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Diseno-de-cartucho-para-mascarilla-purificadora-de-presion-negativa

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO 
PROGRAMA DE MAESTRÍA Y DOCTORADO EN INGENIERÍA 
INGENIERÍA MECÁNICA – DISEÑO MECÁNICO 
 
 
 
 
 
DISEÑO DE CARTUCHO PARA MASCARILLA PURIFICADORA 
DE PRESIÓN NEGATIVA. 
 
 
 
 
 
TESIS 
QUE PARA OPTAR POR EL GRADO DE: 
MAESTRO EN INGENIERÍA 
 
 
 
 
 
PRESENTA: 
JOSÉ CARLOS RAMÍREZ LUCAS, ING 
 
 
 
 
TUTOR PRINCIPAL 
 
DR. VICENTE BORJA RAMÍREZ FACULTAD DE INGENIERÍA 
 
 
CIUDAD UNIVERSITARIA, CDMX. OCTUBRE 2018. 
 
UNAM – Dirección General de Bibliotecas 
Tesis Digitales 
Restricciones de uso 
 
DERECHOS RESERVADOS © 
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reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el 
respectivo titular de los Derechos de Autor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
JURADO ASIGNADO: 
Presidente: Dr. Alejandro Cuauhtémoc Ramírez Reivich 
Secretario: Dr. Adrián Espinosa Bautista 
Vocal: Dr. Vicente Borja Ramírez 
1 er. Suplente: Dr. Leopoldo Adrián González González 
2 do.
TUTOR DE TESIS: 
DR. VICENTE BORJA RAMÍREZ 
FIRMA
(Seg u n d a ho j a )
 Suplente: Dr. María Del Pilar Corona Lira 
Lugar o lugares donde se realizó la tesis: México, Ciudad de México 
 AGRADECIMIENTOS 
 
 
III 
 
 
 AGRADECIMIENTOS 
 
A la Universidad Nacional Autónoma de México por brindarme nuevamente la 
oportunidad al abrirme sus puertas para continuar con mi formación profesional. 
 
A la Facultad de Ingeniería por permitirme adquirir conocimiento en sus aulas. 
 
Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT) por el apoyo brindado 
para la realización de mis estudios de maestría. 
 
Quiero agradecer de manera especial al Dr. Vicente Borja Ramírez por haberme 
asesorado en el transcurso de mis estudios de maestría, así como a sus valiosas 
recomendaciones que me ayudaron a concluir esta etapa en mi trayecto formativo. 
 
De igual manera quiero agradecer al Dr. Alejandro Ramírez Reivich que por medio 
de sus clases, que impartía de una manera singular y con gran entusiasmo me 
ayudo a visualizar el diseño de una manera diferente. 
 
A Soldadoras Industriales INFRA División Seguridad Industrial (SIISA), en especial 
al Ing. Eduardo Alva Sánchez por darme la oportunidad de trabajar en colaboración 
con su equipo y así poder realizar este proyecto. 
 
 
 ÍNDICE DE CONTENIDO
 
 
IV 
 
 
ÍNDICE DE CONTENIDO 
Índice de contenido………………………………………………………….….. IV 
Índice de tablas…………………………………………………………………... VII 
Índice de gráficas………………………………………………………………... IX 
Índice de imágenes…………………………………………………………….... X 
Resumen………………………………………………………………………….. 1 
Abstract………………………………………………………………………..….. 2 
Introducción……………………………………………………………………… 3 
Capítulo 1.- Conceptos básicos………………………………………………. 6 
Capítulo 2.- Antecedentes………………………….………………………….. 11 
2.1.- Descripción de la problemática………………………………………. 13 
2.2.- Especificaciones del problema de estudio………………………….. 13 
2.3.- Objetivo…………………………………………………………………. 13 
2.4.- Marco conceptual en donde se presenta la problemática…………. 13 
2.5.- Alcances………………………………………………………………... 14 
Capítulo 3.- Marco teórico………………………………………………….….. 16 
3.1 Etapa 1 Inicio. - Búsqueda y síntesis de información……………….... 16 
3.1.1 Identificación de información comercial del mercado……….... 16 
3.1.2 Normatividad aplicable…………………………………………... 17 
3.1.3 Estudio de patentes…………………………………………….… 17 
3.1.4 Definición de involucrados…………………………………….… 18 
3.1.5 Identificación de necesidades…………………………………... 19 
3.1.6 Especificaciones del producto…………………………………... 20 
3.2 Etapa 2 Desarrollo. - Diseño conceptual y diseño de detalle……….. 20 
3.2.1 Diseño conceptual…………………………………………….….. 20 
3.2.2 Diseño de detalle……………………………………………….… 21 
3.3 Etapa 3 Pruebas y validación. - Evaluación de resultados…….……. 23 
3.3.1 Evaluación de diseño………………………………………….…. 23 
3.4 Etapa 4.- Seguimiento y cierre.……………………………………….... 24 
 ÍNDICE DE CONTENIDO
 
 
V 
 
 
3.4.1 Seguimiento………………………………………………………. 
 
24 
3.4.2 Cierre…………………………………………………………….… 24 
 
Capítulo 4.- Búsqueda y síntesis de información…………………………. 25 
 4.1.- Identificación de información comercial……………………………… 25 
4.2.- Normatividad aplicable………………………………………………... 27 
4.3.- Estudio de patentes………………………………………………….… 29 
4.4.- Definición de involucrados……………………………………………. 31 
4.5.- Identificación de necesidades……………………………………….... 31 
4.6.- Especificaciones del producto…………………………………….….. 40 
4.7.- Estudio comparativo……………………………………………….…... 47 
4.8.- Análisis funcional………………………………………………………. 59 
Capítulo 5.- Diseño conceptual………...……………………………………... 61 
5.1 Conceptos de solución……………………………………………….…. 61 
5.1.1 Permitir acceso de aire al interior del cartucho……………….. 62 
5.1.2 Contener material (forma del cuerpo)……………………….…. 63 
5.1.3 Soportar material…………………………………………….…… 64 
5.1.4 Proporcionar base para accesorios……………………….……. 63 
5.1.5 Proporcionar apoyo para instalación……………………….…... 65 
5.1.6 Sellar para impedir pasó de aire………………………………... 65 
5.1.7 Sujetar cartucho al adaptador facial (Conexión)……………… 66 
5.1.8 Indicar correcta colocación……………………………………… 66 
5.2 Esquemas o diagramas de solución.………………………………..…. 69 
5.3 Evaluación y selección de solución.………………………………….... 79 
Capítulo 6.- Diseño de detalle…………………………………………………. 83 
6.1 Consideraciones de diseño…………………………………………….. 83 
 6.1.1 Determinación de la disposición de recursos…………….……. 84 
6.1.2 La determinación de las dimensiones…………………….……. 84 
6.1.3 Determinar el material………………………………………….… 84 
6.1.4 Proceso de manufactura………………………………………… 85 
 ÍNDICE DE CONTENIDO
 
 
VI 
 
 
 6.2 Planos y dibujos 3D…………………………………………………….. 86 
 6.3 Definición de componentes y partes…………………………………… 88 
 6.4 Análisis y Simulación……………………………………………………. 89 
6.4.1 Ángulo de salida ……………………………………………….… 90 
6.4.2 Tiempo de llenado…………………………………………….….. 92 
6.4.3 Análisis de presión………………………………………………. 95 
6.4.4 Líneas de unión…………………………………………………... 98 
6.4.5 Trampas de aire…………………………………………………... 100 
6.4.6 Tiempo de enfriamiento……………………………………….…. 103 
 6.4.7 Análisis de flujo de aire……………………………………….….. 105 
6.5 Lista de materiales…………………………………………………….… 106 
6.6 Prototipo físico……………………………………………………..…….. 107 
6.6.1 Fabricación de prototipo…...……………………………………. 108 
6.6.2 Análisis dimensional……………………………………………... 111 
6.6.3 Prueba de ensamble……………………………………………... 111 
 6.7 Especificaciones del producto final………………….…..……………. 112 
 6.8 Evaluación del resultado………………………………………….…….. 113 
Conclusiones……….…………………………………………..……………...... 117 
Referencias………………………………………………………………………. 121 
Anexos………………………………………………………………………….…. 123 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 ÍNDICE DE TABLAS
 
 
VII 
 
 
ÍNDICE DE TABLAS 
 
 
Tabla 2.1.- Componentes del respirador……………………………………….. 14 
Tabla 4.1.- Empresas que fabrican respiradores y que tienen presencia en la 
República Mexicana………………………………………………………….......... 25 
Tabla 4.2.- Productos relacionados de la competencia…………………………. 26 
Tabla 4.3.- Normas relacionadas al respirador purificador de aire…………….. 28 
Tabla 4.4.- Patentes relacionadas………………………………………..……..... 30 
Tabla 4.5.- Involucrados identificados…………………………………..…..……. 31 
Tabla 4.6.-
Fragmento de datos sin procesar obtenidos de clientes…………... 34 
Tabla 4.7.- Fragmento de requerimientos interpretados………………………... 35 
Tabla 4.8.- Fragmento de jerarquización de requerimientos clasificados en 
grupos……………………………………………………………………………….. 36 
Tabla 4.9.- Fragmento con los 25 requerimientos más importantes…………… 37 
Tabla 4.10.- Requerimientos interpretados para cartucho y conexión……...... 40 
Tabla 4.11.- Lista de métricas…………………………………………………...… 41 
Tabla 4.12.- Tabla de datos de la competencia…………………………….…..... 43 
Tabla 4.13.- Criterio de evaluación……………………………………………...... 44 
Tabla 4.14.- Fragmento de tabla comparativa de cartuchos………………….… 44 
Tabla 4.15.- Calificación asignada……………………………………………...… 45 
Tabla 4.16.- Especificaciones del cartucho…………………………………….... 46 
Tabla 4.17.- Tapaderas de cartuchos……………………………………….……. 52 
Tabla 4.18.- Rejilla para soporte………………………………………………...... 54 
Tabla 4.19.- Medio filtrante o de absorción………………………………….….... 55 
Tabla 4.20.- Geometría de cuerpo de cartucho…………………………….……. 56 
Tabla 4.21.- Sello utilizado en cartuchos……………….……………………..…. 57 
Tabla 4.22.- Conexión de cartuchos…………………………………………….... 58 
Tabla 5.1.- Tabla morfológica……………………………………………………… 67 
Tabla 5.2.- Combinación de soluciones………………………………………..… 68 
 ÍNDICE DE TABLAS
 
 
VIII 
 
 
Tabla 5.3.- Criterio de calificación……..………………………………………….. 81 
Tabla 5.4.- Matriz de evaluación………...………………………………………… 82 
Tabla 6.1.- Componentes cartucho……..………………………………………… 88 
Tabla 6.2.- Materias primas e insumos utilizados…..…………………………… 107 
Tabla 6.3.- Valores reales de métricas del diseño final…...…………………….. 113 
Tabla 6.4.- Comparación nuevo diseño – cartucho actual…...…………………. 114 
 
 
 ÍNDICE DE GRÁFICAS
 
 
IX 
 
 
 ÍNDICE DE GRÁFICAS 
 
Gráfica 4.1.- Patentes relacionadas.…………………………………..………... 29 
Gráfica 4.2.- Frecuencia de las necesidades por tema………………….…..... 38 
Gráfica 4.3.- Porcentaje de necesidades por tema………………………..…… 39 
Gráfica 4.4.- Diagrama de polaridad área de entrada de aire - área de salida 
de aire…………………………………………………………………………….... 48 
Gráfica 4.5.- Diagrama de polaridad masa total - número de piezas….……… 48 
Gráfica 4.6.-Diagrama de polaridad resistencia a la inhalación - carbón 
suministrado…………………………………………………………………….… 49 
Gráfica 4.7.- Altura de cartuchos por marca……………………………………. 49 
Gráfica 6.1.- Diagrama de polaridad piezas - masa………………………….. 115 
Gráfica 6.2.- Diagrama de polaridad área de entrada – área de salida…….. 115 
Gráfica 6.3.- Diagrama de altura por empresa………………………………… 116 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 ÍNDICE DE IMÁGENES 
 
X 
 
 
 ÍNDICE DE IMÁGENES 
 
Imagen 1.1.- Respirador purificador de aire……………………………..….…… 6 
Imagen 1.2.- Respirador de suministro de aire……………………………..…... 7 
Imagen 1.3.- Respirador de presión positiva………..……………………..…..... 7 
Imagen 1.4.- Respirador de presión negativa...…………………………..….….. 8 
Imagen 1.5.- Filtro para protección respiratoria………………………..…….….. 8 
Imagen 1.6.- Adaptadores faciales……………………………………...………... 9 
Imagen 1.7.- Pieza facial media cara……………………………………..….…... 10 
Imagen 1.8.- Pieza facial cara completa…………………………………..…....... 10 
Imagen 4.1.- Componentes de cartucho…………………………………...…….. 51 
Imagen 4.2.- Partes que componen cuerpo de cartucho………………..…..….. 51 
Imagen 5.1.- Cubo unitario de ingreso de aire…………………………………… 62 
Imagen 5.2.- Mapa de geometrías vista superior. ………………………..….….. 63 
Imagen 5.3.- Geometría de soporte vista lateral………………………..….….… 64 
Imagen 5.4.- Ranuras para colocación de accesorios………………..……….... 64 
Imagen 5.5.- Nervios colocados en la periferia del cartucho…………...……… 65 
Imagen 5.6.- Borde en parte superior del cartucho……………………...……… 65 
Imagen 5.7.- Conexión en cartuchos…………………………………………...… 66 
Imagen 5.8.- Combinación 1………………………………………………………. 69 
Imagen 5.9.- Combinación 2………………………………………………..…..…. 70 
Imagen 5.10.- Combinación 3………………………………………………...…… 71 
Imagen 5.11.- Combinación 4………………………………………………...…… 72 
Imagen 5.12.- Combinación 5………………………………………………...…… 73 
Imagen 5.13.- Combinación 6…………………………………………………...… 74 
Imagen 5.14.- Combinación 7……………………………………………………... 75 
Imagen 5.15.- Combinación 8……………………………………………………... 76 
Imagen 5.16.- Combinación 9……………………………………………………... 77 
Imagen 5.17.- Combinación 10……………………………………………..…...... 78 
Imagen 6.1.- Vistas dibujo 3D del cartucho ensamblado……………………….. 87 
 ÍNDICE DE IMÁGENES 
 
XI 
 
 
Imagen 6.2.- Vistas dibujo 3D del cartucho ensamblado con retenedor para 
filtros………………………………………………………………………………..... 87 
Imagen 6.3.- Análisis de ángulos de salida en cuerpo de cartucho……………. 90 
Imagen 6.4.- Análisis de ángulos de salida en tapadera ……………….…........ 91 
Imagen 6.5.- Análisis de ángulos de salida en retenedor……………….…........ 91 
Imagen 6.6.- Análisis de ángulos de salida en adaptador de conexión ………. 92 
Imagen 6.7.- Tiempo de llenado para cuerpo de cartucho……………...………. 93 
Imagen 6.8.- Tiempo de llenado para tapadera…………………………..……… 94 
Imagen 6.9.- Tiempo de llenado para retenedor……………………………….... 94 
Imagen 6.10.- Tiempo de llenado para adaptador de conexión…………...…... 95 
Imagen 6.11.- Distribución de presión en cuerpo de cartucho……………...…. 96 
Imagen 6.12.- Distribución de presión en tapadera………………………...….... 96 
Imagen 6.13.- Distribución de presión en retenedor……………………………. 97 
Imagen 6.14.- Distribución de presión en adaptador de conexión………….... 97 
Imagen 6.15.- Líneas de unión en la inyección del cuerpo de cartucho…….... 98 
Imagen 6.16.- Líneas de unión en la inyección de la tapadera…………..…..… 99 
Imagen 6.17.- Líneas de unión en la inyección del retenedor………………...... 99 
Imagen 6.18.- Líneas de unión en la inyección del adaptador de conexión…... 100 
Imagen 6.19.- Posibles trampas de aire en cuerpo de cartucho…………….... 101 
Imagen 6.20.- Posibles trampas de aire en tapadera…………………………… 101 
Imagen 6.21.- Posible trampa de aire en retenedor……………………………... 102 
Imagen 6.22.- Posibles trampas de aire en adaptador de conexión…….…...… 102 
Imagen 6.23.- Tiempo de enfriamiento del cuerpo de cartucho……………...... 103 
Imagen 6.24.- Tiempo de enfriamiento de la tapadera………………...………. 104 
Imagen 6.25.- Tiempo de enfriamiento del retenedor…………………………. 104 
Imagen 6.26.- Tiempo de enfriamiento del adaptador de conexión………...…. 105 
Imagen 6.27.- Líneas de flujo de aire dentro del cartucho………………………. 106 
Imagen 6.28.- Impresora 3D de tecnología FDM………………………………... 109 
Imagen 6.29.- Escritorio de trabajo replicator 2X……………………………….. 109 
 ÍNDICE DE IMÁGENES 
 
XII 
 
 
Imagen 6.30.- Simulación de fabricación en manufactura aditiva…………...… 110 
Imagen 6.31.- Prototipo físico terminado……………………………………….... 110 
Imagen 6.32.- Mascarilla con prototipo físico ensamblado en el lado 
derecho……………………………………………………………………………… 112 
 
 
 
 
 
 
 
 
 RESUMEN 
 
 
1 
 
 
 RESUMEN 
 
El presente trabajo abordó el tema Diseño de cartucho para mascarilla purificadora 
de presión negativa, en donde el principal problema de investigación fue encontrar 
una geometría que cumpliera con las necesidades de los usuarios, que pudiera ser 
fabricado con la capacidad instalada en la empresa Soldadoras Industriales INFRA 
División Seguridad Industrial (SIISA), y que además fuese de menor tamaño y más 
económico que el fabricado actualmente. Como resultado del proyecto se propone 
un nuevo cartucho como recipiente para contener carbón activado para absorción 
de contaminantes o algún filtro para retención de partículas, para ser usados en las 
mascarillas purificadoras
de aire de presión negativa de la empresa. 
 
De acuerdo a la metodología seguida, se utilizaron diferentes medios para la 
recolección de datos: entrevistas con los clientes y departamentos en la empresa 
que tienen contacto directo con estos equipos, observación e investigación técnica, 
comercial por medio de investigación y consulta en internet, toma de medidas físicas 
a través de la medición directa de los productos, entre otros. 
 
Analizando los datos obtenidos se encontró la tendencia de reducción de peso en 
función del tamaño del cartucho, adelgazamiento de paredes en recipiente y las 
áreas de oportunidad en las que se podría seguir investigando en trabajos futuros. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 ABSTRACT 
 
 
2 
 
 
 ABSTRACT 
 
 
This research is about the Design of cartridge purification mask of negative strain, 
where the main issue of this research was to find a geometry which fulfill user needs, 
and furthermore it could be manufactured inside the installed capacity in SIISA, 
moreover it could be lower size and lower cost than the manufactured nowadays. As 
a result of this project, the proposal is a new cartridge as a container of active coal 
in order to suck up polluting agents or sole retention particles and be used in the 
purifying mask of air with negative pressure in the company. 
 
According with the methodology applied, we used different ways in order to collect 
data such as interview with customers and departments inside the Company which 
has direct contact with the product, observation and technical research through 
surfing online, physical test that involves take measurements of the products, among 
others. 
 
Once analyzed, we found the tendency of decrease in weight depend on the size of 
cartridge, make thinner the walls in the container and the opportunity areas where 
the research could be followed in future projects. 
 
 INTRODUCCIÓN 
 
 
3 
 
 
 INTRODUCCIÓN 
 
La seguridad en el trabajo es uno de los aspectos más importantes de la actividad 
laboral. El trabajo sin las medidas de seguridad apropiadas puede acarrear serios 
problemas para la salud. En este sentido muchas veces la seguridad no se toma 
tan en serio como se debería, lo que puede ocasionar serios problemas para 
aquellos usuarios que cotidianamente desarrollan actividades en una empresa o 
desempeñan ciertos oficios. 
 
Los Equipos de Protección Personal (EPP), como su nombre lo indica son 
cualquier elemento o dispositivo destinado para ser utilizado o sujetado al 
trabajador, para protegerlo de uno o varios riesgos y aumentar su seguridad en el 
trabajo, ya que proporcionan una barrera entre un determinado riesgo y la persona, 
mejorando el resguardo de la integridad física del trabajador y disminuyendo la 
gravedad de las consecuencias de un posible accidente sufrido por el trabajador. 
 
En este sentido, algunas empresas se enfocan en mejorar las alternativas de 
seguridad para los usuarios, de tal manera que se adecuen a sus necesidades y 
cumplan con los requerimientos normativos. Dentro de estos equipos de seguridad 
encontramos artículos como cascos, lentes, zapatos, caretas para soldar, orejeras, 
mascarillas de seguridad, entre otros, siendo estas últimas en donde nos situamos 
al desarrollar el presente trabajo. 
 
La empresa SIISA busca incorporarse al mercado ferretero a través del diseño de 
un cartucho, ofreciendo al cliente un modelo de bajo costo y peso, pero además que 
cumpla con la función de seguridad para el usuario. De esta manera, surge el 
proyecto que obtiene como resultado el diseño de un cartucho para mascarilla 
purificadora de presión negativa. 
 
 
 INTRODUCCIÓN 
 
 
4 
 
 
A continuación, se presenta una descripción breve de cada capítulo que integra el 
esquema del trabajo realizado. 
 
Para comenzar, lo primero que hay que identificar son los conceptos generales 
sobre los cuales se sitúa el trabajo de investigación, por ello en el capítulo uno se 
describe de lo general a lo particular la clasificación de los respiradores purificadores 
de aire, obteniendo una visión clara sobre los tipos de respiradores purificadores de 
aire, las situaciones en las que se puede usar cada uno, así como las piezas que 
los conforman. 
 
Después de identificar los conceptos básicos, es importante conocer los 
antecedentes que dan pie al problema de investigación, por eso en el capítulo dos 
se contextualiza a la empresa Soldadoras Industriales INFRA - División 
Seguridad Industrial para la cual se trabaja el resultado del diseño del cartucho. 
Asimismo, se explica de qué área de oportunidad surge la necesidad de diseñar el 
cartucho, la especificación del problema de estudio, el mercado al que se pretende 
incursionar, los beneficios económicos y sociales, la definición del objetivo, del 
marco conceptual y del alcance del proyecto. 
 
Ya concretado el problema y el alcance del proyecto, se definió el marco teórico a 
seguir para el desarrollo de la investigación, de esta manera en el capítulo tres se 
describe la metodología utilizada, traducida a través de las actividades que 
comprende cada una de las cuatro etapas en las que se dividió el proyecto para su 
realización: Inicio, Desarrollo, Pruebas y validación, Seguimiento y cierre. También 
en este capítulo se incluye el sustento teórico que respalda cada etapa. 
 
El avance en la investigación después de definir el trayecto, se marca con la 
búsqueda de información, tomando como base el campo de desarrollo y 
conocimiento en el cual se sumerge este proyecto. De este modo, en el capítulo 
cuatro se encuentra la organización sistematizada de la información recabada y que 
 INTRODUCCIÓN 
 
 
5 
 
 
sirvió como base para el diseño del cartucho. Dicha información se ubica en tablas, 
gráficas, diagramas de polaridad y anexos, todos con su explicación 
correspondiente, la cual nos lleva a comprender el análisis realizado. 
 
Posteriormente, se movilizan habilidades del pensamiento, conocimientos y 
experiencias, para comenzar a crear conceptos de solución a la problemática 
planteada, tomando en consideración la información recabada y el análisis 
realizado. En consecuencia, dentro del capítulo cinco se identifica la generación de 
dichos conceptos apoyados de esbozos a mano alzada que permiten visualizar las 
propuestas. 
 
Finalmente, en el capítulo seis se encontrará lo relacionado al diseño de detalle del 
concepto seleccionado finalista por parte de la empresa (concepto 6), luego de 
presentarles los tres conceptos con más alta calificación en una evaluación. Con el 
concepto final se organizaron y tomaron en cuenta las consideraciones del diseño, 
posteriormente se trabajó en la elaboración de planos y dibujos 3D, definiendo las 
partes y componentes, haciendo uso de las especificaciones obtenidas, finalizando 
con la simulación y análisis de los resultados obtenidos. 
 
De esta manera, se abre el panorama del proyecto realizado y que a continuación 
se detalla en cada capítulo. 
CAPÍTULO 1 CONCEPTOS BÁSICOS 
 
 
6 
 
 
 CAPÍTULO 1.- CONCEPTOS BÁSICOS 
 
Un respirador purificador de aire es un equipo de protección personal que se 
encarga de cuidar las vías respiratorias del usuario de los contaminantes que se 
encuentran en un entorno de trabajo determinado; asimismo, es definido por la 
Administración de Seguridad y Salud Ocupacional (OSHA, por sus siglas en inglés) 
como “un respirador con un filtro purificador de aire o cartucho que remueve 
contaminantes específicos del aire a través de un elemento purificador de aire”. 
(Occupational Safety and Health, 2006, pág. 3) 
 
Existen
dos tipos básicos de respiradores los cuales son: Purificador de aire y 
Respiradores de suministro de aire. 
 
Los respiradores purificadores de aire utilizan filtros, cartuchos o botes para 
eliminar los contaminantes transportados por el aire que se respira tales como 
partículas, vapores y/o gases tóxicos. Son apropiados para utilizarse en ambientes 
con un bajo nivel de contaminación y en ambientes donde hay suficiente oxígeno. 
(Secretaria del trabajo y previsión social, 2008) 
 
 
Imagen 1.1.- Respirador purificador de aire. (Sperian Protection Survivair (Honeywell), 2015) 
 
 
 
CAPÍTULO 1 CONCEPTOS BÁSICOS 
 
 
7 
 
 
Los respiradores de suministro de aire proporcionan aire limpio a través de un 
cilindro portátil o desde una fuente remota y son utilizados en ambientes que son 
demasiado peligrosos como para utilizar respiradores purificadores de aire 
(Sundström Safety, 2015).
 
 
Imagen 1.2.- Respirador de suministro de aire. (MSA de México S.A. de C.V, 2015) 
 
Los respiradores purificadores de aire utilizan el mismo aire del ambiente de trabajo, 
filtrado convenientemente para retener el contaminante y garantizar que el aire que 
llega al trabajador sea respirable. Este tipo de respiradores pueden ser de presión 
positiva o de presión negativa. (Occupational Safety and Health, 2006) 
 
Los respiradores de presión positiva disponen de un sistema mecánico de 
impulsión de aire que lo hace pasar a través de un filtro para que llegue limpio a las 
vías respiratorias del trabajador. (Sundström Safety, 2015) 
 
Imagen 1.3.- Respirador de presión positiva. (3M México S.A. de C.V., 2015) 
CAPÍTULO 1 CONCEPTOS BÁSICOS 
 
 
8 
 
 
Por otro lado, los respiradores de presión negativa son aquellos que al inhalar, el 
usuario crea una depresión en el interior de la pieza facial que hace pasar el aire a 
través del filtro. (Norma Mexicana NMX-S-054-SCFI-2013, 2013) 
 
Los respiradores de presión negativa pueden ser: auto filtrantes y/o de filtros 
recambiables. Los respiradores auto filtrantes (sin mantenimiento) son aquellos 
que se desechan en su totalidad cuando han llegado al final de su vida útil o 
capacidad de filtración. Pueden llevar o no válvulas de exhalación para facilitar la 
respiración, este tipo de filtros se consideran desechables debido a que no admiten 
reemplazos en piezas ni mantenimiento especial, puesto que la totalidad de su 
superficie es filtrante. (Saladie, 2015) 
 
 
Imagen 1.4.-Respirador de presión negativa. (uvex safety group, 2015) 
 
 
 
Los respiradores con filtros recambiables, se componen de un adaptador facial 
al que se incorporan uno o dos filtros los cuales se desechan al final de su vida útil. 
Dado que la pieza facial es reutilizable en este tipo de equipos, es necesario realizar 
una limpieza y mantenimiento periódicamente. (3M Salud Ocupacional y Seguridad 
Ambiental, 2015) 
 
 
CAPÍTULO 1 CONCEPTOS BÁSICOS 
 
 
9 
 
 
 
Imagen 1.5.- Filtro para protección respiratoria. (Soldadoras Industriales INFRA S.A. de C.V., 2015) 
 
Dentro de los adaptadores faciales se pueden encontrar de cara completa, media 
cara y boquilla. El respirador de cara completa cubre ojos, nariz, boca y barbilla; 
el respirador de media cara cubre nariz, boca y barbilla; finalmente el respirador 
de boquilla solo cubre la boca. (Carrera, 2015) 
 
 
 Imagen 1.6.- Adaptadores faciales. (Carrera, 2015) 
 
 
En las Imagen 1.7 y 1.8 se muestran las partes que pueden constituir las piezas 
faciales de media cara y cara completa. 
 
 
 
CAPÍTULO 1 CONCEPTOS BÁSICOS 
 
 
10 
 
 
 
 
Imagen 1.7.- Pieza facial media cara. (Saladie, 2015) 
 
 
 
 
 
Los filtros pueden ser de retención mecánica, retenciones químicas y mixtos. 
 
Los filtros de retención mecánica impiden físicamente que las partículas los 
atraviesen, son útiles para polvos, fibras, humos y nieblas. Los filtros de retención 
química retienen el contaminante mediante absorción en un material apropiado, 
como el carbón activado o mediante la reacción con una sustancia química. Los 
filtros mixtos están formados por un filtro de retención mecánica y otro de retención 
química con el objeto de que se realicen ambos modos de filtrado sucesivamente. 
(Secretaria del trabajo y previsión social, 2008) 
 
Componentes: 
1. Cuerpo de la máscara 
2. Canto de estanquidad 
3. Visor 
4. Mascarilla interior 
5. Arnés de la cabeza 
6. Pieza de conexión 
7. Válvula de exhalación 
8. Válvula de aire del visor 
9. Válvula de inhalación 
10. Membrana fónica 
11. Cinta de sujeción 
 
 
Imagen 1.8.- Pieza facial cara completa. (Saladie, 2015) 
Componentes: 
1. Cuerpo de la mascarilla 
2. Arnés de la cabeza 
3. Adaptador de la nariz 
4. Filtro 
5. Porta filtro 
6. Válvula de exhalación 
7. Válvula de inhalación 
8. Pre filtro 
CAPÍTULO 2 ANTECEDENTES
 
 
11 
 
 
 CAPÍTULO 2.- ANTECEDENTES 
 
La empresa SOLDADORAS INDUSTRIALES INFRA S.A. DE C.V., es líder en la 
fabricación de equipos eléctricos: soldar, corte por plasma, protección industrial y 
generadores de luz. Consciente de las necesidades actuales de la industria en el 
marco de la competitividad global, Soldadoras Industriales INFRA se caracteriza 
por ser una empresa vanguardista que innova constantemente su línea de 
productos. (Soldadoras Industriales INFRA S.A. de C.V. Recuperado en Diciembre 
de 2015, del Sitio web: http://siisa-infra.com.mx) 
 
Durante mi estancia laboral en la empresa INFRA división Seguridad Industrial 
(SIISA), en el Departamento de Ingeniería y Diseño, tuve la oportunidad de conocer 
sus productos, así como desarrollar, modificar y diseñar equipos para seguridad 
personal, tales como cascos de seguridad y porta electrodos, entre otros. 
 
Asimismo, pude identificar las áreas de oportunidad en las que se podría hacer una 
mejora de sus productos, identificación de problemas raíz, identificación de 
requerimientos y métricas. Para ello se utilizaron las herramientas, conocimientos, 
habilidades y competencias adquiridas en el periodo de estudios de la maestría en 
diseño mecánico pues me permitieron conocer algunas metodologías, así como su 
implementación para poder desarrollar el diseño de nuevos productos. 
 
De esta manera, se eligió como área de oportunidad para desarrollar mi proyecto al 
respirador purificador de aire de presión negativa 4M530W. Dicha elección se 
concretó porque es un producto que está presentando una baja en sus ventas 
debido a la fuerte competencia de otros respiradores de menor precio, se observó 
que la tendencia en las empresas es la fabricación de componentes más pequeños 
lo cual involucra una menor cantidad de materia prima. 
 
 
CAPÍTULO 2 ANTECEDENTES
 
 
12 
 
 
Se detectó que el respirador que se fabrica en la empresa es muy robusto, por lo 
cual se evaluó para proponer mejoras al producto y así incorporarlo en el mercado 
nacional con un perfil de usuarios “Hágalo usted mismo”. Dicho de otra manera, 
usuarios que no son expertos en las labores que realizan y que requiere de un 
respirador purificador de aire, también llamado mercado ferretero. 
 
Por su parte, el área de Ingeniería y Diseño planteó el interés de conocer, además 
de sus estándares y procedimientos internos, la posición del respirador purificador 
de aire de su línea de protección respiratoria personal, en relación a otros sistemas 
existentes en el mercado nacional. 
 
Fue así como se conjuntaron las ideas para trabajar con un respirador de media 
cara para doble cartucho, teniendo como meta realizar modificaciones innovadoras 
para mejorar el rendimiento y funcionalidad del producto,
aumentando la calidad y/o 
reduciendo costos, con el fin de repercutir positivamente y así captar al cliente o 
consumidor. 
 
Entre de los beneficios a nivel social para el proyecto se plantearon, ofrecer a los 
trabajadores y a usuarios en general que lo requieran, un sistema de protección 
respiratorio que cuente con la más alta calidad en materiales para su fabricación y 
ensamble. 
 
Algunos beneficios económicos que se verán reflejados en la empresa, son la 
incorporación de una gama de productos nuevos que incursionaran en un mercado 
ferretero en el cual hasta el momento el respirador SIISA no tiene presencia. 
 
Por otro lado, se considera la parte reglamentaria y normativa como son las NOM, 
NMX y Normas de Referencias que se relaciona con este tipo de equipos porque 
actualmente existen muy pocos que cuenten con certificación, es por ello que sería 
un área interesante de explorar. 
CAPÍTULO 2 ANTECEDENTES
 
 
13 
 
 
Concretando la información anterior, es como se define el problema de estudio. 
 
2.1 Descripción de la problemática 
El respirador actualmente fabricado por la empresa es representativo en el mercado 
nacional, sin embargo, es un producto que lleva muchos años en el mercado, a 
simple vista tiene un diseño obsoleto y sobredimensionado para las tendencias 
actuales del mercado. 
 
2.2 Especificación del problema de estudio 
La investigación servirá para la recolección de los requerimientos para el diseño de 
un respirador. Ayudará a tener más información acerca de la opinión, las 
necesidades de los usuarios, empleados e involucrados en el uso, diseño, 
fabricación, ensamble y venta del respirador. Asimismo, se obtendrá información 
representativa del producto en relación a sus competidores directos. 
 
Tomando en consideración que la empresa cuenta con información previa, se 
trabajará en colaboración con el Departamento de Ingeniería y Diseño de la 
empresa INFRA división Seguridad Industrial (SIISA) para compartir documentación 
del sistema de gestión de calidad e información técnica que es llevada en esos 
departamentos. 
 
2.3 Objetivo 
Diseñar y desarrollar un cartucho que pueda utilizar filtros de retención mecánica y 
medios de absorción química, para instalarse en mascarillas de media cara 
actualmente fabricados por la empresa INFRA división Seguridad Industrial (SIISA). 
 
2.4 Marco conceptual donde se presenta la problemática 
Comúnmente los artículos que compiten en un mismo mercado comparten 
características entre sí con el fin de satisfacer las mismas necesidades para los que 
fueron fabricados. 
CAPÍTULO 2 ANTECEDENTES
 
 
14 
 
 
Se pretende que el uso de este producto sea solo para la República Mexicana pues, 
aunque la empresa tiene presencia comercial en algunos países de Latinoamérica, 
la realización de la investigación se realiza solo con datos y condiciones nacionales. 
 
Por otro lado, debido a que los respiradores de purificación tienen configuraciones 
con diversos elementos, es indispensable indicar la configuración general con la 
que cuenta el respirador que será llevado al estudio con el fin de dar a conocer los 
componentes que lo conforman. Se considera que un respirador contiene, total o 
parcialmente, los elementos que se muestran en la Tabla 2.1. 
 
Elemento 
Cuerpo de la mascarilla 
Válvula de exhalación 
Válvula de inhalación 
Arnés de la cabeza 
Porta filtro 
Pre filtro 
Filtro 
Tabla 2.1.-Componentes del respirador. 
2.5 Alcances 
Es fundamental para el éxito de un proyecto definir el alcance, puesto que brindara 
una descripción detallada del proyecto, servicio o producto a través de sus 
entregables principales, los supuestos y sus restricciones. 
 
Definir el Alcance es el proceso que consiste en desarrollar una descripción detallada del 
proyecto y del producto. El beneficio de este proceso es que describe los límites del 
proyecto, servicio o resultado mediante la especificación de cuáles de los requisitos 
recopilados serán incluidos y cuáles excluidos del alcance del proyecto. (Project 
Management Institute, 2013) 
 
 
 
CAPÍTULO 2 ANTECEDENTES
 
 
15 
 
 
Teniendo en cuenta la definición anterior se planteó como alcance para el proyecto 
el objetivo mencionado en el apartado 2.3, el cual se desarrolló a través de la 
realización de actividades planeadas las cuales derivaron en entregables. 
. Las actividades a realizar son: 
 Realizar la revisión de la normativa aplicable en la República Mexicana 
 Realizar estudio comparativo de productos similares, que son fabricados por 
empresas nacionales 
 Identificar necesidades de los clientes 
 Definir especificaciones para el diseño 
 Diseño conceptual 
 Diseño de detalle 
 Fabricación de prototipos físicos 
 Validación de prototipos 
 
Considerando que el producto tiene que ser fabricado y ensamblado en las 
instalaciones de la empresa INFRA división Seguridad Industrial (SIISA). Los 
Departamentos incluidos en el alcance son: Diseño, Ingeniería, Producción, Ventas, 
Compras, Alta Dirección y Administración. Asi mismo los entregables son: 
 Tabla de identificación de necesidades del cliente 
 Tabla de especificaciones y requerimientos 
 Mapas de polaridad 
 Reporte del estudio comparativo 
 Modelado 3D de piezas plásticas diseñadas para fabricación de moldes de 
inyección. Así como las simulaciones realizadas. 
 Planos de referencia con acotación general 
 Prototipo físico ensamblado en mascarilla 
 Carpeta con la documentación del sistema de gestión de la calidad ISO 9001 
CAPÍTULO 3 MARCO TEÓRICO 
 
16 
 
 
CAPÍTULO 3.- MARCO TEÓRICO 
 
De acuerdo al conocimiento previo sobre el Desarrollo de Proyectos y tomando 
como base algunos puntos del Project Management Institute (2013), se proponen 
las siguientes cuatro etapas para desarrollar el proyecto: inicio, desarrollo, pruebas 
y validación, seguimiento y cierre; señalando que cada fase llevará subfases. 
 
Un proyecto es un esfuerzo temporal que se lleva a cabo para crear un producto, servicio o 
resultado único. La naturaleza temporal de los proyectos implica que un proyecto tiene un 
principio y un final definidos (…) 
(…) agrupados de manera lógica, categorizados en cinco Grupos de Proceso. Estos cinco 
Grupos de Proceso son: Inicio, Planificación, Ejecución, Monitoreo y Control, Cierre. (Project 
Management Institute, 2013) 
 
A continuación, se describen brevemente las actividades realizadas en las etapas, 
es importante indicar que el orden de las subfases que son implicadas en cada 
etapa puede variar, ya que no son secuenciales y están en función del manejo de 
información y del criterio del diseñador. 
 
3.1 Etapa 1 Inicio. - Búsqueda y síntesis de información 
 
3.1.1 Identificación de información comercial del mercado 
 
G. Pahl, W. Beitz, J. Ferdhusen, K. H. Grote (2007), señalan que los clientes a menudo hacen 
juicios sobre los atributos del producto en términos de comparaciones con otros productos. 
Este uso de las comparaciones es perfectamente comprensible, dado que los clientes no 
suelen ser expertos y sólo pueden adivinar lo que es posible en el diseño del producto a 
través de la observación de lo que algunos productos realmente logran. 
(…) La información de investigación de mercado es también a menudo recogida por métodos 
de comparación entre los productos. 
 
Asimismo 
CAPÍTULO 3 MARCO TEÓRICO 
 
17 
 
 
Karl. T Ulrich y Steven D. Eppinger. (2013), señalan que la evaluación comparativa (…) 
Benchmarking es el estudio de productos existentes con funcionalidad similar a la del 
producto en desarrollo o a los subproblemas en los que está concentrado
el equipo. 
El benchmarking puede revelar conceptos existentes que se han puesto en práctica para 
resolver un problema particular, así como información sobre puntos fuertes y débiles de la 
competencia. 
 
En el proyecto, la identificación de información comercial se centró directamente en 
la búsqueda de empresas dedicadas a la fabricación de equipos de seguridad 
respiratoria para así identificar los diferentes modelos, familia de componentes y 
accesorios que comercializa cada empresa en territorio nacional y que cuenten con 
las características similares al respirador de la empresa SIISA. 
 
3.1.2 Normatividad aplicable 
 
Las Normas Oficiales Mexicanas son las regulaciones técnicas (…) que establecen las 
reglas, especificaciones, atributos, directrices, características o prescripciones aplicables a 
un producto, proceso, instalación, sistemas, actividad, servicio o método de producción u 
operación, así como aquellas relativas a terminología, simbología, embalaje, mercado o 
etiquetado y las que se refieran a su cumplimiento o aplicación. (Procuraduría Federal del 
Consumidor, 2015,párr.1) 
 
Considerando lo anterior, es de suma importancia la búsqueda de normas aplicables 
al respirador purificador de aire. Esta búsqueda se limitó a normas aplicables a nivel 
nacional para así conocer las aplicaciones, métodos de pruebas, componentes y 
especificaciones reglamentadas. 
 
3.1.3 Estudio de patentes 
La recopilación de datos técnicos se realizó con una investigación de patentes, 
donde se tomó como base el proceso en donde Bustamante Borrayo, Borja 
Ramírez, Ramírez Reivich, & López Parra (2006), proponen como etapa inicial la 
búsqueda de información empezando de lo general a lo particular. 
CAPÍTULO 3 MARCO TEÓRICO 
 
18 
 
 
El punto de partida de esta etapa es definir la estrategia de búsqueda, por lo que es 
importante el tener claro que es lo que se va a buscar, en dónde se va a buscar y que es lo 
que se pretende encontrar (…). Definida la estrategia de búsqueda se procede a la consulta 
de fuentes que proporcionen información relacionada con el problema en el que se está 
trabajando. (Bustamante Borrayo , Borja Ramírez, Ramírez Reivich, & López Parra, 2006, 
pág. 431) 
 
De esta manera, para iniciar y obtener mejores resultados se realizó la búsqueda 
en un orden cronológico considerando solamente aquellas patentes con antigüedad 
del año 2000 a la actualidad, con un criterio de búsqueda de palabras claves: 
cartucho (cartridge) con un factor de importancia de 3, seguido de respirador 
(respirator) con factor 2 de importancia, por último, las palabras adaptador (adapter) 
y filtro con un factor de importancia de 1. La búsqueda fue realizada a través de un 
sitio en internet de consulta libre (freepatentsonline, 2016). 
 
Ya teniendo la información del sitio de internet, se buscaron las patentes que se 
relacionaron directamente con los respiradores purificadores de aire, dándoles un 
peso mayor a aquellas patentes más recientes. 
 
Posteriormente, se realizó un análisis en donde se consideraron las patentes 
encontradas y su relación directa con algún tema referente al respirador, obteniendo 
por ejemplo los siguientes: fabricación, geometría, combinación de componentes, 
entre otros. Finalmente, la información se clasifica y ordena en tablas para un mejor 
manejo, además de que ello fue de gran utilidad para la generación de conceptos 
de solución. 
 
3.1.4 Definición de involucrados 
Para tener una idea clara de las personas o departamentos que será necesario 
considerar e interactuar con ellos en la elaboración del proyecto, se realizó una 
identificación de involucrados en donde se tomó en cuenta las etapas de desarrollo 
del producto. 
CAPÍTULO 3 MARCO TEÓRICO 
 
19 
 
 
Identificar a los interesados es el proceso de identificar a las personas, grupos u 
organizaciones que podrían afectar o ser afectados por una decisión, actividad o resultado 
del proyecto, así como analizar y documentar información relevante relativa a sus intereses, 
participación, interdependencias, influencia y posible impacto en el éxito del proyecto. 
(Project Management Institute, 2013) 
 
Una vez identificados los involucrados, se realizó un perfil para así saber qué 
información podría obtenerse de cada uno de ellos basados en su relación con el 
producto. 
 
3.1.5 Identificación de necesidades 
 
El proceso de identificar las necesidades del cliente es parte integral del desarrollo del 
producto y está estrechamente relacionado con la generación de conceptos, la selección 
del concepto, la comparación contra productos de la competencia y el establecimiento de 
especificaciones del producto. 
(…) Las necesidades son independientes de cualquier producto particular que pudiéramos 
desarrollar; no son específicas del concepto que en última instancia perseguimos. Un grupo 
debe de ser capaz de identificar las necesidades de un cliente sin saber si finalmente 
resolverá esas necesidades y de qué forma. (Karl. T Ulrich y Steven D. Eppinger, 2013, pág. 
75) 
 
Identificar las necesidades del cliente es en sí un proceso para el cual se presenta 
el método que sugiere los siguientes cinco pasos: 
 
1. Recopilar datos sin procesar de los clientes o usuarios 
2. Interpretar los datos sin procesar en términos de las necesidades de clientes 
o usuarios 
3. Organizar las necesidades en una jerarquía de necesidades primarias, 
secundarias y, de ser necesario terciarias 
4. Establecer la importancia relativa de las necesidades 
5. Reflexionar en los resultados y el proceso 
 
CAPÍTULO 3 MARCO TEÓRICO 
 
20 
 
 
3.1.6 Especificaciones del producto 
Las necesidades del cliente se expresan generalmente en el “lenguaje de cliente” 
estas expresiones son útiles para dar sentido claro de los problemas que son de 
interés para los clientes. Sin embargo, dejan demasiado margen a la interpretación 
subjetiva, por esta razón se debe establecer un conjunto de especificaciones 
cuantitativas, es decir, que sean medibles. 
 
Según Karl. T Ulrich y Steven D. Eppinger (2013), Las especificaciones para el 
producto que escogemos desarrollar dependerán de lo que sea técnica y 
económicamente factible y de lo que nuestros competidores ofrezcan en el 
mercado, así como de las necesidades del cliente. Simultáneamente las 
especificaciones del producto no indican cómo manejar las necesidades del cliente, 
pero representan una base sobre lo que se deberá hacer para satisfacer las 
necesidades del mismo. 
 
El método seguido indica los siguientes pasos: 
 
1. Elaborar la lista de métricas 
2. Recabar información de comparaciones con la competencia 
3. Establecer valores meta ideales y marginalmente aceptables 
4. Reflexionar en los resultados y el proceso 
 
3.2 Etapa 2 Desarrollo. - Diseño conceptual y diseño de detalle 
 
3.2.1 Diseño conceptual 
La fase de diseño conceptual implica un proceso que se centra principalmente en 
funciones y resultados de trabajo de investigación, así como la propuesta de 
posibles conceptos de soluciones. 
 
 
CAPÍTULO 3 MARCO TEÓRICO 
 
21 
 
 
El diseño conceptual es la parte del proceso de diseño en el que, mediante la identificación 
de los problemas esenciales a través de la abstracción, el establecimiento de estructuras de 
función, la búsqueda de los principios apropiados de trabajo y la combinación de estos en 
una estructura de trabajo donde la ruta de solución básica se establece a través de la 
elaboración de un principio de solución. (G. Pahl, W. Beitz, J. Ferdhusen, K. H. Grote, 2007, 
pág.159) 
 
En este sentido, se produjo un conjunto de propuestas de solución con base y 
énfasis en el cumplimiento de las funciones principales.
Se realizó una evaluación 
a dichas propuestas a través de una calificación basada en la importancia de los 
requerimientos, donde se les asignó un peso porcentual y con ayuda de una matriz 
se registraron las calificaciones, posteriormente se seleccionaron los tres conceptos 
con calificación más alta para ser mostrados a la Alta Dirección de la empresa 
INFRA División seguridad industrial (SIISA). 
 
3.2.2 Diseño de detalle 
El diseño de detalles es el proceso en que se aterriza el diseño conceptual para la 
realización del producto, debido a que ya se tiene un concepto que se desarrollará 
de forma técnica en lo que refiere a sus propiedades de forma, dimensiones, 
propiedades de superficie, materiales, procedimientos de operación, producción y 
costos. 
 
Esta es la fase del proceso de diseño en el que la disposición, las formas, las dimensiones 
y propiedades de la superficie de todas las piezas individuales se establecen finalmente, los 
materiales incluidos, evaluaron las posibilidades de producción, costos estimados, y todos 
los dibujos y otros documentos de producción. (G. Pahl, W. Beitz, J. Ferdhusen, K. H. Grote, 
2007, pág. 436) 
 
Dicho lo anterior, examinaremos brevemente las consideraciones que se llevaron a 
cabo. 
 
 
CAPÍTULO 3 MARCO TEÓRICO 
 
22 
 
 
Una vez teniendo los requerimientos para su realización, las limitaciones espaciales 
y un esbozo del diseño derivado del concepto, se desarrolló el diseño, en donde nos 
ocupamos principalmente del diseño de las piezas plásticas, considerando los 
factores que influyen en el mismo. 
 
Considerando que el diseño de la forma debe ser compacta, sencilla y unificada a 
los requerimientos y funciones, cuidando las características del concepto elegido, 
además de ser compatible con los materiales y los procesos de inyección utilizados 
en la empresa con la que se colaboró. 
 
Se utilizará un material que brinde las propiedades adecuadas para satisfacer las 
condiciones de diseño, además que sea un material usado actualmente por la 
empresa en sus líneas de producción. 
 
Para la fabricación de los componentes del cartucho serán usadas las instalaciones 
de la empresa, así como los procesos utilizados en el sentido de transformación de 
la materia prima, unión, ensamble, control de calidad y transporte. 
 
Se realizó el modelo completo 3D que sirvió no solo como demostrativo, sino que 
también tuvo la función de reconocer las posiciones espaciales, dimensiones, 
tolerancias de montaje e incluso para realizar análisis, simulaciones y prototipos. 
 
Asimismo, se realizaron simulaciones para observar la circulación del plástico 
fundido según la ubicación del punto de inyección que ha de permitir una buena 
distribución de las cadenas poliméricas y evitar lo más posible las líneas de unión 
de la pieza, obteniendo una mejora en las propiedades mecánicas de la pieza. 
 
Además, se realizaron simulaciones para observar otro aspecto que contribuye a 
prever posibles problemas en la fabricación de los moldes de inyección. 
 
CAPÍTULO 3 MARCO TEÓRICO 
 
23 
 
 
3.3 Etapa 3 Pruebas y validación. - Evaluación de resultados 
 
3.3.1 Evaluación de diseño 
A medida que se avanzó en la realización del producto, se sitúo cada vez más en 
objetivos concretos. Por eso fue necesario establecer los criterios con que se 
llevará a cabo la evaluación del diseño desarrollado. Según G. Pahl, W. Beitz, J. 
Ferdhusen, K. H. Grote, (2007): 
 
 Las soluciones prometedoras que resultan del procedimiento de selección por lo general 
tienen que ser concretado antes de una evaluación final, se realiza mediante criterios que 
son más detalladas y, posiblemente, cuantificadas (…). Esta evaluación implica una 
evaluación de técnica, seguridad, medio ambiente y los valores económicos (…). Uno de 
los objetivos es indispensable ya el valor de una solución no es absoluta, sino que debe ser 
medida en términos de ciertos requisitos. (…) El primer paso en cualquier evaluación es la 
elaboración de un conjunto de objetivos de la cual criterios de evaluación se pueden derivar. 
En el campo de la técnica, tales objetivos son principalmente derivados de la lista de 
requisitos y de las limitaciones generales (…) que son identificados mientras se trabaja en 
una solución particular es importante evaluar el diseño realizado o para qué se evalúa (págs. 
109 -111). 
 
Considerando lo anterior, se revisó que las especificaciones reales del producto final 
estuvieran dentro del intervalo de valores marginales e ideales o en su defecto muy 
cerca de ellos. 
 
Para la evaluación del resultado se realizó una comparación entre el nuevo diseño 
y el cartucho que es actualmente fabricado por la empresa. Tomando los valores 
obtenidos en la comparación, se incorporó el nuevo modelo a los mapas de 
polaridad usados, para observar el espacio en que se encuentran uno en relación 
al otro. 
 
Finalmente, se realizan cuestionamientos al prototipo para ver si en efecto cumple 
con los requerimientos: 
CAPÍTULO 3 MARCO TEÓRICO 
 
24 
 
 
 ¿Funciona? 
 ¿Cumple con la especificación? 
 ¿Se puede instalar en la mascarilla? 
 ¿Se puede fabricar en la empresa con la capacidad instalada? 
 ¿Sella bien? 
 
3.4 Etapa 4.- Seguimiento y cierre 
 
3.4.1 Seguimiento 
 
Monitorear y controlar el trabajo del proyecto es el proceso de dar seguimiento, revisar e 
informar el avance a fin de cumplir con los objetivos de desempeño definidos en el plan para 
la dirección del proyecto. (Project Management Institute, 2013) 
 
Esta fase se desarrolla a lo largo del Proyecto, por ello durante el desarrollo del 
mismo se llevaron a cabo diversas juntas con las personas designadas por la 
empresa para presentación de avances, aprobación y toma de decisiones e 
intercambio de información, con la frecuencia y en las fechas acordadas por ambas 
partes. 
 
3.4.2 Cierre 
 
El cierre de una fase termina con alguna forma de trasferencia o entrega del trabajo 
producido como entregable de la fase. (...) Este punto puede denominarse revisión de etapa, 
hito, revisión de fase, punto de revisión de fase o punto de cancelación. (…) No existe una 
única estructura ideal que se pueda explicar a todos los proyectos. (Project Management 
Institute, 2013) 
 
 En el trabajo realizado, la parte de cierre se encuentra en el diseño de detalle del 
producto y en las conclusiones obtenidas. 
CAPÍTULO 4 BÚSQUEDA Y SÍNTESIS DE INFORMACIÓN 
 
 
25 
 
 
CAPÍTULO 4.- BÚSQUEDA Y SÍNTESIS DE INFORMACIÓN 
 
4.1 Identificación de información comercial 
El objetivo principal de este punto fue la identificación de productos con el mismo 
perfil del respirador purificador de aire que comercializa la empresa SIISA, en 
empresas con presencia en el mercado de la República Mexicana, de tal manera 
que la Tabla 4.1 muestra las empresas encontradas. 
Empresas 
3M México, S.A. de C.V. 
Asesores Mexicanos en Seguridad Industrial, S. A. 
AP Mascarillas, S.A. de C.V. 
By Lack, S.A De C.V. 
Cabel, S.A. de C.V. 
Dräeger México 
Louis M. Gerson Co., Inc. 
Moldex Metric, Inc 
MSA de México, S.A. de C.V 
North Safety 
Soldadoras Industriales INFRA, S.A. de C.V. 
Soto Barranco Mexicana, S.A. de C.V. 
Sperian Protection Survivair (Honeywell) 
SUNDSTRÖM 
Truper Herramientas, S.A. de C.V. 
Tabla 4.1.- Empresas que fabrican respiradores y que tienen presencia en la República Mexicana. Anexo 4.1 
 
Para conocer más información referente a estas empresas se recomienda consultar 
el Anexo 4.1 en donde se encuentran sus ligas de las páginas de internet, así como 
teléfonos y dirección. 
 
Una vez localizadas las empresas se hizo la revisión en sus catálogos para 
identificar los productos que cumplieran con el criterio de búsqueda:
mascarillas, 
cartuchos, aditamentos y refacciones comercializadas por cada una de las 
empresas. 
 
CAPÍTULO 4 BÚSQUEDA Y SÍNTESIS DE INFORMACIÓN 
 
 
26 
 
 
Se obtuvieron un total de 100 productos los cuales se clasificaron en función de los 
siguientes conceptos: 
 
 Base filtro: Dispositivo que se coloca en la pieza facial que permite el uso 
de filtros. 
 Cartucho: Dispositivo físico que contiene un medio filtrante o un medio 
químico para retener gases y/o vapores por absorción. 
 Cartucho con filtro: Dispositivo que se coloca en la pieza facial que permite 
el uso en combinación de cartucho y de filtros. 
 Filtro: Es el medio que purifica el aire cuando éste pasa a través de él. 
 Mascarilla (Adaptador facial): Son equipos de protección respiratoria que 
cubren nariz, boca y barbilla y proporcionan un sello adecuado a la cara del 
usuario para protegerlo contra atmósferas contaminadas. 
 Pre filtro: Filtro que es colocado de forma externa de un cartucho por medio 
de un retenedor. 
 Retenedor: Accesorio que permite el acoplamiento de un pre filtro en un 
cartucho. 
 
La Tabla 4.2 muestra la cantidad de productos encontrados. 
 
Tema Cantidad 
Base filtro 7 
Cartucho 30 
Cartucho con filtro 4 
Filtro 10 
Mascarillas 27 
Pre filtro 10 
Retenedor 12 
Total 100 
Tabla 4.2.- Productos relacionados de la competencia. Anexo 4.2 
 
CAPÍTULO 4 BÚSQUEDA Y SÍNTESIS DE INFORMACIÓN 
 
 
27 
 
 
Para una mejor visualización y facilitar el manejo de la información se realizó una 
tabla donde se agruparon los productos con base en la empresa que los 
comercializa, agregando una breve descripción, así como imágenes de los 
productos encontrados. Para consultar la lista completa consulte el Anexo 4.2. 
 
4.2 Normatividad aplicable 
La búsqueda de normas aplicables a nivel nacional para el respirador purificador de 
aire, tuvo como resultado la identificación de 11 normas entre las que se incluyen 
NMX, NOM y Normas de Referencia, en este caso la de Pemex. En la Tabla 4.3 se 
muestran las normas encontradas y consultadas. 
 
Para una más clara representación de estas normas el Anexo 4.3 contiene un mapa 
conceptual en donde a grandes rasgos se muestra la relación de las normas con el 
producto de estudio, así como aspectos primordiales y la relación entre ellas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CAPÍTULO 4 BÚSQUEDA Y SÍNTESIS DE INFORMACIÓN 
 
 
28 
 
 
No. Norma Estatus Título Observaciones 
1 NMX-S-059-SCFI-2004 Vigente 
Seguridad – Respiradores 
purificadores de aire con cánisters - 
Especificaciones y métodos de 
prueba 
 
2 NMX-S-054-SCFI-2013 Vigente 
Seguridad – Respiradores 
purificadores de aire de presión 
negativa contra partículas nocivas - 
Especificaciones y métodos de 
prueba 
Cancela a 
NMX-S-054-SCFI-2002 
3 NMX-AA-049-1977 Vigente Purificadores de aire electrostáticos 
4 NMX-S-002-SCFI-2004 Vigente 
Seguridad - Respiradores 
purificadores de aire de cartuchos 
químicos - Especificaciones y 
métodos de prueba 
 
5 NOM-017-STPS-2001 Vigente 
Equipo de protección personal - 
Selección, uso y manejo en los 
centros de trabajo. 
Cancela a 
 NOM-029-STPS-1993 y 
NOM-030-STPS-1993 
6 NOM-010-STPS-1999 Vigente 
Condiciones de seguridad e higiene 
en los centros de trabajo donde se 
manejen, transporten, procesen o 
almacenen sustancias químicas 
capaces de generar contaminación 
en el medio ambiente laboral. 
 
7 NOM-116-STPS-2009 Vigente 
Seguridad-Equipo de protección 
personal-Respiradores purificadores 
de aire de presión negativa contra 
partículas nocivas - Especificaciones 
y métodos de prueba. 
Cancela a 
NOM-116-STPS-1994 
8 NOM-115-STPS-2009 Vigente 
Seguridad - Equipo de protección 
personal - Cascos de protección 
clasificación, especificaciones y 
métodos de prueba. 
 
9 NOM-050-SCFI-2004 Vigente 
Información comercial- Etiquetado 
general de productos. 
Cancela a 
NOM-050-SCFI-1994 
10 NOM-106-SCFI-2000 Vigente 
Características de diseño y 
condiciones de uso de la contraseña 
oficial. 
 
11 NRF-123-PEMEX-2007 Vigente 
Respiradores purificadores de aire 
de presión negativa contra gases, 
vapores y partículas. 
 
Tabla 4.3.- Normas relacionadas al respirador purificador de aire. 
CAPÍTULO 4 BÚSQUEDA Y SÍNTESIS DE INFORMACIÓN 
 
 
29 
 
 
4.3 Estudio de patentes 
Tomando como base el proceso seguido por Bustamante Borrayo , Borja Ramírez, 
Ramírez Reivich, & López Parra (2006), la consulta realizada arrojó un resultado de 
9347 patentes, de las cuales se revisaron las primeras 200 con la calificación más 
alta y se buscó que se tuviera una relación directa con los cartuchos para 
purificación de aire usados en respiradores. Como resultado se encontraron 33 que 
se relacionan directamente al producto de estudio. 
 
De estas 33 patentes revisadas se identificaron 10 temas de relación mostrados en 
la Grafica 4.1. 
 
 
Grafica 4.1.- Patentes relacionadas. Anexo 4.4 
 
La Tabla 4.4 muestra el número de las patentes relacionas por tema, considerando 
el espacio para mostrar la información se clasificó y ordenó en el Anexo 4.4 por 
medio de una tabla para una mejor representación, en donde se colocó la imagen, 
así como una descripción corta de la patente. 
 
 
0 1 2 3 4 5 6 7 8
COMBINACIÓN CARTUCHOS Y FILTROS
CONEXIÓN 
FABRICACIÓN 
FLUJO DE AIRE 
GEOMETRÍA
INDICADOR DE VIDA ÚTIL 
PILOTO DE COLOCACIÓN 
POSICIÓN 
RETENEDOR 
SUMINISTRO DE AIRE 
Patentes Relacionadas 
CAPÍTULO 4 BÚSQUEDA Y SÍNTESIS DE INFORMACIÓN 
 
 
30 
 
 
 
Patentes por tema 
Combinación 
cartuchos y filtros 
US20080156329A1 
US9011566B2 
US7419526B2 
US6783566B2 
US8828112B2 
US6298849 
Conexión 
WO2015082883A1 
WO2015073824A1 
US20160001107A1 
US7320722B2 
Fabricación 
US7497217B2 
US8262782B2 
US8178470B2 
US20120260920A1 
Flujo de aire 
US6793702B2 
US6761169B2 
US8402966B2 
Geometría 
USD652910S1 
US20060196157A1 
US20010013347A1 
USD473299S1 
US20140261437A1 
USD465568S1 
US8544469B2 
Indicador de vida útil 
US6497756B1 
US9011584B2 
US20100294272A1 
US7442237B1 
Piloto de colocación US20130125896A1 
Posición US20120325221A1 
Retenedor 
US20150336718A1 
US8900338B2 
Suministro de aire US8667959B2 
 
Tabla 4.4.- Patentes relacionadas. (freepatentsonline, 2016) 
 
 
CAPÍTULO 4 BÚSQUEDA Y SÍNTESIS DE INFORMACIÓN 
 
 
31 
 
 
4.4 Definición de involucrados 
Tomando en cuenta las etapas de desarrollo del producto, se realizó la identificación 
de los involucrados que interactúan con el producto en la secuencia que va desde 
el proceso de elaboración hasta la llegada a los clientes, identificando así los 
siguientes: Ingeniería, Diseño, Manufactura, Ensamble, Calidad, Ventas y Cliente. 
La Tabla 4.5 muestra la lista de involucrados que fueron identificados dentro de la 
empresa, así como la etapa del desarrollo con la que están directamente 
relacionados. 
Involucrados Etapa respectiva 
Ingeniería Seguimiento 
Diseño Diseño 
Manufactura Manufactura 
Ensamble Ensamble 
Calidad Seguimiento de calidad 
Ventas Venta 
Cliente Uso 
Tabla 4.5.- Involucrados identificados. Anexo 4.5 
 
Teniendo identificados a los involucrados se realizó un perfil con una descripción de 
su interacción con el producto y la acción a realizar con cada uno de ellos tomando 
como base su experiencia con el producto. Se puede consultar la descripción del 
perfil de cada uno de los involucrados en el Anexo 4.5. 
 
4.5 Identificación de necesidades 
Se hace notar que de aquí en adelante se utilizará la palabra “necesidad” como un 
atributo deseado por un cliente, y la palabra “cliente” sustituirá a la palabra 
“involucrado” utilizada en el punto anterior, ya que en la definición de Involucrados 
de la metodología utilizada en el presente trabajo, considera que “cliente será 
aquella persona, departamento o institución
que tenga relación o contacto con el 
producto, el cual recibirá un beneficio al satisfacer las necesidades generadas por 
su relación con el producto”. (Project Management Institute, 2013) 
 
CAPÍTULO 4 BÚSQUEDA Y SÍNTESIS DE INFORMACIÓN 
 
 
32 
 
 
Para la identificación de necesidades del cliente se tomó el método de Karl. T Ulrich 
y Steven D. Eppinger (2013), que cuenta con cinco pasos, los cuales son: 
 
Paso 1: Recopilar datos sin procesar de los clientes. 
Se diseñaron cuestionarios para cada cliente, los cuales se utilizaron en las 
entrevistas donde se les preguntó los datos generales relacionados a los 
respiradores purificadores de aire, debido a la diferencia de perfiles se puntualizó 
en temas específicos: 
 
Para ingeniería se abordó temas como la razón que motivo el proyecto, el alcance, 
costos, expectativas, requerimientos mínimos, certificación, pruebas fuera de las 
empresas, acuerdos de privacidad y adquisición de muestras. 
 
Para diseñadores se les preguntó datos como: la metodología que es utilizada para 
su diseño, criterios utilizados para obtener especificaciones, cuáles son las 
principales métricas y parámetros que son considerados al momento del diseño, 
planes de sustentabilidad, tipo de programas utilizados en el modelado, pruebas 
realizadas dentro de la empresa, normatividad seguida, técnicas de ensamble, 
procesos de manufactura, tipos de pruebas a realizar, ciclos de vida del diseño y 
por último los ciclos estimados del proyecto. 
 
Para calidad se abordaron aspectos evaluados o revisados en la materia prima, 
requerimientos mínimos de calidad, evaluación de requerimientos de calidad, 
procedimiento para asegurar funcionalidad, pruebas realizadas dentro de la 
empresa, garantías ofrecidas a usuarios, y propuestas para hacer una modificación 
de fábrica. 
 
 
 
 
CAPÍTULO 4 BÚSQUEDA Y SÍNTESIS DE INFORMACIÓN 
 
 
33 
 
 
Para manufactura se abordó temas como la capacidad instalada en la planta, 
técnicas de fabricación, tiempo estimado de ensamble, problemas de fabricación, 
además de preguntas relacionadas, a la apariencia, ergonomía y acabados. 
 
Para ensamble se abordó temas relacionados al proceso de ensamble, la facilidad 
para ensamblarse, el tipo de herramental utilizado, principales problemas que se 
han presentado, cantidad de personas requeridas, opinión personal referente a 
apariencia, ergonomía y funcionalidad. Así como la propuesta de un cambio directo 
al producto. 
 
Para ventas se abordó temas como principales clientes, mercado al que está 
enfocado, principal competencia, volumen aproximado de ventas, garantías 
ofrecidas al usuario, principales quejas recibidas, venta de accesorios, costos 
aproximados y opinión personal referente al producto. 
 
Para usuarios se abordó temas característicos para su compra, prioridad de 
preferencia, razón de la compra, problemas tenidos con el producto, reciclado de 
componentes, refacciones, marcas conocidas, sugerencia de alguna modificación. 
 
Además de las entrevistas, también se obtuvieron grabaciones, fotografías y videos 
para obtener información verídica de cada uno de los usuarios. Para la consulta de 
las preguntas completas consultar el Anexo 4.6. 
 
Paso 2: Interpretar los datos sin procesar en términos de las necesidades de los 
clientes. 
Con la información obtenida de las entrevistas se realizó una lista de 63 
necesidades del cliente sin procesar, la Tabla 4.6 muestra parte de los datos 
obtenidos. 
 
 
CAPÍTULO 4 BÚSQUEDA Y SÍNTESIS DE INFORMACIÓN 
 
 
34 
 
 
Cliente ¿Qué dijo? 
Ingeniería La duración aproximada de un proyecto es de un año. 
Diseño Cada fabricante diseña sus cartuchos para sus propias mascarillas. 
Manufactura La rosca de conexión de cartucho hace que se trabaje en ciclo semiautomático. 
Ensamble El cocido quita mucho tiempo, son 8 puntos. 
Calidad Cambiaria carbón a uno de mejor calidad. 
Ventas Hacer las mascarillas más atractivas. 
Usuario Los elásticos empiezan a estirarse después de horas de uso. 
 
Tabla 4.6.- Fragmento de datos sin procesar obtenidos de clientes. 
 
El siguiente paso propuesto en la metodología utilizada, consiste en interpretar cada 
una de las frases (necesidades) dictadas por los clientes y darles un significado más 
claro, bajo el nombre de Necesidades del cliente o requerimientos 
interpretados. 
 
Para realizar la interpretación de las necesidades del cliente se utilizaron los 
siguientes criterios: 
 
1. Se expresó la necesidad en términos de lo que el producto tiene que hacer, 
no en términos de cómo puede hacerlo. 
2. Se expresó la necesidad al mismo nivel de detalle que la originalmente 
recopilada. 
3. Se expresó en enunciados de forma afirmativa, no en forma negativa. 
4. Se expresó la necesidad como atributo del producto. 
5. Se evitó incluir palabras debe y debería. 
 
La Tabla 4.7 muestra un fragmento de las 79 interpretaciones realizadas. 
CAPÍTULO 4 BÚSQUEDA Y SÍNTESIS DE INFORMACIÓN 
 
 
35 
 
 
 
 
 
Para la consulta completa de los requerimientos interpretados revisar Anexo 4.7 
 
Paso 3: Organizar las necesidades en una jerarquía de necesidades primarias, 
secundarias y, de ser necesario terciarias. 
La metodología sugiere la segmentación de las necesidades en grupos para una 
mejor organización; de esta manera, tomando en consideración temas relacionados 
al respirador purificador de aire se realizó la segmentación de la siguiente forma: 
Diseño, Fabricación, Geometría, Instalación, Mantenimiento y Material. 
 
La Tabla 4.8 muestra un fragmento de la jerarquización de los requerimientos en 
grupos referentes a los tópicos de interés relacionados con el estudio. 
 
 
 
 
 
 
Cliente ¿Qué dijo? Requerimiento interpretado 
Ingeniería 
No tenemos rastreabilidad del 
producto después de su venta 
El respirador cuenta con 
rastreabilidad 
Diseño Eficiente flujo de aire en el carbón El diseño del cartucho es eficiente 
Manufactura Evitar maquila de sus componentes 
El respirador se fabrica en su 
totalidad en la empresa 
Ensamble 
En el carbón no debe de haber 
espacios vacíos 
El carbón activado es colocado 
consistentemente 
Calidad 
Hay algunos cartuchos que son 
pequeños 
El cartucho es ligero 
Ventas 
Algunos clientes nos sugieren que 
fabriquemos mascarillas desechables 
El respirador es de libre 
mantenimiento (Desechable) 
Usuario 
Que los cartuchos tengan guías de 
colocación 
Los cartuchos cuentan con guías para 
su correcta colocación 
Tabla 4.7.- Fragmento de requerimientos interpretados (columna derecha). Anexo 4.7 
CAPÍTULO 4 BÚSQUEDA Y SÍNTESIS DE INFORMACIÓN 
 
 
36 
 
 
Tabla 4.8.- Fragmento de jerarquización de requerimientos clasificados en grupos. Anexo 4.8 
 
Esta jerarquización sirvió, entre otras cosas, para visualizar el volumen de 
requerimientos por cada uno de los grupos en donde (**) es una necesidad primaria 
y (*) es una necesidad secundaria. Para consultar la lista completa referirse al 
Anexo 4.8 
 
Paso 4: Establecer la importancia relativa de las necesidades 
Se realizó una reunión con miembros de la empresa, para así evitar caer en 
ambigüedades, siendo objetivos y dando peso a la experiencia profesional del 
equipo de trabajo de la empresa. Se propuso realizar la calificación o evaluación de 
cada uno de los requerimientos basándose en una escala del 1 al 5, en función de 
los siguientes parámetros: 
 
1. La función es de importancia crítica. No consideraría un producto sin esta 
función. 
2. La función es altamente deseable, pero consideraría un producto sin ella. 
3. Sería bueno tener esa función, pero no es necesaria. 
4. La función no es indispensable. La función no es importante, pero me 
importaría tenerla. 
5. No se consideraría un producto con esta función. 
Grupo Requerimiento interpretado Jerarquización 
Diseño El cartucho es económico **
Fabricación El respirador se fabrica en su totalidad en la empresa * 
Geometría La mascarilla es ergonómica ** 
Instalación Es fácil colocar los filtros en los cartuchos * 
Mantenimiento El arnés es reemplazable ** 
Material El respirador es fabricado con materia prima de línea * 
CAPÍTULO 4 BÚSQUEDA Y SÍNTESIS DE INFORMACIÓN 
 
 
37 
 
 
La Tabla 4.9 muestra un fragmento con los 25 requerimientos más importantes. Uno 
de los objetivos de brindar mayor o menor peso a los requerimientos interpretados 
es el conocer la cantidad de necesidades y el nivel de importancia que tienen para 
tomarse en cuenta. 
 
No. Requerimiento interpretado 
Importancia 
Relativa 
1 La mascarilla es hipoalegenica 1 
2 La mascarilla es ergonómica 1 
3 El arnés es reemplazable 1 
4 El respirador permite el uso de casco de seguridad 1 
5 El respirador es rentable 1 
6 El cartucho permite el uso de caretas para soldar 1 
7 El tamaño de grano de carbón activado es homogéneo 1 
8 El cartucho es ligero 1 
9 El cartucho es pequeño 1 
10 El respirador es fácil de fabricar 1 
11 El ensamble del arnés de sujeción es fácil de ensamblar 1 
12 Los componentes del cartucho no se rompen al ensamblarse 1 
13 Los conectores son compatibles en todos los modelos 1 
14 El cartucho es económico 1 
15 El diseño del cartucho es eficiente 1 
16 El arnés proporciona tensión adecuada de sujeción 1 
17 El arnés proporciona distribución de fuerza uniforme 1 
18 El arnés es ajustable 1 
19 Los componentes tienen buen acabado 1 
20 Los componentes tienen buena calidad 1 
21 El arnés es fácil de remplazar 1 
22 
Los materiales del respirador resisten acción de agentes limpiadores y 
desinfectantes 
1 
23 Los respiradores prevén el empañamiento de piezas oculares 1 
24 La mascarilla permite el uso de lentes o anteojos de protección 1 
25 Las conexiones impiden fuga de aire 1 
Tabla 4.9.- Fragmento con los 25 requerimientos más importantes. Anexo 4.9 
 
Para la consulta de la tabla completa de la importancia relativa de los 79 
requerimientos dirigirse al Anexo 4.9 
 
CAPÍTULO 4 BÚSQUEDA Y SÍNTESIS DE INFORMACIÓN 
 
 
38 
 
 
Paso 5: Reflexionar en los resultados y el proceso 
Como paso final en la identificación de necesidades del cliente se propone una 
reflexión de los resultados obtenidos en el proceso de la búsqueda y documentación 
de la información. 
 
La Gráfica 4.2 es un ejemplo de análisis de los datos obtenidos, en ella se aprecia 
la frecuencia de necesidades relativas a los componentes que constituyen el 
respirador. 
 
Gráfica 4.2. - Frecuencia de las necesidades por tema. 
 
La Gráfica circular 4.3 muestra otra forma de analizar la información, indicando el 
peso que tienen algunos componentes en relación a otros. 
 
 
 
 
 
 
 
 
0
5
10
15
20
25
15
25
9
4
8
17
1
N
o
. d
e
 n
e
ce
si
d
ad
e
s 
Temas
Necesidades por Tema
CAPÍTULO 4 BÚSQUEDA Y SÍNTESIS DE INFORMACIÓN 
 
 
39 
 
 
 
Gráfica 4.3.- Porcentaje de necesidades por tema. 
 
Tomando en consideración la información de las entrevistas y las necesidades 
obtenidas en las que se observó una clara inclinación respecto al cartucho, así como 
a los sistemas de conexión del mismo, se optó por tomar este componente para su 
modificación y/o incorporación de un nuevo cartucho que satisfaga las necesidades 
y requerimientos obtenidos a través de esta metodología. 
 
Dicho lo anterior, se estudió únicamente este componente: cartucho y su conexión 
en la mascarilla. Se realizó una depuración de requerimientos interpretados 
mostrados en la Tabla 4.10 donde se consideró solo las de mayor relevancia en los 
temas de Conexión y Cartucho. 
 
 
 
 
 
 
 
 
19%
32%
11%
5%
10%
22%
1%
Necesidades por tema
Arnés
Cartucho
Conexión
Mantenimiento
Mascarilla
Respirador
Válvulas
CAPÍTULO 4 BÚSQUEDA Y SÍNTESIS DE INFORMACIÓN 
 
 
40 
 
 
No. Requerimiento interpretado Tema 
1 Las conexiones de los cartuchos indican posición para su colocación Conexión 
2 Los cartuchos cuentan con guías para su correcta colocación Conexión 
3 Se puede colocar el cartucho en ambos lados del respirador Conexión 
4 El aire recorre mayor área antes de ingresar a la mascarilla Cartucho 
5 El cartucho indica cuando está bien colocado Cartucho 
6 El cartucho permite el uso de caretas para soldar Cartucho 
7 El cartucho indica la saturación del carbón Cartucho 
8 El tamaño de grano de carbón activado es homogéneo Cartucho 
9 Los cartuchos se colocan solo en el respirador de la empresa Conexión 
10 Se colocan cartuchos de otras empresas en el respirador Conexión 
11 El cartucho de carbón activado se coloca en las mascarillas de otras empresas Conexión 
12 Los conectores son compatibles en todos los modelos Conexión 
13 Se usan filtros y cartuchos indistintamente Conexión 
14 El respirador tiene una gama de modelos de cartuchos Cartucho 
15 Es fácil colocar los filtros en los cartuchos Cartucho 
16 El cartucho es ligero Cartucho 
17 El cartucho es pequeño Cartucho 
18 Los cartuchos tienen rastreabilidad después de su uso Cartucho 
19 Los cartuchos son reutilizables Cartucho 
20 Los cartuchos son desechables Cartucho 
21 Se combinan filtros y cartuchos Conexión 
22 Los cartuchos se les puede suministrar aire Cartucho 
23 El cartucho es económico Cartucho 
24 Los cartuchos son de diferentes geometrías Cartucho 
25 Los cartuchos tienen poca resistencia al flujo de aire Cartucho 
26 La resistencia de flujo de aire es igual en ambos cartuchos Cartucho 
27 Las conexiones impiden fuga de aire Conexión 
Tabla 4.10.- Requerimientos interpretados para cartucho y conexión. 
 
4.6 Especificaciones del producto 
Considerando las necesidades para el tema de cartucho y conexión, se muestran a 
continuación los pasos seguidos en la metodología sugerida por Karl. T Ulrich y 
Steven D. Eppinger (2013). 
 
 
CAPÍTULO 4 BÚSQUEDA Y SÍNTESIS DE INFORMACIÓN 
 
 
41 
 
 
Paso 1: Elaborar la lista de métricas 
La relación entre necesidades y métricas para poder asignarles una especificación 
es un proceso de naturaleza imprecisa, debido a ello para aquellas métricas que no 
se pudo asignar alguna unidad se colocó una descripción equivalente a una escala 
cualitativa al momento de realizar la comparación física de los productos. La Tabla 
4.11 muestra la lista de métricas. 
 
No. 
 No. De 
Necesidad 
Métrica Imp. Unidad 
1 1, 2 Marcas de colocación 3 Descripción 
2 3 Simetría de componentes 3 Descripción 
3 4 Distancia que recorre el aire para ingresar a las válvulas 2 mm 
4 5 Piloto de colocación 2 Descripción 
5 6 Altura del cartucho 1 mm 
6 7 Indicador de saturación del carbón 3 Descripción 
7 8 Grano sin polvo 1 Descripción 
8 9,10,11,12,13 Conexión estándar (Tipo de conexión) 1 Descripción 
9 14 Cantidad de aditamentos 2 Descripción 
10 15 Facilidad para instalar los cartuchos 2 Descripción 
11 16 Masa total 1 kg 
12 17 Volumen del cartucho 1 m3 
13 18 Rastreabilidad 4 Descripción 
14 19 Componentes reutilizables 3 Descripción 
15 20 Componentes biodegradables 3 Material 
16 21 Diseño modular para combinar componentes 2 Descripción 
17 22 Aditamento para conexión de aire 3 Descripción 
18 23 Costo promedio 1 $ 
19 24 Geometría utilizada 3 Descripción 
20 25 Área de entrada de aire 1 m2 
21 26 Resistencia a la inhalación 1 mmca 
22 27 Sellado en mascarilla 1 Descripción 
Tabla 4.11.- Lista de métricas. 
Paso 2: Recabar información de comparaciones de la competencia. 
Utilizando la información comercial referida al inicio de este trabajo y extrapolándola 
al mercado, mismo al que se tiene contemplado incorporar este producto, se 
seleccionaron algunos cartuchos de la competencia para realizar una comparación. 
 
CAPÍTULO 4 BÚSQUEDA Y SÍNTESIS DE INFORMACIÓN 
 
 
42 
 
 
Los cartuchos seleccionados fueron

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