Desarrollo de una silla pato con un sistema hidráulico para el control de la altura del asiento

Se desarrolló un prototipo de silla pato con un sistema hidráulico para el control de la altura del asiento, en respuesta a necesidades identificadas mediante una encuesta dirigida a una muestra de 105 profesionales del personal asistencial y médico, con el objetivo de abordar aspectos relacionados...

Full description

Autores:: Rodríguez Rodríguez, Joan Esteban
Vidal Paredes, Patricia Daniela

Tipo de recurso:: Trabajo de grado de pregrado

Fecha de publicación:: 2025

Institución:: Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB

Repositorio:: Repositorio UNAB

Idioma:: spa

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description	Se desarrolló un prototipo de silla pato con un sistema hidráulico para el control de la altura del asiento, en respuesta a necesidades identificadas mediante una encuesta dirigida a una muestra de 105 profesionales del personal asistencial y médico, con el objetivo de abordar aspectos relacionados con el traslado y la transferencia de pacientes entre diferentes tipos de mobiliario (sillas, camas, dispositivos de asistencia, entre otros). El diseño permitió una elevación estable sin pérdida de presión, incluso bajo cargas variables. La estructura, construida en acero inoxidable AISI 304 con Schedule 40, brindó rigidez y estabilidad, aunque este espesor también contribuyó a un incremento considerable del peso del dispositivo. El análisis estructural y las pruebas funcionales confirmaron que el prototipo cumple con las especificaciones definidas, mostrando un comportamiento consistente. Desde el punto de vista económico, se evidenció que la producción a escala permite optimizar recursos y reducir costos por unidad. Se concluye que podría ser viable su implementación en entornos clínicos, siempre que la fabricación se realice con una empresa que cumpla con Buenas Prácticas de Manufactura (BPM). Se recomienda, además, explorar ajustes en el diseño, como la reducción del espesor de la tubería, con el fin de disminuir el peso y el costo sin comprometer el desempeño estructural.
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La estructura, construida en acero inoxidable AISI 304 con Schedule 40, brindó rigidez y estabilidad, aunque este espesor también contribuyó a un incremento considerable del peso del dispositivo. El análisis estructural y las pruebas funcionales confirmaron que el prototipo cumple con las especificaciones definidas, mostrando un comportamiento consistente. Desde el punto de vista económico, se evidenció que la producción a escala permite optimizar recursos y reducir costos por unidad. Se concluye que podría ser viable su implementación en entornos clínicos, siempre que la fabricación se realice con una empresa que cumpla con Buenas Prácticas de Manufactura (BPM). Se recomienda, además, explorar ajustes en el diseño, como la reducción del espesor de la tubería, con el fin de disminuir el peso y el costo sin comprometer el desempeño estructural.Agradecimientos 2 Lista de figuras 8 Lista de tablas 11 Resumen 13 Capítulo 1. Notas Introductorias 15 1.1 Planteamiento del problema 15 1.2 Justificación 16 1.3 Pregunta Problema 17 1.4 Objetivos 18 1.4.1 Objetivo General 18 1.4.2 Objetivos Específicos 18 Capítulo 2. Marco Teórico 19 2.1 Conceptos fundamentales del proyecto 19 2.1.1 Dispositivos de asistencia 19 2.1.2 Tecnologías y sistemas de control de elevación 20 2.1.3 Análisis de elementos finitos 22 2.1.4 Validación estadística 25 2.2 Estado del arte 27 Capítulo 3. Metodología 30 3.1 Encuesta 31 3.1.1 Primera etapa 31 3.1.2 Segunda etapa 32 3.1 3 Tercera etapa 32 3.2 Identificación de las necesidades del cliente 33 3.3 Matriz de selección PUGH 34 3.3.1 Selección de material 34 3.3.2 Selección de sistema de elevación 35 3.4 Diseño del prototipo de silla pato con un sistema hidráulico para el control de la altura del asiento 36 3.5 Evaluación de métricas definidas y FEA 37 3.5.1 Distribución de presión en la interfaz usuario–asiento 38 3.5.2 Validación estadística del comportamiento estático del sistema de elevación 39 3.6 Prototipo de silla pato con un sistema hidráulico para el control de la altura del asiento 44 Capítulo 4. Resultados 46 4.1 Encuesta 46 4.1.1 Primera etapa 46 4.1.2 Segunda etapa 47 4.1.3 Tercera etapa 48 4.2 Identificación de las necesidades del cliente 50 4.3 Matriz de selección PUGH 53 4.3.1 Selección de material 53 4.3.2 Selección de sistema de elevación 54 4.4 Diseño del prototipo de silla pato con un sistema hidráulico para el control de la altura del asiento 55 4.5 Evaluación de métricas definidas y FEA 58 4.5.1 Tensión de von Mises 59 4.5.2 Factor de Seguridad (FoS) 62 4.5.3 Deformación unitaria equivalente (strain) 64 4.5.4 Desplazamientos resultantes (URES) 67 4.5.5 Distribución de presión en la interfaz usuario–asiento 71 4.5.6 Validación estadística del comportamiento estático del sistema de elevación 72 4.6 Prototipo de silla pato con un sistema hidráulico para el control de la altura del asiento 79 Capítulo 5. Análisis de resultados 84 Capítulo 6. Conclusiones y trabajo a futuro 88 Bibliografía 90PregradoA prototype of a commode chair with a hydraulic system for seat height adjustment was developed in response to needs identified through a survey conducted with a sample of 105 healthcare and medical professionals. The objective was to address issues related to the transfer and repositioning of patients between different types of furniture (chairs, beds, assistive devices, among others). The design allowed for stable elevation without pressure loss, even under variable loads. The structure, built from AISI 304 stainless steel with Schedule 40 tubing, provided rigidity and stability; however, this thickness also contributed to a considerable increase in the device's weight. Structural analysis and functional testing confirmed that the prototype meets the defined specifications, demonstrating consistent performance. From an economic perspective, it was shown that scaled production allows for optimized resource use and reduced unit costs. It is concluded that implementation in clinical settings could be viable, provided that manufacturing is carried out by a company that complies with Good Manufacturing Practices (GMP). Additionally, design adjustments such as reducing pipe wall thickness are recommended to lower both weight and production cost without compromising structural performance.Modalidad Presencialapplication/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombiahttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Desarrollo de una silla pato con un sistema hidráulico para el control de la altura del asientoDevelopment of a toilet chair with a hydraulic system for seat height controlIngeniero BiomédicoUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaPregrado Ingeniería BiomédicaIBM-1788info:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1finfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPBiomedical engineeringEngineeringMedical instruments and apparatusBiomedicalClinical engineeringCommode chairHydraulic systemMedical devicesFinite element analysisCAD modelingHydraulic controlAutomatic controlPrototype developmentOrthopedic apparatusIngeniería biomédicaIngenieríaBioingenieríaBiomédicaControl hidráulicoControl automáticoDesarrollo de prototiposAparatos ortopédicosIngeniería clínicaInstrumentos y aparatos médicosSilla patoDispositivos médicosSistema hidráulicoAnálisis de elementos finitosModelado CAD2010 ADA Standards for Accessible Design. 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Desarrollo de una silla pato con un sistema hidráulico para el control de la altura del asiento

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