Silla de ruedas eléctrica para superar barreras arquitectónicas Guillermo José Bruixola Casani ([email protected]) Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales, Universidad Politécnica de Valencia Tutor: Manuel R. Contero González

El objetivo del presente Proyecto Fin de Carrera realizado y presentado por Guillermo J. Bruixola Casani y dirigido por D. Manuel R. Contero González es el diseño de una silla de ruedas eléctrica capaz de superar barreras arquitectónicas, teniendo en cuenta todas las restricciones legales y normativas, con un diseño más atractivo, ergonómica, fácil de usar, maniobrable, ágil y robusta. Las barreras arquitectónicas a superar son desniveles de hasta 20 cm, que no necesariamente deberán ser superados perpendicularmente. El sistema para poder realizar dicha tarea es un sistema inteligente, en ningún momento se tendrá que accionar controlador alguno para poder superar un obstáculo, a parte, éste será superado de manera progresiva y suave. El mecanismo es robusto y no añade excesiva aparatosidad a la silla de ruedas. Se le ha dado un diseño actual, siguiendo las últimas tendencias en el diseño de sillas de ruedas eléctricas, olvidando la morfología tradicional, un poco arcaica y desfasada respecto a las tendencias actuales.

-1-

En ningún momento se ha olvidado que la silla de ruedas eléctrica ha de ser maniobrable, de dimensiones reducidas capaz de transitar tanto por interiores como por exteriores.

Las sillas de ruedas, tanto eléctricas como manuales, siempre han tenido un handicap, son muy útiles en terreno llano, pero no se puede decir lo mismo si se habla de terrenos irregulares, sin mencionar la práctica imposibilidad de superar obstáculos. Este es un problema que se ha intentado solucionar desde varias vías diferentes; por un lado la Administración con leyes para facilitar la accesibilidad y suprimir las barreras arquitectónicas, urbanísticas y de comunicación, estableciendo medidas mínimas sobre accesibilidad en los edificios,... y por otro lado los fabricantes de sillas de ruedas, inventores o diseñadores, ofreciendo dispositivos incorporados, incorporables o exteriores a la silla de ruedas, que posibiliten la superación de obstáculos como bordillos e incluso escaleras. Estas dos alternativas de solución, como se puede comprobar hoy en día, solucionan en parte los problemas, y presentan sus limitaciones. En cuanto a las leyes urbanísticas su aplicación es lenta, y hasta que se hayan superado todos los obstáculos, por desgracia, aún queda tiempo. Por otro lado, parte de la ciudadanía, no está sensibilizada con el problema al que se enfrentan los usuarios de sillas de ruedas y lo demuestran obstaculizando las rampas de las aceras con sus vehículos, entre otras cosas. Otras veces, estas rampas de acceso no están situadas de forma accesible, teniendo que realizar el usuario de la silla de ruedas múltiples o incómodas maniobras para acceder a ellas. También, a veces, ocurre que están mal diseñadas. Respecto a los artilugios acoplables o incorporados a las sillas de ruedas, hoy por hoy, no han tenido mucho éxito entre el colectivo de usuarios, bien por su precio, su escasa utilidad, su complejidad, la necesidad de ayuda externa (de otra persona, generalmente), baja robustez,... Teniendo en cuanta éstos factores se ha optado por buscar una solución transitoria (hasta que desparezcan las barreras urbanísticas de toda índole), y satisfactoria para los usuarios de sillas de ruedas, que les dote de la libertad necesaria para poder realizar una vida lo más normal posible e independiente.

-2-

El objetivo principal es lograr un diseño de una silla de ruedas eléctrica capaz de superar obstáculos con facilidad, con lo que el proyecto se centra en el diseño del mecanismo que lo permita y en el cálculo de éste y del soporte estructural necesario. Otras partes de la silla, como motor, baterías, mando de control, asiento,.. se elegirán de entre las que ofrece el mercado las que mejor se ajusten a los criterios establecidos. Tras continuados intentos de solución se ha optado por el diseño de una placa portadora de un tren planetario de engranajes formado por 5 ruedas dentadas acoplado a ambos ejes delanteros cuyo funcionamiento se describe a continuación.

GIRO DE RUEDAS

GIRO DE PLACA

Fig. 1: Funcionamiento del mecanismo placa basculante de 5 ruedas dentadas

Cuando la rueda delantera choca con el escalón bascula en dirección ascendente porque la placa está articulada, una vez ha subido la primera rueda, esta no pierde tracción porque el par transmitido por el motor a través del tren de engranajes planetario tiende ha empujarla hacia abajo colaborando a conseguir superar el obstáculo por la segunda rueda, se produce realmente la superación del obstáculo. Se realizó se una maqueta en LEGO Technic, para realizar una primera aproximación a la bondad del mecanismo descrito, y el resultado fue muy satisfactorio.

-3-

Fig. 2: Prototipo en LEGO Technic del mecanismo de cinco engranajes

Y luego se realizo su análisis exhaustivo en MSC.visualNastran 4D 2000 y el comportamiento fue el deseado.

Fig. 3: Imágenes del análisis realizado con MSC.visualNastran 4D 2000 de la silla de ruedas con el mecanismo de placa basculante con cinco ruedas dentadas

Finalmente se realizó el diseño en detalle y análisis con Pro/Engineer 2001.

-4-

Fig. 4: Imágenes del modelado y análisis realizado con Pro/Enginner 2001

-5-

Fig. 5: Imágenes del diseño final de la silla de ruedas

La silla finalmente diseñada puede superar obstáculos de hasta 20 cm, incluso superar varios escalones seguidos y circular por terreno irregular con la total seguridad por parte del usuario de no quedar atorado o sin salida ante casi cualquier situación. La silla pertenece a la categoría B de las sillas de ruedas eléctricas y cumple con toda la normativa vigente hasta la fecha. Su precio estimado asciende a 3100 €, competitivo dentro del mercado actual, ofreciendo más ventajas como la superación de obstáculos, posibilidad de circular por terreno irregular, amortiguación trasera, alta maniobrabilidad, asiento tipo Recaro, múltiples regulaciones que permiten la adaptabilidad a todo el espectro de usuarios, diseño innovador, posibilidad de incorporar carenado en caso de que la estética no fuese del agrado del usuario, ... Finalmente, se incluye en este breve resumen y presentación general una vista de las placas de engranajes que incorpora la silla en la salida del motor en ambos lados, y que permiten su versatilidad.

Fig. 6: Placa acoplable al eje de salida del motor y despiece del conjunto basculante entero

-6-

BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA MÁS IMPORTANTE

·“Guía de selección y uso de silla de ruedas”, R. Poveda Puente, R. Lafuente, J. Sánchez-Lacuesta, J. Romanach Cabrero, C. Soler Gracia, J. M. Belda Lois, J. Prat Pastor. Ed. Instituto de Migraciones y Servicios Sociales. ·“Manual del usuario de silla de ruedas”, Grupo de Biomecánica Ocupacional. Ed. Instituto de Biomecánica de Valencia ·“Problemática de los usuarios de sillas de ruedas en España”, R. Poveda Puente, R. Lafuente, J. Sánchez-Lacuesta, E. Viosca, J. Prat, J. M. Belda, C. Soler-Gracia. Ed. Instituto de Biomecánica de Valencia ·“Guía de recomendaciones para el diseño y la selección de mobiliario de oficina para usuarios de silla de ruedas”, Grupo de Biomecánica Ocupacional. Ed. Ministerio de Asuntos Sociales ·“Engranajes”, José Campabadal Martí. Ed. Ariel S.A. (Barcelona) ·“Mecanismos, engranajes y acoplamientos”, J. Jehlicka, E. Martyrer, A. Schalitz. Ed. Urmo (Bilbao). ·“Las dimensiones humanas en los espacios iteriores”, Julius Panero, Martín Zelnik. Ed. Gustavo Gili S.A.

-7-