1. INTEGRANTES DEL EQUIPO
JOSÉ ALFONSO MARÍN QUINTERO
ROBERTO JOSÉ DUQUE DÍAZ-GRANADOS
PAULO ANDRÉS CIFUENTES PARRA
Bogotá D.C., junio de 2010
Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica
Línea de Investigación, Innovación y Desarrollo Tecnológico
XXVI MUESTRA
DE MÁQUINAS Y PROTOTIPOS
Cargador Eléctrico por Movimiento

2. ANTECEDENTES Y FUNDAMENTACIÓN
Nos encontramos en un mundo donde cada vez más personas tienen acceso a la
tecnología personal, como resultado de ello, surge la necesidad de recargar estos
dispositivos a través de diversos mecanismos. Las personas han integrado tanto el
uso de estos dispositivos a su vida cotidiana que muchas veces no pueden esperar
a llegar a un lugar con tomacorriente para recargar su teléfono celular, laptops,
reproductores de música etc.
Por otro lado la demanda energética crece con celeridad, al tiempo que la sociedad
se concientizan del impacto ambiental producido por este consumo. Por lo dicho
anteriormente últimamente se ha producido una expansión de los productos que
son amigables con el medio ambiente.
Existe pues la necesidad de un cargador eléctrico, que sea portátil, accesible, y que
utilice fuentes de energía alternas (como el movimiento humano).

3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA DE DISEÑO
A quién.
Nuestro cliente puede ser cualquier persona usuaria de la tecnología personal, como
celulares, cámaras, reproductores de música etc. Estos dispositivos pueden estar
incluidos en su vida cotidiana al punto de ser imprescindibles para el desarrollo de sus
actividades.
Qué y para qué
Tener un dispositivo portátil que recargue baterías.
Por qué
Se quiere aprovechar y utilizar la energía del movimiento del cuerpo transformándolo
en energía mecánica.
Dónde y Cuándo
Nuestro producto será diseñado para uso diario y personal, para cualquier persona sin
que desarrolle una actividad específica.

4. REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE
Especificaciones Estándar
Portabilidad: En caso que el dispositivo funcione mientras el usuario este en movimiento, éste
debe ser liviano, de dimensiones reducidas y ergonómico (que trabaje en armonía con el cuerpo
humano).
De uso cotidiano: El cliente no desea interrumpir sus actividades cotidianas para usar el dispositivo
así que este debe poder ser utilizado dentro de la rutina sin afectar el tiempo en que este dedica a
sus diferentes actividades.
Eficiente: El cliente debe notar que cumple su función con rapidez y no debe dar la sensación que
es un desperdicio de esfuerzo.
Económico: Para que pueda ser adquirido por un amplio espectro de personas debe tener un costo
razonable.
Durabilidad: El dispositivo debe conservar sus cualidades, la vida útil debe ser considerablemente
prolongado indiferentemente al uso que se le aplique Para ello deben usarse materias de primera
calidad y procesos de fabricación óptimos.

5. REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE
La encuesta fue el método de recolección de información para iniciar el desarrollo
del producto, se abordó tres temas principales:
•Información General para nuestro producto
Impacto de nuestro producto en la sociedad
Información para el diseño del producto
•Percepción de las personas sobre los dispositivos
electrónicos:
Dispositivos más populares
Conciencia Ecológica
Características sobresalientes
•Nuevos horizontes para el uso de nuestro producto
Descripción de la persona
Tiempo para otras actividades

6. REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE
Las personas, en su vida cotidiana, tienden a depender o simplemente utilizar dispositivos
electrónicos.
Hay una gran necesidad de recargar dispositivos electrónicos en cualquier lugar en donde se
encuentren, por ende, les gustaría disponer de un sistema que recargue sus dispositivos.
Los dispositivos electrónicos más usados, se encuentran: Los celulares, y los laptops,
normalmente, los MP3 y los IPOD son muy populares, pero hoy en día están siendo
desplazados por celulares que poseen estas características.
En la actualidad, la conciencia ambiental de las personas tiene un alto grado de sensibilidad, a
tal punto que les agrada la idea de tener productos ecológicos en el mercado.
Hablando de las características que sobresalen los dispositivos, a las personas encuestadas les
agrada más los dispositivos con buena estética y con poco peso, esto sirve como guía a la hora
de diseñar y optimizar el producto.

7. ANÁLISIS DE LA COMPETENCIA
(BENCHMARKING)
Pioneer. Zapatos que generan electricidad al caminar.
http://www.neoteo.com/pioneer-el-tenis-que-genera-energia-con-nuestros.neo
Zapatos que generan electricidad
http://www.markstechnologynews.com/2008/10/ntt-
develops-shoes-that-power-gadgets.html
Características Principales
Comodido
Ergonómico
Estético
Características Principales
Eficiencia
(Genera lo suficiente para cargar un
mp3 , 1.2 vatios)

8. ANÁLISIS DE LA COMPETENCIA
(BENCHMARKING)
Una mochila que genera su propia electricidad
http://neofronteras.com/?p=174
Electricidad a partir del calor del cuerpo
http://www.cienciakanija.com/2007/08/02/electricidad-a-partir-del-
calor-del-cuerpo/
Características Principales
Eficiencia (7 vatios)
Características Principales
Innovación

9. ESPECIFICACIONES DE INGENIERÍA (QFD)
Ver QFD
Peso
Tamaño
Costo
Eficiencia
Tiempo de carga
Multipropósito
Ergonomía
Estabilidad
Facilidad de Unión al cuerpo

10. FUNCIONES:
DIAGRAMA DE DESCOMPOSICIÓN FUNCIONAL
Caja Negra
Caja Gris (depuración en subfunciones)

11. GENERACIÓN DE CONCEPTOS:
VALORACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE
SOLUCIÓN GENERADAS
Buscar externa
benchmarking
Buscar internamente
Tormenta de ideas (lluvia de ideas)
Inversión
Lista de atributos

12. GENERACIÓN DE CONCEPTOS:
VALORACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE
SOLUCIÓN GENERADAS
Para reducir el enorme número de posibles conceptos se eliminan las ramas menos prometedoras o aquellas que no pueden integrarse de
manera lógica o factible, o que violan las especificaciones más básicas del diseño.
Almacenamiento y adecuación de la energía – Capacitor con rectificación: Debido a que este debería pertenecer a la clasificación de
supercapacitor, y éstos son enormemente costosos y no suelen conseguirse con facilidad, lo cual haría el diseño prohibitivamente costoso y
con difícil replicabilidad.
Transformación de energía – Bobina toroidal: No pudo integrarse cinemáticamente con ninguna parte del cuerpo.
Recepción de la energía - Codo: Es cinemáticamente similar a la rodilla, sin embargo durante la marcha el movimiento de esta articulación es
considerablemente menor.

13. PRESENTACIÓN DE LA ALTERNATIVA DE
DISEÑO GLOBAL DOMINANTE Y
JUSTIFICACIÓN
Con base en la matriz de selección y teniendo
en cuenta que estos resultados se obtuvieron
bajo esa ponderación de criterios surge como
alternativa de diseño dominante: Rodilla –
Mecanismos –Dínamo–Pila sin rectificación el
concepto numero 9.
Ver matriz de selección

14. GENERACIÓN Y EVALUACIÓN DEL
PRODUCTO
Modelo Precio (Por unidad) US Peso (gr)
Engrane 5: DS1-80 2,56 26
Engrane 4 DS1-5624 2,30 15
Engrane 2 DS1-4012 2,30 8
Engrane 1 DS1-4016 2,30 9
•Componentes estandarizados:
Empresa Proveedora: Yeh Der Enterprise
Engranajes
•Arquitectura del producto: Modular

15. GENERACIÓN Y EVALUACIÓN DEL
PRODUCTO
Carcasa
Material: Poliestireno Alto Impacto
Ps-4320 grado inyección
Características
Excelente combinación de propiedades mecánicas, brillo y llenado de moldes.
Model Voltage No load
Operating
range
Nominal Speed Current
V R/min A
RF-300EA-
1D390
2.8 - 7.0 3.9 4400 0.021
At maximum efficiency Stall
Speed Curre
nt
Torque Outpu
t
Torque Curre
nt
R/min A Mn·m G·cm W Mn·m G·cm A
3520 0.084 0.47 4.8 0.17 2.35 24 0.34
Salida: 0.02W - 1.8W (APROX) Peso: 22g (APROX)
Motor DC

16. GENERACIÓN Y EVALUACIÓN DEL
PRODUCTO
Empresa Proveedora: kromia S.A.
Componente: Circuito para la rectificación de la señal:
Diodo de germanio 1N00A
Sistema de sujeción al cuerpo
Correa de amarre doble Via No 1

17. GENERACIÓN Y EVALUACIÓN DEL
PRODUCTO
Dispositivo que almacene la energía.
Modelo 100AAAHC - AAA - 1.2
Aluminio 1030
Precio de lamina 1x2 m^2 = $ 184.927
Precio por unidad = $ 370
Costo de Fabricación por unidad = $ 1.000
Mundial de Aluminios S.A.
http://www.mundialdealuminios.com

18. GENERACIÓN Y EVALUACIÓN DEL
PRODUCTO
Click para ver la caracterización del motor
Subsistema más interesante
Se realizó un proceso de simulación partiendo de los datos del
fabricante del motor y estudios isocinéticos para la rodilla

19. DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA

20. DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA
Funcionamiento del producto

21. DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA
Criterios Ergonómicos
La marcha humana se caracteriza por que se
observa un ciclo de movimiento repetido por
cada paso, este ciclo empieza cuando el pie
entra en contacto con el suelo y termina cuando
el mismo pie vuelve de nuevo al suelo.
Fase de Apoyo: comprendida entre el inicio y el
60%
Fase de oscilación: entre el 60% y el final del
clico

22. DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA
El producto interactúa directamente con la pierna y el
movimiento de la marcha humana, así que el usuario solo debe
preocuparse de sujetarlo, colocarlo y quitarlo. El usuario solo se
percata de la pequeña resistencia que realiza el producto a la
rodilla y el sonido que este genera por la transformación de
energía.

23. APORTE Y VALOR SOCIAL DEL DISEÑO
•Con el presente diseño se tiene la capacidad
de generar energía limpia con cero impacto
ambiental y de bajo costo.
•Debido a la creciente utilización de ‘gadgets’
en el desarrollo del quehacer humano, se hace
cada vez más importante el tener una fuente
constante de carga, debido a que la mayoría de
estos dispositivos son inalámbricos.

24. ANÁLISIS ECONÓMICO
Barra o Palanca
Precio de lamina 1x2 m^2 = $ 184.927
Precio por unidad = $ 370
Costo de Fabricación por unidad = $ 1.000
Comentarios: El costo de fabricación por unidad se
obtuvo del costo de fabricación por un lote de 100
unidades.
Sistema de Engranajes
Precio por unidad = U$ 2.3 = $ 4600 x 3 = $ 13.800
Precio por unidad = U$ 2.56 = $ 5.100
Otros precios (Ejes, arandelas, anillos) x4 = $ 2.000
Comentarios: El precio por unidad se obtuvo del
costo de un lote de 1 a 100 unidades.
Motor DC
Precio por unidad = $ 2000
Comentarios: La unidad contiene, aparte del motor,
tornillos, guías, engranaje y extensión de cable de
cobre recubierto con un polímero de alta resistencia.
Riel de aluminio con esferas.
Precio por 1 m: $ 15000
Precio por unidad: $ 15000
Costo de fabricación por unidad: $2500
Carcasa
Precio de lamina 1 x 1 m^2 = $60.000
Precio por unidad = $ 1.200
Costo de fabricación = $ 1.000
Circuito Eléctrico
Precio de componentes = $ 100
Precio de váquela para unidad = $ 200
Precio de fabricación por unidad = $ 250
Batería
Precio de producto = $12.000
Precio por unidad = $ 6.000
Costo de Ensamble = $ 374
Herramientas
Estaño para soldar = $ 200 metro
Cautín = $ 25.000
Pegamento (Acido para pegar polímeros) = $
10.000 litro
Juego de Destornilladores (por unidad) = $ 1.000
Gerencia, ingeniería y servicios = $ 10.000

25. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
•La evolución de la caminata humana está en función de minimizar
el gasto de energía, por ende la obtención de energía por este
medio nunca resultará muy eficiente.
•Se recomienda utilizar los dispositivos en pareja, para hacer más
efectiva la carga y no afectar mucho la marcha normal.
•Se adquirieron habilidades en el diseño y fabricación de
dispositivos mecánicos funcionales.

26. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Y HERRAMIENTAS DE
INGENIERÍA EMPLEADAS
Solid Edge st2
Proteus Isis 7.4 sp2
Statgraphics v5.1
Software utilizado
Applet Mabuchi Motors
eDraw max 5
Microsoft Excel Office 2007
The ETA Autoquartz Self-Winding Electric Watch
Seiko AGS System
Microgenerador magnetico y electrostático
MEMs Driven Condensor Power Supply
Inertial Microgenerators (piezoeléctrico)
Power Harvesting insoles
Passive Hydraulic Chopping to Excite PZT at Resonance
Patentes Revisadas
Tidy Fisioterapia, Stuart Porter, Editorial ELSEVIER Edicion 14, 2009
Diseño y desarrollo de productos, Ulrich Karl, Editorial McGraw-hill 2004
The
Bibliografía

27. MUCHAS GRACIAS
JOSÉ ALFONSO MARÍN QUINTERO – jamarinq@unal.edu.co
ROBERTO JOSÉ DUQUE DÍAZ-GRANADOS – rjduqued@unal.edu.co
PAULO ANDRÉS CIFUENTES PARRA – pacifentesp@unal.edu.co