgraduado un objetivo cumplido, que años atrás se contemplaba como una meta muy lejana.

Testeo Dando por concluida esta primera parte del proyecto, gracias al contacto con TMB y el CSIC, se realizaran las pruebas pertinentes con el prototipo.

El fin de estos análisis es comprobar, si los resultados calculados son correctos, con tal de estudiar la viabilidad del producto.

Si fuera así y estos resultados fueran satisfactorios, el trabajo continuaría, con tal de cumplir el objetivo de mejorar la calidad del aire en el metro.

9 4

AGRADECIMIENTOS

Finalizado el Trabajo de Final de Grado de Ingeniería en Diseño Industrial, hay que recordar que no habría sido posible obtener este resultado sin la ayuda y colaboración por parte de los compañeros, amigos e instituciones mencionados a continuación

Agradecimientos

139

ELISAVA profesores Marta Janeras Guillem Martín Iñaki arbelaiz

TMB Eladio de Miguel Marta Capdevila

CESIC Teresa Moreno

Sky Meliá Enric Escrigas

Familia Clara Figueras Anna Echegaray Albert Prats

Amigos Javier del Toro Xavier Guasch Mamadou Sissoko Laia Calvet

10

BIBLIOGRAFÍA • • • • • •

Libros Artículos Revistas Patentes Paginas web Imágenes

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