ChaconPaula-2020-SillaRuedasMagnesio

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DISEÑO Y CARACTERIZACIÓN ESTRUCTURAL 
DEL CHASÍS DE UNA SILLA DE RUEDAS DE 
PROPULSIÓN MANUAL PARA ENTORNOS 
RURALES FABRICADA EN ALEACIONES DE 
MAGNESIO 
Autor 
Paula Andrea Chacón Cifuentes 
 
 
Universidad de Antioquia 
Facultad de Ingeniería, Maestría en Ingeniería de Materiales 
Medellín, Colombia 
2020 
Diseño y caracterización estructural del chasís de una silla de ruedas de propulsión manual 
para entornos rurales fabricada en aleaciones de magnesio 
 
 
Paula Andrea Chacón Cifuentes 
 
 
 
 
Trabajo de investigación como requisito para optar al título de: 
Magíster en Ingeniería de Materiales. 
 
 
 
Director 
 
Félix Echeverría E., Ing., MSc, PhD. 
 
 
 
Co- Director 
 
Andrés Hernando Valencia Escobar., Ing., MSc, PhD. 
 
 
 
Universidad de Antioquia 
Facultad de Ingeniería, Maestría en Ingeniería de Materiales 
Medellín, Colombia 
2020 
 
 
 
 
 
 
 
 
Este trabajo de investigación ha sido realizado gracias al apoyo económico brindado por el 
Departamento Administrativo de Ciencia, Tecnología e Innovación (COLCIENCIAS) en el marco del 
proyecto “Desarrollo de materiales ligeros modificados para su aplicación en implementos para la 
movilidad de personas en situación de discapacidad” con código 1115745-58322.
 
iv 
 
AGRADECIMIENTOS 
Este trabajo de investigación solo ha sido posible gracias al apoyo, paciencia y acompañamiento de 
mi esposo, mi familia, mis profesores, mis compañeros y mis amigos. 
Agradezco enormemente la oportunidad de desarrollar esta investigación en el marco del proyecto 
“Desarrollo de materiales ligeros modificados para su aplicación en implementos para la movilidad 
de personas en situación de discapacidad”, en cual la Universidad de Antioquia, la Universidad 
Pontifica Bolivariana, la Universidad de Medellín y el SENA realizan esfuerzos conjuntos para poner 
la ciencia al servicio del bienestar de las personas. 
Gracias a todos quienes que aportaron a superar cada peldaño de esta investigación. A Félix, 
Esteban, Alejandro, Andrés y Gustavo por su conocimiento y guía durante todo el proceso. A John, 
Willy, Miguel y sus muchachos, por su infinita disposición y recursividad. A Fausto, William y Raúl, 
por permitirme aprender de ellos y estar siempre a dispuestos a aportar información valiosa para 
lograr el resultado que hoy se presenta en estas páginas. A Yineth, Leidy, Diane y Alex, por lo 
compartido en este camino conjunto. 
Por último, un agradecimiento al Departamento Administrativo de Ciencia, Tecnología e Innovación, 
COLCIENCIAS, por el apoyo económico brindado al proyecto a través de la convocatoria 745 de 2016 
para proyectos de CTeI y su contribución a los retos de país. 
 
 
v 
 
PRODUCTOS DE ESTA INVESTIGACIÓN 
Ponencia “Las aleaciones de magnesio como alternativa para el desarrollo de sillas de ruedas de 
propulsión manual”. Presentada en el 2do Encuentro Internacional: Experiencias investigativas en 
Arquitectura y Diseño + 8vas Jornadas del Vestir y de la Moda. Medellín, abril 11-14 de 2018. 
Ponencia “Desarrollo de silla de ruedas para entornos rurales utilizando aleaciones ligeras”. 
Presentada en el Décimo Seminario Internacional de Investigación en Diseño y Octavo Encuentro de 
Semilleros de Investigación en Diseño "Diseño para la diversidad" Popayán, noviembre 7-9 de 2018. 
Ponencia “Human factors in all-terrain wheelchair design for rural population”. Presentada en la 
10th International Conference on Applied Human Factors and Ergonomics. Washington D.C., 
Estados Unidos, julio 24-28 de 2019. 
Ponencia “Interdisciplinary approach of the design process for the application of new materials in 
wheelchair design”. Presentada en la 10th International Conference on Applied Human Factors and 
Ergonomics. Washington D.C., Estados Unidos, julio 24-28 de 2019. 
Publicación “Human factors in all-terrain wheelchair design for rural population”. Advances in 
Intelligent Systems and Computing (ISSN:2194-5357). Julio de 2019. 
Publicación “Interdisciplinary approach of the design process for the application of new materials in 
wheelchair design”. Advances in Intelligent Systems and Computing (ISSN:2194-5357). Julio de 2019. 
Prototipo PROAID S1: silla de ruedas todoterreno con rueda auxiliar en posición delantera. Medellín, 
abril de 2018. 
Prototipo PROAID S2: silla de ruedas todoterreno con rueda auxiliar en posición trasera. Medellín, 
abril de 2018. 
Prototipo de silla de ruedas todoterreno en aluminio 6061T6. Medellín, junio de 2019. 
Prototipo de silla de ruedas todoterreno en magnesio AZ31B. Medellín, octubre de 2019. 
 
vi 
 
RESUMEN 
Las aleaciones de magnesio se caracterizan por su buena relación resistencia-peso, una elevada 
absorción de vibraciones, buena conductividad térmica, alta estabilidad dimensional y facilidad de 
conformado. Sus aplicaciones más comunes se presentan en la industria aeronáutica y aeroespacial, 
el transporte terrestre, productos electrónicos y elementos deportivos, donde la reducción de peso 
es un factor importante. Este trabajo muestra el proceso de diseño y validación de una silla de 
ruedas dirigida a los contextos rurales, y fabricada en aleación de magnesio AZ31B con el fin de 
disminuir su peso, contribuyendo al mejoramiento de la calidad de vida de los usuarios. 
Para realizar este desarrollo, se definieron los requerimientos de diseño considerando estudios 
previos en el campo, los productos disponibles en el mercado, la participación directa de los usuarios 
y pruebas con modelos funcionales. Posteriormente se realizó un proceso de ideación, modelado 
digital, análisis estructural por elementos finitos, selección de componentes comerciales y diseño 
detallado del chasis, las interfaces y el sistema de propulsión manual por palancas. Para validar el 
diseño se construyó un prototipo en aluminio 6061T6, que fue sometido a pruebas con usuarios y a 
una serie de pruebas técnicas para identificar posibles mejoras en el diseño. Una vez aplicadas las 
mejoras, se construyó un prototipo en la aleación de magnesio AZ31B y se sometió a pruebas de 
usabilidad, realizando un estudio de medidas repetidas para analizar el efecto del cambio de 
material de la silla de ruedas sobre el índice de costo fisiológico y la distancia recorrida en un período 
de tiempo específico. También se realizaron pruebas de estabilidad, resistencia estática, resistencia 
al impacto, resistencia a la caída y resistencia a la fatiga, consignadas en la norma ISO7176, con el 
fin de validar el comportamiento estructural del chasis y la resistencia de la silla a las condiciones 
de servicio establecidas por la norma. 
El prototipo de magnesio alcanzó una reducción del peso total de entre el 25% y el 32% respecto al 
prototipo de aluminio y a otros modelos comerciales todoterreno. Se pudo validar que, con la silla 
de magnesio, los usuarios recorren una mayor distancia en el mismo tiempo, permitiéndoles ahorrar 
tiempo en sus desplazamientos. Durante el desarrollo de las pruebas técnicas no se presentó un 
deterioro visible de los componentes de la silla de ruedas, por lo que se consideró que el prototipo 
cumple con lo establecido en la norma ISO7176. 
Palabras clave: Aleaciones livianas, productos de apoyo, usabilidad, diseño de producto, 
discapacidad física. 
 
vii 
 
ABSTRACT 
Magnesium alloys are characterized by their good strength-to-weight ratio, high damping capacity, 
good thermal conductivity, high dimensional stability and ease of forming. Its most common 
applications are in the aeronautical, aerospace and automotive industry, electronic products and 
sports goods, where weight reduction is an important factor. This work shows the design process 
and validation of a wheelchair aimed at rural contexts and manufactured in magnesium alloy AZ31B 
in order to reduce its weight, contributing to the improvement of the quality of life of its users. 
To carry out this development,the design requirements were defined considering previous studies 
in the field, the products available in the market, the direct participation of the users and tests with 
functional models. Afterwards, a process of ideation, digital modeling, structural analysis by finite 
elements, selection of commercial components and detailed design of the chassis, interfaces and a 
manual lever propulsion system was carried out. To validate the design, a 6061T6 aluminum 
prototype was built, which was subjected to user tests and a series of technical tests to identify 
possible design improvements. Once the improvements were applied, an AZ31B magnesium alloy 
prototype was built. To validate the improvements in terms of efficiency, a study of repeated 
measures was carried out to analyze the effect of the change of wheelchair material on the 
physiological cost index and the distance traveled in a specific period of time. To validate the 
structural behavior and the strength of the wheelchair, stability, static strength, impact strength and 
fatigue tests described in the ISO7176 standard were also carried out. 
The magnesium prototype achieved a total weight reduction between 25% and 32% compared to 
the aluminum prototype and other all-terrain commercial models. It was possible to validate that, 
with the magnesium wheelchair, users travel a greater distance in the same amount of time, 
allowing them to save time on their journeys. During the development of the technical tests there 
was no visible deterioration of the components of the wheelchair, so it was considered that the 
prototype complies with the conditions stablished in the ISO7176 standard. 
Keywords: Light alloys, assistive technology, usability, product design, physical disability. 
 
viii 
 
TABLA DE CONTENIDO 
 
1. INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................... 1 
2. MARCO TEÓRICO Y ESTADO DEL ARTE ........................................................................................ 4 
2.1. Las aleaciones de magnesio ................................................................................................ 4 
2.2. Las sillas de ruedas de propulsión manual .......................................................................... 6 
2.2.1. Breve historia de la silla de ruedas de propulsión manual ......................................... 8 
2.2.2. Modelos de propulsión manual en la actualidad ...................................................... 10 
2.2.3. Sillas de ruedas en materiales livianos ...................................................................... 11 
2.2.4. Sillas de ruedas todoterreno ..................................................................................... 15 
2.3. Aspectos a tener en cuenta en el diseño de las sillas de ruedas manuales ...................... 16 
3. OBJETIVOS ................................................................................................................................. 20 
3.1. Objetivo general ................................................................................................................ 20 
3.2. Objetivos específicos ......................................................................................................... 20 
4. METODOLOGÍA .......................................................................................................................... 21 
4.1. Definición de requerimientos de diseño ........................................................................... 21 
4.1.1. Revisión bibliográfica ................................................................................................ 22 
4.1.2. Revisión de información comercial ........................................................................... 22 
4.1.3. Entrevistas a expertos y usuarios de sillas de ruedas ............................................... 22 
4.1.4. Pruebas con modelos funcionales ............................................................................. 23 
4.1.5. Requerimientos de diseño ........................................................................................ 26 
4.2. Diseño y fabricación de la silla de ruedas ......................................................................... 26 
4.2.1. Generación y selección de propuestas de diseño ..................................................... 26 
4.2.2. Análisis estructural por elementos finitos ................................................................ 27 
4.2.3. Validación con prototipo de baja resolución ............................................................ 28 
 
ix 
 
4.2.4. Diseño de detalle ....................................................................................................... 29 
4.2.5. Construcción de prototipo en tubería de aluminio ................................................... 30 
4.2.6. Validaciones de usabilidad en el prototipo de aluminio ........................................... 31 
4.2.7. Validación de desempeño técnico en el prototipo de aluminio ............................... 32 
4.2.8. Ajustes al diseño de acuerdo a las validaciones con el prototipo de aluminio ......... 35 
4.2.9. Construcción de prototipo en tubería de magnesio ................................................. 35 
4.3. Validación del diseño propuesto ....................................................................................... 37 
4.3.1. Validaciones de la usabilidad en el prototipo de magnesio ...................................... 37 
4.3.2. Validación de desempeño técnico en el prototipo de magnesio .............................. 40 
4.3.3. Análisis de resultados ................................................................................................ 41 
5. RESULTADOS ............................................................................................................................. 42 
5.1. Requerimientos de diseño ................................................................................................ 42 
5.2. Propuestas de diseño ........................................................................................................ 47 
5.3. Análisis estructural por elementos finitos ........................................................................ 50 
5.4. Diseño de la silla de ruedas todoterreno .......................................................................... 53 
5.5. Prototipo en aluminio 6061 T6 ......................................................................................... 54 
5.5.1. Pruebas de usabilidad en el prototipo de aluminio .................................................. 56 
5.5.2. Pruebas técnicas en el prototipo de aluminio .......................................................... 57 
5.6. Prototipo en magnesio AZ31B........................................................................................... 59 
5.7. Validación de la usabilidad en el prototipo de magnesio ................................................. 61 
5.7.1. Estudio de medidas repetidas ................................................................................... 61 
5.8. Validación del desempeño estructural en el prototipo de magnesio ............................... 68 
6. CONCLUSIONES ......................................................................................................................... 71 
7. REFERENCIAS ............................................................................................................................. 74 
 
 
x 
 
LISTADO FIGURAS 
Figura 1. Componentes de una silla de ruedas de propulsión manual. .............................................. 8 
Figura 2. Modelos de sillas de ruedas de los siglos XVII, XVIII y XIX. (a) Modelo de Farfler, (b) Modelo 
seating y (c) Modelo de 1894. Adaptado de Rodrigues Carriel, 2007. ............................................... 9Figura 3. Modelos de sillas de ruedas del siglo XX y XIX. (a) Primera silla de ruedas en acero, (b) 
Primera silla de ruedas plegable de la empresa Everest & Jennings y (c) Modelo de silla deportiva 
del año 1986. Adaptado de Rodrigues Carriel, 2007 ........................................................................ 10 
Figura 4. Mecanismos de propulsión en sillas de ruedas manuales (a) mecanismo de aros 
impulsadores (b) mecanismo de palancas y (c) mecanismo tipo handbike. ..................................... 10 
Figura 5. Configuración de la silla de ruedas: factores que afectan la movilidad manual. Tomado de 
Medola et al., 2014. .......................................................................................................................... 18 
Figura 6. Esquema general de la metodología del proyecto de investigación. ................................. 21 
Figura 7. Modelos funcionales construidos en madera. (a) Modelo S1 con la rueda caster en posición 
delantera y (b) Modelo S2 con la rueda caster en posición trasera. ................................................ 24 
Figura 8. Recorridos de (a) carrera (b) slalom y (c) viraje. ................................................................ 25 
Figura 9. Construcción del prototipo de baja resolución. (a) Doblado de la tubería. (b) Prototipo. 29 
Figura 10. Dimensiones antropométricas medidas para el dimensionamiento de la silla de ruedas.
 ........................................................................................................................................................... 30 
Figura 11. Montaje para prueba de estabilidad (a) posterior y (b) lateral. ...................................... 33 
Figura 12. Montaje para prueba de resistencia estática de los apoyapiés (a) hacia abajo y (b) hacia 
arriba. ................................................................................................................................................ 33 
Figura 13. Montaje para las pruebas de (a) fatiga y (b) caída. .......................................................... 34 
Figura 14. Montaje para prueba de impacto mostrando (a) posicionamiento de la silla y (b) punto de 
impacto del péndulo. ........................................................................................................................ 35 
Figura 15. Matriz de soldadura para fabricación del chasis del prototipo de magnesio. ................. 36 
Figura 16. Rotura de la tubería de magnesio durante el proceso de doblado. ................................ 37 
Figura 17. Terreno en el que se realizaron las pruebas con (a) demarcación del slalom y carrera y (b) 
demarcación del cuadrilátero para la prueba de 6min. .................................................................... 39 
Figura 18. Percepción de los usuarios en las pruebas con los modelos funcionales S1 y S2 ............ 44 
Figura 19. Gráficas de (a) boxplot y (b) Interacciones para el estudio del efecto de la posición de la 
rueda caster sobre el tiempo que toma completar los recorridos. .................................................. 46 
 
xi 
 
Figura 20. Boxplot de participantes en la prueba para el estudio del efecto de la posición de la rueda 
caster en el tiempo que toma completar los recorridos. .................................................................. 46 
Figura 21. Visualización del patrón geométrico para el diseño de la silla de ruedas todoterreno. .. 47 
Figura 22. Propuestas de diseño iniciales ......................................................................................... 48 
Figura 23. Propuestas combinadas ................................................................................................... 49 
Figura 24. Modelo digital tridimensional del (a) Modelo A y (b) Modelo B...................................... 49 
Figura 25. Resultados del análisis en la situación 1 para (a) cargas máximas en modelo A, (b) cargas 
máximas en modelo B, (c) desplazamientos en modelo A y (d) desplazamientos en modelo B. ..... 50 
Figura 26. Resultados del análisis en la situación 2 para (a) cargas máximas en modelo A, (b) cargas 
máximas en modelo B, (c) desplazamientos en modelo A y (d) desplazamientos en modelo B. ..... 51 
Figura 27. Resultados del análisis en la situación 3 para (a) cargas máximas en modelo A, (b) cargas 
máximas en modelo B, (c) desplazamientos en modelo A y (d) desplazamientos en modelo B. ..... 52 
Figura 28. Modelo digital del diseño final (a) vista en isométrico y (b) vistas ortogonales .............. 54 
Figura 29. Comparación entre (a) el modelo digital y (b) el prototipo en tubería de aluminio 6061 T6.
 ........................................................................................................................................................... 55 
Figura 30. Vista (a) frontal, (b) lateral y (c) posterior del prototipo de aluminio. ............................ 55 
Figura 31. Fotografías de los usuarios durante las pruebas de usabilidad con el prototipo en aluminio.
 ........................................................................................................................................................... 57 
Figura 32. Estado del prototipo en tubería de aluminio posterior a las pruebas técnicas. .............. 58 
Figura 33. Prototipo de magnesio. .................................................................................................... 59 
Figura 34. Prototipo de magnesio en uso. ........................................................................................ 60 
Figura 35. Comparación de precios y peso de los modelos de sillas de ruedas todoterreno de tres 
ruedas estudiados en el estado del arte y prototipo de magnesio .................................................. 61 
Figura 36. Boxplot por factores para (a) Material y (b) Recorrido .................................................... 63 
Figura 37. Interacciones entre (a) materiales y participantes y (b) recorrido y participantes. ........ 63 
Figura 38. Interacciones entre participantes y tratamientos ............................................................ 63 
Figura 39. Interacciones entre factores ............................................................................................ 64 
Figura 40. Gráficas de (a) boxplot de la distancia recorrida vs. material de la silla y (b) interacción 
entre material de la silla y participante. ........................................................................................... 67 
Figura 41. Boxplot participantes ....................................................................................................... 67 
Figura 42. Estado del prototipo en magnesio posterior a las pruebas técnicas. .............................. 70 
 
 
xii 
 
LISTADO DE TABLAS 
Tabla 1. Principales propiedades mecánicas de las aleaciones AZ31B, AZ61A, AZ91D, Al6061T6 y 
Al7071T6. ............................................................................................................................................ 5 
Tabla 2. Modelos representativos de sillas de ruedas ultralivianas disponibles en el mercado. ..... 13 
Tabla 3. Revisión de modelos de sillas de ruedas todoterreno disponibles en el mercado. ............ 15 
Tabla 4. Tratamientos para estudio de medidas repetidas de dos factores. .................................... 38 
Tabla 5. Configuraciones para las pruebas de estabilidad con la silla de ruedas de magnesio ........ 40 
Tabla 6. Requerimientos de diseño para la silla de ruedas todoterreno. ......................................... 43 
Tabla 7. Hipótesis asociada al modelo de medidas repetidas de un factor (posición de la rueda 
caster) ................................................................................................................................................ 45 
Tabla 8. ANOVA para el estudio del efecto de la posición de la rueda caster sobre el tiempo de 
recorrido............................................................................................................................................ 47 
Tabla 9. Resultados para el análisis estático de los dos modelos del chasis. ................................... 52 
Tabla 10. Valores para la prueba de estabilidad con prototipo de tubería de aluminio. ................. 58 
Tabla 11. Hipótesis asociadas al modelo de medidas repetidas de dos factores. ............................ 62 
Tabla 12. ANOVA de medidas repetidas para dos factores. ............................................................. 64 
Tabla 13. Comparaciones pareadas entre tratamientos ................................................................... 65 
Tabla 14. Hipótesis asociada al modelo de medidas repetidas de un factor (distancia recorrida). . 66 
Tabla 15. ANOVA de medidas repetidas para un factor (distancia recorrida) .................................. 68 
Tabla 16. Valores para la prueba de estabilidad con prototipo de tubería de aluminio. ................. 69 
 
1 
 
1. INTRODUCCIÓN 
El magnesio es uno de los metales estructurales más livianos que se utilizan actualmente, su 
densidad relativa es de 1.72 g/cm3, considerablemente inferior respecto a la de otros metales 
estructurales como el acero (7.85 g/cm3), el titanio (4.51 g/cm3) y el aluminio (2.7 g/cm3) 
(International Magnesium Association, 2016). Además, el magnesio tiene otras características 
favorables como una elevada absorción de vibraciones, buena conductividad térmica, alta 
estabilidad dimensional y facilidad de conformado (Anes et al., 2016). Sin embargo, en su estado 
puro tiene baja resistencia mecánica, debido a que tiene una estructura cristalina hexagonal 
compacta y tiene pocos planos de deslizamiento. Por esto, para ser utilizado como material 
estructural, el magnesio suele alearse con otros metales con el fin de mejorar sus propiedades 
mecánicas. Las aleaciones más comunes se dan con aluminio, zinc, cerio, plata, torio, itrio y circonio, 
varias de las cuales se encuentran en presentaciones comerciales diversas (Polmear et al., 2017). 
Hasta hace poco las aleaciones de magnesio solo eran utilizadas en aplicaciones especializadas que 
requerían de una excelente relación resistencia-peso, principalmente en la industria aeronáutica y 
aeroespacial. Sin embargo, en la actualidad su disponibilidad en presentaciones comerciales ha 
aumentado y se pueden encontrar precios competitivos respecto al aluminio expandiendo sus 
posibilidades de aplicación (You et al., 2017). Los procesos de maquinado y soldadura de estas 
aleaciones suelen ser rápidos y efectivos, dado su bajo peso y maleabilidad (Berrio-betancur et al., 
2017). La principal dificultad para la utilización del magnesio en aplicaciones estructurales es su baja 
resistencia a la corrosión y al desgaste, no obstante, recientemente se han desarrollado procesos 
de tratamiento superficial con bajo impacto ambiental que permiten solucionar estos 
inconvenientes, lo cual aumenta su atractivo (Zuleta et al., 2017). Estos desarrollos hacen viable su 
uso en otro tipo de aplicaciones, como aquellas relacionadas con la movilidad y la portabilidad, 
donde el bajo peso de los componentes es apreciado. 
En este contexto, las sillas de ruedas se presentan como una de las aplicaciones potenciales para las 
aleaciones de magnesio. Estas hacen parte de los denominados productos de apoyo, cuyo objetivo 
es proporcionar un grado adecuado de autonomía personal y calidad de vida a las personas en 
situación de discapacidad (Comité técnico AEN/CTN 153, 2007). La Organización Mundial de la Salud 
(OMS), estima que alrededor del 15% de la población mundial se encuentra en alguna situación de 
discapacidad y que tal proporción está en aumento (OMS, 2016). En Colombia, el Ministerio de Salud 
 
2 
 
y Protección Social tiene consignadas en su Registro para la Localización y Caracterización de 
Personas con Discapacidad- RLCPD a 677.703 personas que reportaron algún tipo de limitación 
motriz permanente en sus miembros inferiores que les impedía o dificultaba caminar, correr y saltar 
(MINSALUD, 2017). Sin embargo, este registro tiene limitaciones en cuanto a su alcance nacional y 
su difusión, por lo que esta cifra puede ser superior (Correa & Castro, 2016). 
Las personas en esta situación tienen características corporales muy variadas, en función de su 
antropometría, anatomía y biomecánica, debido a esto, es indispensable que las sillas de ruedas 
ofrezcan unas posibilidades mínimas de personalización (WHO, 2011). Cuando estas posibilidades 
no se encuentran disponibles, las personas incurren en esfuerzos superiores para desplazarse y para 
llevar a cabo las actividades de la vida diaria (AVD). Además, las sillas de ruedas deben adaptarse a 
las condiciones ambientales, tecnológicas y socioeconómicas del contexto en el que se usan. En 
contextos de uso rurales, muy comunes en países como Colombia, las características irregulares del 
terreno disponible para el desplazamiento hacen que se requiera un mayor esfuerzo para propulsar 
una silla de ruedas convencional, llegando en ocasiones a superar las capacidades físicas de los 
usuarios (Singh, Arya, & Nagar, 2008). Realizar estos desplazamientos con un producto que no es 
apropiado para un terreno irregular, puede poner en riesgo la estabilidad y la seguridad del usuario. 
Cuando un usuario en situación de discapacidad se ve forzado a desplazarse bajo estas condiciones 
es claro que se le generan dificultades para acceder a servicios de salud, educación y a un trabajo 
digno que le permita generar su propio sustento, entre otras afectaciones (Rispin & Wee, 2015). 
Esta situación ha generado que en el mercado global se puedan encontrar sillas de ruedas 
todoterreno con alta posibilidad de personalización y adaptaciones para terrenos irregulares. No 
obstante, su alto costo, la inexistencia de canales de comercialización establecidos en el país y su 
complejidad de reparación los hacen inasequibles para la gran mayoría de la población colombiana. 
Los productos disponibles en Colombia están diseñados para un uso genérico, es decir, no tienen en 
cuenta un contexto de uso particular como el entorno rural. Esto hace que factores como su peso, 
mecanismos de propulsión y configuración formal no sean los más aptos para desplazarse en los 
terrenos irregulares. Teniendo en cuenta las características geográficas y el estado de la 
infraestructura pública en las zonas rurales de Colombia, se evidencia entonces una carencia de 
sillas de ruedas apropiadas para la población rural. 
 
3 
 
Por otra parte, los modelos todoterreno tienen aún algunos retos por resolver. Uno de ellos es que, 
para proporcionar una mayor estabilidad, suelen ser de mayores dimensiones que los modelos 
convencionales lo cual hace que su peso sea elevado. El peso de la silla de ruedas afecta la cantidad 
de esfuerzo que el usuario debe realizar para su desplazamiento, la facilidad para transportarla 
cuando no está en uso y la posibilidad de que otras personas puedan brindar asistencia en el 
desplazamiento de la persona en situación de discapacidad (Liu et al. , 2008; Medola, et al., 2014; 
WHO, 2008). Asimismo, un peso elevado de la silla de ruedas tiene consecuencias directas sobre la 
preservación de los miembros superiores, de los cuales depende la mayor parte de la autonomía de 
sus usuarios (Medola et al., 2014). 
Para reducir dicho peso, se utilizan estrategias como la disminución del material requerido a través 
de cambios en la forma de la silla de ruedas y el uso de materiales livianos como aluminio, titanio y 
polímeros reforzados con fibra de carbono para la fabricación del chasis. El uso de las aleaciones de 
magnesio se encuentra poco explorado, pese a que sus propiedades, como una alta relación 
resistencia/peso, elevada absorción de vibraciones y buena maquinabilidad, hacen que este 
materialsea apropiado para buscar una reducción en el peso de las sillas de ruedas. Es posible que 
esto se deba al manejo de las variables de resistencia al desgaste y a la corrosión que implican 
tratamientos superficiales que aún no se encuentran aplicados significativamente a escalas 
industriales. 
Debido a la ausencia en el país de productos de apoyo para la movilidad adecuados para las personas 
en situación de discapacidad que se encuentran en entornos rurales, y dado que se reconoce una 
experiencia significativa tanto en el desarrollo de este tipo de productos como en el manejo del 
material, se propone el desarrollo de una silla de ruedas cuyo chasis pueda ser fabricado con 
aleaciones de magnesio para reducir el peso del sistema, que cuente con mecanismos de propulsión 
para mejorar su eficiencia en terrenos irregulares y que permita un grado de personalización en sus 
dimensiones de tal manera que se adapte a los requerimientos ergonómicos de los usuarios. Este 
trabajo muestra el proceso de investigación y desarrollo que enmarca el diseño de una silla de 
ruedas todoterreno de propulsión manual, que cumple con las condiciones mencionadas y puede 
ser fabricada con la tecnología disponible en el país, planteando de esta manera una alternativa 
asequible para la población colombiana. 
 
 
4 
 
2. MARCO TEÓRICO Y ESTADO DEL ARTE 
2.1. Las aleaciones de magnesio 
El magnesio es el octavo elemento más abundante de la corteza terrestre y el tercer elemento 
disuelto en el agua de mar. Tiene una densidad relativa de 1.72 g/cm3, la cual es considerablemente 
inferior respecto a la del acero (7.85 g/cm3), el titanio (4.51 g/cm3) y el aluminio (2.7 g/cm3). Además 
de su buena relación resistencia-peso, tiene otras características como una elevada absorción de 
vibraciones, buena conductividad térmica, alta estabilidad dimensional, facilidad de conformado y 
un precio que es cada vez más competitivo frente al aluminio (Anes et al., 2016; Polmear et al., 
2017). Asimismo, su disponibilidad en la naturaleza y los procesos viables para su manipulación y 
transformación representan un potencial para la extracción, procesamiento y reciclaje generando 
un menor impacto ambiental respecto a otros materiales (Berrio-betancur et al., 2017). 
Sin embargo, en su estado puro el magnesio tiene poca resistencia mecánica debido a que tiene una 
estructura cristalina hexagonal compacta que dificulta las dislocaciones. Por esto, para ser utilizado 
como material estructural se obtienen aleaciones de magnesio con otros metales a fin de mejorar 
sus propiedades. Las aleaciones más comunes se dan con el aluminio, zinc, cerio, plata, torio, itrio y 
circonio, de las cuales se encuentran presentaciones comerciales diversas, que pueden ser 
manipuladas bajo procesos de fabricación usuales en la industria metalúrgica (Polmear et al., 2017). 
Aunque hasta hace poco las aleaciones de magnesio no eran muy utilizadas, en la actualidad la 
diversidad y disponibilidad de presentaciones comerciales ha aumentado. Esto se debe 
principalmente a avances en nuevos diseños de aleaciones que permiten obtener piezas como 
perfiles, tubos, láminas y alambres, entre otros. Estas presentaciones aumentan sus posibilidades 
de aplicación, lo cual, junto a su precio competitivo ha dado lugar a un mayor uso por parte de la 
industria (You et al., 2017). Sus aplicaciones más comunes se presentan principalmente en la 
industria aeronáutica y aeroespacial, el transporte terrestre, productos electrónicos de consumo y 
elementos deportivos, donde la reducción de peso es un factor importante (Pan, Yang, & Chen, 
2016). 
Entre las aleaciones de magnesio, las aleaciones de la familia AZ son las más ampliamente utilizadas 
en aplicaciones estructurales. En estos materiales, la adición de aluminio mejora la resistencia a la 
 
5 
 
tracción, la dureza y ductilidad (Dargusch, Pettersen, Nogita, Nave, & Dunlop, 2006). En la Tabla 1 
se presentan los valores promedio para las principales propiedades mecánicas de las aleaciones 
AZ31B, AZ61A y AZ91D en comparación con las aleaciones de aluminio 6061T6 y 7071T6, de acuerdo 
a los reportado en el software CES Edupack (Granta Design, 2017). 
Tabla 1. Principales propiedades mecánicas de las aleaciones AZ31B, AZ61A, AZ91D, Al6061T6 y Al7071T6. 
Propiedad 
Material 
AZ31B AZ61A AZ91D Al 6061T6 Al 7075T6 
Densidad (g/cm3) 1,78 1,81 1,81 2,71 2,80 
Módulo de Young (GPa) 45 45 45 68,35 72.5 
Límite elástico (MPa) 155 192,5 155 260 444,5 
Resistencia a la tracción (MPa) 240 295 245,5 314 507 
Elongación (%) 10 12 4,5 12.2 6 
Resistencia a la fatiga a 107 ciclos 
(MPa) 
110 120 86 121,5 160 
Tenacidad a la fractura 
(MPam1/2) 
17 17 13 33 26,7 
Coeficiente de amortiguamiento 5.5 x 10-3 5.5 x 10-3 2.5 x 10-3 1.05 x 10-3 1.05 x 10-3 
Dureza (Vickers) 57,5 62,5 92 103,5 160 
Estas aleaciones de aluminio se utilizan a menudo en aplicaciones en las que pueden ser 
reemplazadas por aleaciones de magnesio en aras de reducir el peso del producto manteniendo 
unas propiedades mecánicas apropiadas. Además de la excelente relación resistencia-peso, el 
elevado coeficiente de amortiguamiento indica un comportamiento deseado en cuanto a la 
absorción de vibraciones en componentes estructurales y sistemas mecánicos. 
Sin embargo, la principal dificultad para la utilización del magnesio en aplicaciones estructurales es 
su baja resistencia a la corrosión y al desgaste. Para solucionar esto, se han desarrollado procesos 
que permiten mejorar esta condición a través de tratamientos superficiales. Particularmente en 
Colombia, se han desarrollado métodos para obtener un recubrimiento alcalino no electrolítico de 
Ni-P sobre aleaciones de Mg, específicamente AZ31B, disminuyendo el impacto ambiental generado 
al eliminar las sustancias tóxicas que se utilizan en los tratamientos convencionales (Zuleta et al., 
2017). 
 
6 
 
Asimismo, entre otras investigaciones asociadas al magnesio, en el grupo CIDEMAT de la 
Universidad de Antioquia se encuentran desarrollando métodos para la obtención de aleaciones de 
la familia AZ por pulvimetalurgia (Galindez et al., 2019). El proceso de pulvimetalurgia permite 
mejorar las propiedades de las aleaciones, ahorrar la cantidad necesaria de material para la 
fabricación de una pieza, obtener tiempos relativamente cortos de procesamiento y reducir el 
consumo energético respecto a los procesos convencionales (Téllez, Plazas, Sossa, & Quintero, 
2017). Lo anterior permite evidenciar que existen condiciones favorables para la aplicación de 
aleaciones de magnesio en el diseño de productos donde la relación resistencia-peso es apreciada. 
2.2. Las sillas de ruedas de propulsión manual 
Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), en la actualidad alrededor de 70 millones de 
personas en el mundo dependen de una silla de ruedas para su movilidad (OMS, 2016). Las sillas de 
ruedas manuales son dispositivos de propulsión humana de 3 o 4 ruedas que le permiten a una 
persona que está en posición sedente desplazarse por una superficie. Dichos dispositivos están 
dirigidos a las personas que tienen limitada su capacidad para caminar, pero pueden propulsarse 
utilizando sus miembros superiores (Comité técnico AEN/CTN 153, 2007). 
Este producto de apoyo influye sobre la salud, seguridad, independencia y el sentido de 
participación en la comunidad, impactando directamente la calidad de vida de sus usuarios (Medola 
et. al, 2014). Dicho impacto será positivo en la medida en que la silla de ruedas responda de una 
manera más apropiada a las necesidades específicas de estas personas. Una de las formas para 
evaluar este nivel de respuesta es determinar la usabilidad de estos dispositivos. 
De acuerdo con la norma ISO/IEC 9241, se entiende la usabilidad como la eficacia, eficiencia y 
satisfacción con la que un producto permite alcanzar objetivos particulares a usuarios específicos 
en un contexto deuso específico. De acuerdo a esta definición, un producto eficaz es aquel que 
cumple con la función para la cual fue diseñado, un producto eficiente es aquel que permite ahorrar 
tiempo, esfuerzo o evitar errores durante su uso, y un producto satisfactorio es aquel que se adapta 
a las condiciones del usuario y el contexto para proporcionar confort, seguridad y durabilidad. Por 
lo tanto, en términos de una silla de ruedas manual se puede evaluar la usabilidad determinando si 
esta permite al usuario autopropulsarse utilizando sus miembros superiores, estimando el esfuerzo 
 
7 
 
que se realiza al maniobrarla, valorando las posibilidades de ajuste a las características del usuario 
y probando su desempeño respecto a las condiciones del terreno y las diversas situaciones de uso. 
Debido a lo anterior, las dimensiones, componentes, materiales, apariencia y otras características 
físicas de las sillas de ruedas deben adaptarse para favorecer su nivel de usabilidad. Entre estos 
aspectos, el peso de la silla de ruedas es uno de los principales factores a intervenir, ya que éste 
tiene una influencia directa sobre el esfuerzo necesario para desplazarse en ella (Liu et. al, 2017), la 
facilidad para maniobrarla (Medola et al., 2014), transportarla cuando no está en uso y permitir a 
otras personas asistir el desplazamiento de la persona en situación de discapacidad (Organización 
Mundial de la Salud, 2008). 
Dicho peso dependerá de la cantidad y el tipo de material empleado en los componentes de la silla 
de ruedas. En la Figura 1 se pueden observar los principales componentes de una silla de ruedas de 
propulsión manual, los cuales pueden agruparse de acuerdo a la función que cumplen. Los 
componentes de la propulsión tienen la función de transmitir el movimiento de los miembros 
superiores del usuario a las ruedas, para permitir la movilidad. En estos se incluyen los aros de 
impulsión, las ruedas traseras con su eje y las ruedas caster con sus tenedores. También pueden 
incluirse allí los mangos de impulsión, que se utilizan cuando un tercero empuja la silla de ruedas 
para asistir al usuario en su movilidad. Las interfaces se refieren a aquellos componentes que están 
en contacto directo con el usuario para proporcionarle soporte y confort, en estas se incluyen el 
asiento, el cojín, el espaldar, los apoyabrazos, el soporte de pantorrillas y los apoyapiés. El freno, 
cuya función principal es impedir el movimiento de las ruedas traseras para fijar la silla de ruedas 
en una posición, facilita las transferencias desde y hacia otras superficies o permanecer en una 
posición fija para desarrollar otras actividades. Por último, se encuentra el chasis, sobre este se 
ensamblan todos los demás componentes en una configuración apropiada para la movilidad del 
usuario. Además, este determina las posibilidades de ajuste a las características antropométricas de 
los usuarios, siendo en muchos casos fabricado a la medida del usuario. Este componente es el de 
mayor tamaño dentro del sistema y es el que usualmente aporta mayor peso a la silla de ruedas. 
En las secciones siguientes se muestra brevemente como a través de la historia, se han 
implementado diversos desarrollos con el fin de reducir dicho peso y facilitar la propulsión manual, 
así como las principales características de los productos actuales y sus retos por resolver. 
 
8 
 
 
Figura 1. Componentes de una silla de ruedas de propulsión manual. 
Adaptado de (Organización Mundial de la Salud, 2008) 
2.2.1. Breve historia de la silla de ruedas de propulsión manual 
Rodrigues Carriel (2007) en su tesis de maestría hace un recuento de la historia de la silla de ruedas, 
del cual se muestran a continuación los hitos más significativos desde el siglo XVII hasta llegar al 
desarrollo actual de la silla de ruedas manual. A través de la historia diversos artefactos se han 
utilizado para asistir en la locomoción del hombre, sin embargo, el desarrollo de la primera silla de 
ruedas es atribuido a Stephen Farfler. En la Figura 2a se muestra una ilustración de este artefacto, 
desarrollado en el siglo XVII, que fue construido en madera y tenía accionamiento manual, 
directamente utilizado para asistir al usuario en su desplazamiento. A finales del siglo XVIII apareció 
una versión más próxima a la silla de ruedas actual denominada seating. Esta versión presentaba 
innovaciones como un asiento y respaldo tapizado, una superficie para lectura, apoyos para los 
brazos y los pies, ruedas grandes en la parte delantera para la autopropulsión y una rueda libre en 
la parte trasera para facilitar los giros, esto puede observarse en el dibujo de la Figura 2b. 
Durante el siglo XIX, la Guerra Civil Americana generó la necesidad de una utilización más amplia de 
la silla de ruedas para el transporte de heridos, introduciendo este artefacto al continente 
americano. En 1894 se patentó en Estados Unidos una silla de ruedas construida enteramente en 
madera, con asiento rígido y ruedas grandes en la parte delantera como se muestra en la Figura 2c. 
 
9 
 
Esta materia prima fue utilizada por un largo período de tiempo, otros materiales como la paja y la 
fibra de la caña de azúcar fueron empleados en un intento por alivianar el peso de la silla. 
 
Figura 2. Modelos de sillas de ruedas de los siglos XVII, XVIII y XIX. (a) Modelo de Farfler, (b) Modelo 
seating y (c) Modelo de 1894. Adaptado de Rodrigues Carriel, 2007. 
A principios del siglo XX este artefacto continuó su transformación para atender de mejor manera 
las necesidades de las personas. Se introdujeron nuevos materiales y dispositivos mecánicos de 
propulsión más eficientes para aumentar el confort y la eficiencia. La primera silla construida en 
acero se registró en Estados Unidos en los años 30, tenía un chasís fijo, asiento rígido y ruedas con 
aros de propulsión de diámetro significativo, un modelo de referencia puede observarse en la Figura 
3a. En 1936 la empresa Everest & Jennings patentó la primera silla de ruedas plegable con un 
mecanismo en forma de X en la parte inferior de la estructura, la cual puede observarse en la Figura 
3b. Esta empresa fue la primera en fabricar sillas de ruedas en grandes volúmenes. 
Durante la década siguiente se introdujeron las piezas removibles con el fin de facilitar el transporte 
de la silla de ruedas y la reparación o reemplazo de los componentes con menor vida útil. En la 
inauguración de los Juegos Olímpicos de Londres en 1948 se celebró un evento denominado los 
Juegos de Stoke Mandeville, el cual dio origen a las paralimpiadas. Con la aparición de este certamen 
se introdujeron las sillas deportivas, buscando mejorar el desempeño de los atletas. Estas sillas se 
caracterizan por el uso de materiales más livianos y una base más ancha para proporcionar 
estabilidad, en la Figura 3c se puede observar un modelo de referencia del año 1986. A partir de la 
década de los años 80 del siglo XX, los desarrollos se han diversificado apoyados en los avances 
científicos relacionados con los materiales, la comprensión de los factores ergonómicos, 
biomecánicos y de usabilidad (Rodrigues Carriel, 2007). 
 
10 
 
 
Figura 3. Modelos de sillas de ruedas del siglo XX y XIX. (a) Primera silla de ruedas en acero, (b) Primera 
silla de ruedas plegable de la empresa Everest & Jennings y (c) Modelo de silla deportiva del año 1986. 
Adaptado de Rodrigues Carriel, 2007 
2.2.2. Modelos de propulsión manual en la actualidad 
Dentro de los productos disponibles actualmente puede encontrarse una gran diversidad, desde 
sillas de ruedas estandarizadas diseñadas para el uso temporal, pasando por sillas de ruedas hechas 
a la medida de acuerdo a la antropometría y preferencias de cada usuario hasta sillas de ruedas para 
contextos de uso específicos como montañas, playas o piscinas. Igualmente se encuentran 
diversidad de mecanismos de accionamiento manual, entre los cuales se cuentanlos aros 
impulsadores (Figura 4a), las palancas (Figura 4b) y transmisiones similares a las de una bicicleta que 
se accionan con las manos, denominadas handbike (Figura 4c). Estos mecanismos requieren que el 
usuario cuente con la fuerza y resistencia suficiente en sus brazos y manos para poder propulsarse. 
 
Figura 4. Mecanismos de propulsión en sillas de ruedas manuales (a) mecanismo de aros impulsadores (b) 
mecanismo de palancas y (c) mecanismo tipo handbike. Imágenes tomadas de Sunrise Medical 
(www.sunrisemedical.es) y Medical Expo (www.medicalexpo.com). 
http://www.sunrisemedical.es/
http://www.medicalexpo.com/
 
11 
 
Luego de analizar 77 casos de sillas de ruedas con diferentes mecanismos de propulsión manual, 
Flemmer y Flemmer (2016) encontraron que las sillas de ruedas con aros impulsores son livianas, 
fáciles de girar y poseen buena maniobrabilidad en interiores, pero mecánicamente son ineficientes 
causando sobrecargas en las extremidades superiores de los usuarios. A largo plazo estas 
sobrecargas generan lesiones irreversibles obligando a los usuarios a utilizar una silla de ruedas 
eléctrica que, aunque demanda un menor esfuerzo, conlleva a otros problemas serios de salud 
debido a la falta de actividad física. Por otra parte, encontraron que los mecanismos con palancas o 
engranajes son mecánicamente más eficientes lo cual demanda un menor esfuerzo de las 
extremidades superiores. Lo anterior permite reducir lesiones retrasando el deterioro de los 
miembros superiores, pero además tiene un impacto directo sobre la independencia del usuario y 
la posibilidad de acceder a terrenos más irregulares como pasto o arena, que se encuentran 
típicamente en espacios exteriores. Sin embargo, este tipo de dispositivos son más difíciles de girar, 
frenar y plegar que los dispositivos con aros impulsores ya que tienden a ser más pesados y de mayor 
tamaño. 
Aunque pareciera que entre esta diversidad de productos cada usuario puede encontrar una opción 
que se ajuste a sus necesidades, quedan aún retos por resolver. Según la OMS uno de los retos más 
urgentes es la posibilidad de acceso a estos dispositivos. Dicha organización afirma que, de la 
población mundial que depende de una silla de ruedas, sólo entre el 5% y el 15% tiene acceso a 
estos dispositivos debido principalmente a su alto costo. En los países de ingresos medios y bajos 
este costo es aún mayor debido a la ausencia de fabricantes locales, lo cual implica el pago de 
impuestos y tasas de importación. Además, la falta de financiación, personal capacitado y políticas 
públicas que incentiven el desarrollo local de las ayudas técnicas, hace que los productos disponibles 
no estén desarrollados para las condiciones específicas de estos entornos y las necesidades 
puntuales de sus habitantes (Organización Mundial de la Salud, 2011). Aunque algunas 
organizaciones sin ánimo de lucro han desarrollado algunos productos de bajo costo que se adaptan 
a las necesidades cognitivas y financieras de las poblaciones menos favorecidas, estos no atienden 
en mayor medida las necesidades de rehabilitación física de esta población (Rodrigues Carriel, 2015) 
2.2.3. Sillas de ruedas en materiales livianos 
La movilidad a través de una silla de ruedas consiste principalmente de desplazamientos cortos y 
constantes, lo cual requiere iniciar un desplazamiento, acelerar y desacelerar de manera constante 
 
12 
 
(Sprigle & Sonenblum, 2012). Es en este tipo de movimientos donde el peso de la silla tiene una 
mayor influencia, ya que para vencer la inercia se requerirá una mayor fuerza en la medida en que 
el peso del sistema usuario-silla sea mayor (de Groot et al., 2013). Una silla de ruedas más liviana 
requiere menor fuerza para ser accionada, ya que un menor peso implica una menor resistencia al 
rodamiento (Liu et al., 2008). 
Lo anterior permite acelerar, desacelerar y desplazarse con un menor gasto energético y a mayores 
velocidades. Un menor gasto energético implica que la persona tendrá mayor energía disponible 
para la realización de otras actividades diferentes a su desplazamiento, como actividades laborales, 
de ocio y deportivas, mejorando así la independencia y calidad de vida de las personas que las 
utilizan (Singh et al., 2008). Además, una silla de ruedas liviana es indispensable para facilitar tareas 
como la trasferencia a otros medios de transporte, como automóviles o autobuses, y el transporte 
por parte de un tercero (de Groot et al., 2013).En consecuencia, los usuarios de sillas de ruedas que 
tienen un estilo de vida más activo prefieren sillas de ruedas más livianas, siendo éste uno de los 
criterios principales para elegir su silla de ruedas (Liu et al., 2008). 
De hecho, algunos estudios clínicos han mostrado que una silla de ruedas liviana puede 
proporcionar independencia suficiente para desplazarse a personas que por su situación de 
discapacidad no son capaces de accionar una silla de ruedas estándar a las velocidades y distancias 
que se consideran funcionales (Singh et al., 2008). Estos argumentos denotan la importancia del 
desarrollo de dispositivos cada vez más livianos. 
Por estas razones se han implementado diversidad de materiales en el diseño de sillas de ruedas 
buscando reducir el peso del chasís y de sus componentes. En la actualidad los modelos de sillas de 
ruedas livianas y ultralivianas son ampliamente fabricadas en aluminio, titanio y materiales 
compuestos a base de resinas epóxicas reforzadas con fibras de carbono, los cuales exhiben una 
mejor relación resistencia-peso que las aleaciones de acero utilizadas generalmente en este campo. 
En general, las sillas de ruedas fabricadas en titanio y fibra de carbono exhiben un menor peso que 
las fabricadas en aluminio. Dentro de la variedad de productos disponibles en el mercado, en la 
Tabla 2 se destaca un conjunto de modelos de silla de ruedas ultralivianas, que se caracterizan por 
ofrecer un peso total de menos de 13 Kg (Rosen, 2014). Los modelos se seleccionaron teniendo en 
cuenta algunas de las marcas más representativas del mercado de las sillas de ruedas y se muestran 
iniciando por el modelo de mayor peso hasta la que es considerada la silla de ruedas más liviana 
 
13 
 
disponible en el mercado. El peso total reportado incluye el peso de las dos ruedas traseras, que en 
promedio se encuentra alrededor de los 3 Kg. En los casos en que se encontró información sobre el 
peso de transporte, que no incluye las ruedas traseras, este se puede visualizar en los paréntesis 
debajo del peso total. 
Tabla 2. Modelos representativos de sillas de ruedas ultralivianas disponibles en el mercado. 
Modelo y Marca Descripción breve 
Material del 
chasís 
Peso 
(Kg) 
Precio base 
(USD) 
Modelo: TigaTX 
Marca: RGK 
(RGK, 2017c) 
Uso: todoterreno. 
Chasis: rígido - a la medida. 
Ajustes: fijos o graduables. 
Aluminio 7020 9 3800 
Modelo: Saber 
Marca: Colours 
(Colours Wheelchair, 2017a) 
Uso: cotidiano/ urbano. 
Chasis: rígido. 
Ajustes: graduables. 
Aluminio A7003 8,2 2145 
Modelo: ZRA Series 2 
Marca: TiLite 
(1800wheelchair, 2017) 
Uso: cotidiano/urbano. 
Chasis: rígido - a la medida. 
Ajustes: graduables. 
Titanio 
8 
(4,8) 
2748 
Modelo: Octane 
Marca: RGK 
(RGK, 2017a) 
Uso: cotidiano/urbano. 
Chasis: rígido - a la medida. 
Ajustes: fijos 
Titanio grado 9 
7 
(3,9) 
6000 
Modelo: BT-Mg 
Marca: Lasher Sport 
(Lasher Sport, 2017) 
Uso: cotidiano/urbano. 
Chasis: rígido - a la medida. 
Ajustes: fijos 
Magnesio 
7 
(3,8) 
4995 
Modelo: Tiga Sub4 
Marca: RGK 
(RGK, 2017b) 
Uso: cotidiano/urbano. 
Chasis: rígido - a la medida. 
Ajustes: fijos 
Aluminio 7020 
7 
(4) 
9100 
Modelo: Zephyr 
Marca: Colours 
(Colours Wheelchair, 2017b) 
Uso: cotidiano/urbano. 
Chasis: rígido - a la medida. 
Ajustes: fijos 
Aluminio A7003 6,6 3799 
Modelo: Q7 NextGen 
Marca: Quickie 
(Sunrise Medical, 2017b) 
Uso: cotidiano/urbano. 
Chasis: rígido - a la medida.Ajustes: fijos 
Aluminio serie 
7000 
6,4 
(5) 
2395 
Modelo: Krypton R 
Marca: Quickie 
(Sunrise Medical, 2017a) 
Uso: cotidiano/urbano. 
Chasis: rígido. 
Ajustes: graduables. 
Fibra de 
carbono 
6,2 
(3,7) 
5460 
Modelo: Panthera X 
Marca: Panthera 
(Panthera AB, 2017) 
Uso: cotidiano/urbano. 
Chasis: rígido. 
Ajustes: graduables. 
Fibra de 
carbono 
4,4 
(2,1) 
7000 
 
 
14 
 
Estos modelos presentan todas las ventajas mencionadas anteriormente respecto al uso de una silla 
de ruedas de bajo peso. Además, pueden acoplarse a los componentes auxiliares disponibles en el 
mercado de acuerdo a las preferencias del usuario y se encuentran respaldadas por marcas de 
trayectoria mundial que pueden proporcionar el soporte necesario. Aunque las sillas de ruedas de 
titanio y fibra de carbono se destacan por alcanzar los menores pesos de transporte, son pocas las 
publicaciones científicas que evalúan su desempeño. Un estudio publicado en 2008 evalúa el 
desempeño estructural y la durabilidad de algunos modelos de sillas de ruedas fabricadas en titanio 
disponibles comercialmente. En este estudio se probaron doce ejemplares de cuatro modelos bajo 
estándares internacionales. En este estudio, se muestra que no todos los modelos superaron los 
valores exigidos por los estándares, aunque se aclara que la cantidad de ejemplares utilizados para 
dar un concepto concluyente debe ser mayor (Liu et al., 2008). Lo anterior denota la importancia de 
encontrar un diseño apropiado para aprovechar las ventajas que supone utilizar un material más 
liviano y lograr cumplir con los estándares en cuanto a resistencia y durabilidad. Respecto a las sillas 
de ruedas en fibra de carbono, no se encontró en la literatura reportes de ensayos bajo estándares 
internacionales que validen su resistencia estructural y vida en servicio. 
Por otra parte, estos productos evidencian otros retos por resolver, por ejemplo, que debido a su 
alto costo sólo están disponibles para una porción minoritaria de los usuarios de sillas de ruedas en 
el mundo. Además, es importante notar que las sillas fabricadas en titanio y fibra de carbono pueden 
presentar mayores dificultades al momento de requerir una reparación dado que requieren de 
tecnología especializada para su procesamiento. Otro aspecto que llama la atención es el hecho de 
que la mayoría de modelos de sillas ligeras está enfocado a uso cotidiano en áreas urbanas, donde 
quizá se presenten las condiciones más favorables para el desplazamiento. Esto denota una falencia 
de productos ultralivianos dirigidos a usuarios que se desplazan en terrenos más irregulares, típicos 
de las áreas rurales o incluso áreas urbanas de países en desarrollo. 
Por otro lado, a pesar de que las aleaciones de magnesio son algunos de los materiales con menor 
densidad relativa utilizados en la fabricación de sillas de ruedas, los productos encontrados no 
alcanzan pesos inferiores a los 7 Kg, como se muestra en la Tabla 2. Lo anterior pone de manifiesto 
la existencia de oportunidades para continuar explorando el uso del magnesio en el diseño de sillas 
de ruedas de manera que sus propiedades favorables sean explotadas. 
 
15 
 
2.2.4. Sillas de ruedas todoterreno 
Las sillas de ruedas todoterreno facilitan el desplazamiento en terrenos irregulares. Tienen una base 
de apoyo más amplia y más ancha que las sillas de ruedas para uso convencional y por lo general 
tienen tres puntos de apoyo para mejorar su estabilidad. Por lo general, se pueden personalizar de 
acuerdo a la antropometría de cada usuario y pueden adaptársele diversos mecanismos para la 
propulsión manual. En la Tabla 3 se muestran 11 modelos de sillas de ruedas todoterreno 
disponibles en el mercado, especificando los materiales del chasis, el peso total, las características 
de su sistema de propulsión y el precio base de cada una. Estos modelos se seleccionaron por ser 
los más representativos de la oferta actual. 
Tabla 3. Revisión de modelos de sillas de ruedas todoterreno disponibles en el mercado. 
Modelo Material 
Peso 
(Kg) 
Propulsión 
Precio base 
(USD) 
Motivation Rough Terrain 
(Motivation, n.d.) 
Aluminio 22 
Aros impulsores 
1 RC delantera 
168 
(donación) 
Leveraged Freedom Chair 3.0 
(GRIT Freedom Chair, n.d.) 
Acero 1020 20.4 
Palancas 
1 RC delantera 
2995 
Ansa Bushranger 
(Unicare Health, n.d.) 
Acero 20 
Aros impulsores 
2 RC delanteras 
524 
Mountain Trike 
(Mountain Tirke, n.d.) 
Aluminio 20 
Palancas 
1 RC trasera 
6000 
Whirlwind Rough Rider 
(Whirlwind, n.d.) 
Acero 19 
Aros impulsores 
2 RC delanteras 
895 
Trekinetic K-2 
(Trekinetic, n.d.) 
Fibra de carbono 17 
Aros impulsores 
1 RC trasera 
5200 
ATB Ultimate 
(Lasher Sport, n.d.-a) 
Magnesio 16 
Aros impulsores 
2 RC delanteras 
8995 
BT-ATB 
(Lasher Sport, n.d.-b) 
Aluminio 6061 T6 13 
Aros impulsores 
2 RC delanteras 
4995 
Quickie GT 
(Good Life Medical, n.d.) 
Aluminio 9,3 
Aros impulsores 
2 RC delanteras 
3662 
TigaTX 
(RGK, 2017c) 
Aluminio 7020 9 
Aros impulsores 
2 RC delanteras 
3800 
Top End Crossfire All Terrain 
Titanium (Invacare, n.d.) 
Titanio grado 9 8,4 
Aros impulsores 
2 RC delanteras 
-- 
RC: Rueda caster 
 
 
16 
 
En la mayoría de los casos, estos dispositivos están dirigidos a ser utilizados en actividades 
deportivas o de ocio. Se puede notar que, de los modelos analizados, solo tres sillas están por debajo 
de los 13Kg, considerándose modelos ultralivianos. Respecto a los precios, tres modelos se 
encuentran por debajo de los 1000 USD, aunque uno de ellos solo está disponible bajo la modalidad 
de donación. Los demás modelos oscilan entre los 2995 y 8995 USD. 
Como se mencionó anteriormente, el mecanismo de propulsión por palancas presenta ventajas 
respecto a los aros cuando el desplazamiento se realiza en terrenos abiertos e irregulares. Sin 
embargo, en los productos revisados solo dos modelos implementan este mecanismo y ambos 
tienen un peso cercano a los 20 Kg. Finalmente, puede observarse que el único modelo fabricado 
en aleaciones de magnesio es el de mayor valor comercial y tiene un peso total de 16 Kg a pesar de 
que este material se destaca por su buena relación resistencia-peso. 
2.3. Aspectos a tener en cuenta en el diseño de las sillas de ruedas manuales 
De acuerdo al diseño centrado en el usuario, el desarrollo de un producto debe partir de las 
necesidades de sus usuarios potenciales y de las condiciones del contexto en que será utilizado 
(Hassan-Montero & Ortega-Santamaría, 2009). Para el diseño de una silla de ruedas deben 
considerarse necesidades del usuario tales como un ajuste y apoyo postural apropiado, la seguridad 
al utilizarla, la durabilidad suficiente y la facilidad para maniobrarla. Desde el punto de vista del 
contexto de uso debe tenerse en cuenta las condiciones del terreno, la posibilidad de fabricarla y 
realizar mantenimiento a un precio razonable y asequible para los usuarios potenciales 
(Organización Mundial de la Salud, 2008). Para responder a estas demandas y dada la diversidad de 
las lesiones de los usuarios, la variabilidad de las medidas antropométricas y las diferencias entre 
los contextos en que se requieren utilizar, se hacen necesarias sillas de ruedas de diferentes 
modelos y tamaños. Esta diversidad en los productos debe apuntar a que las personas con movilidad 
reducida puedan participar de la mayor cantidad posible de actividades que les permitan llevar una 
vida activa y satisfactoria. 
Dichas consideraciones hacen parte de las pautas que la OMS plantea para el aprovisionamiento de 
sillas de ruedas. En estas pautas se establecen aspectos a tener en cuenta para el diseño, tales como: 
asegurar la estabilidad del usuario para evitar caídas y lesiones, evitar tamaños y pesos excesivos en 
la silla de ruedas ya que pueden causar lesiones en las extremidades superiores, garantizar la mayor 
 
17 
 
durabilidad posible y el menor númerode reparaciones necesarias, asegurar que la silla pueda 
repararse con la tecnología disponible localmente en caso de que presente una falla, entre otras 
consideraciones. 
En estas pautas también se resalta que es indispensable conocer los usos que las personas le darán 
al dispositivo, tales como: realizar desplazamientos largos por terrenos irregulares, acceder a 
edificaciones con espacios reducidos, interacción con elementos como escritorios, mesas e 
instalaciones sanitarias, condiciones climáticas a las que estará expuesta, contacto con fluidos 
corporales como sudor y orina, transporte de otros elementos en los diferentes componentes de la 
silla de ruedas, transporte de la silla de ruedas dentro de otros vehículos de transporte público o 
particular, necesidad de que otras personas levanten la silla de ruedas mientras está en uso para 
superar obstáculos o suplir la ausencia de elevadores, entre otras situaciones que se pueden 
presentar en la vida diaria del usuario y a las cuales el diseño de la silla de ruedas debe adaptarse 
(Organización Mundial de la Salud, 2008). 
Es un reto para el diseñador armonizar todos estos requerimientos en una configuración formal que 
permita responder a las necesidades de los usuarios. Los cambios en dicha configuración pueden 
afectar la fuerza requerida, el rango de movimiento (ROM) de miembros superiores, el confort y la 
estabilidad del usuario, determinando que tan fácil o difícil es desplazarse en una silla de ruedas. 
Medola et. al (2014) reúnen las conclusiones de un conjunto de estudios clínicos que ilustran 
alrededor de los efectos de las diferentes configuraciones de las sillas de ruedas sobre su facilidad 
de maniobrarlas. En términos generales, se encontró que la posición relativa de cada componente 
respecto a otros componentes y al usuario determina la mecánica, estabilidad y biomecánica de la 
propulsión manual. En la Figura 5 se muestra un esquema con los principales parámetros para 
definir esta configuración. 
Respecto al espaldar, se encontró que al ser más bajo permite mayor ROM, pero proporciona menor 
soporte y estabilidad posterior, por lo tanto, se recomienda definir la altura del espaldar entre el 
ángulo inferior de la escápula y el límite superior de la zona lumbar. Por otra parte, el 
posicionamiento de los apoyapiés influye en la presión que ejerce el asiento sobre el cuerpo, el 
confort, la estabilidad y la maniobrabilidad de la silla de ruedas. Si está en una posición más alta que 
la adecuada causará un aumento en la presión sobre las caderas. Si está en una posición más baja 
que la adecuada aumenta la presión sobre la parte anterior de los muslos, se produce un 
 
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acortamiento de los músculos gemelos y genera inestabilidad. De acuerdo a esto, dicho 
posicionamiento se deberá ajustar a las medidas específicas de cada usuario. En general, se debe 
buscar un ángulo de las rodillas de entre 90° y 120°, mientras este ángulo sea más cercano a 120° 
se obtendrá un menor tamaño de la silla y el centro de masa del usuario se moverá hacia atrás, 
generando una menor resistencia a la rodadura y mayor facilidad para girar sobre su propio eje. 
 
Figura 5. Configuración de la silla de ruedas: factores que afectan la movilidad manual. Tomado de 
Medola et al., 2014. 
Para el posicionamiento de la rueda trasera, en la medida en que su eje esté más atrás proporciona 
mayor estabilidad, pero aumenta el tamaño de la silla y permite un menor ROM, mientras que si el 
eje se sitúa más adelante permite un menor tamaño y mayor ROM, pero disminuye la estabilidad. 
De acuerdo a lo anterior se recomienda posicionar el eje de la rueda trasera lo más adelante posible 
sin comprometer la estabilidad del usuario. Respecto a la posición vertical del eje, ésta debe fijarse 
de manera tal que garantice un ángulo del codo entre 100° y 120° cuando el usuario está en posición 
neutral. Otro parámetro que afecta el posicionamiento de las ruedas traseras es el ángulo camber, 
ángulos mayores incrementan la estabilidad y maniobrabilidad, pero también el tamaño de la silla. 
Se encontró que un ángulo de 6° fue preferido por parte de los usuarios en términos de estabilidad, 
confort y maniobrabilidad. 
Las ruedas traseras juegan un papel importante en el peso del sistema y la transmisión de 
vibraciones. Ruedas más livianas permiten acelerar más fácil, generalmente las llantas neumáticas 
tienen menor peso, absorben mejor las vibraciones y tienen menor resistencia a la rodadura. Sin 
embargo, requieren de un mayor mantenimiento que las llantas sólidas. Respecto a las ruedas 
delanteras, un diámetro mayor permite superar más fácilmente los obstáculos en el camino y su 
 
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posicionamiento debe buscar acortar distancia entre ejes, de esta manera las ruedas traseras 
cargarán con la mayor parte del peso del usuario. 
Finalmente, respecto al chasis se considera que un menor peso ayuda a preservar los miembros 
superiores por lo que se debe buscar utilizar materiales livianos. Respecto al tipo de chasís, uno 
plegable facilita el transporte y proporciona mayor estabilidad, principalmente porque suelen ser 
de mayor tamaño. Por otro lado, un chasis rígido suele ser más liviano y facilita la maniobrabilidad, 
pero afecta la estabilidad del usuario. La elección del tipo de chasís dependerá de que tan activo sea 
el usuario. 
De acuerdo a la compilación que realizan los autores puede notarse que algunos parámetros de la 
configuración de la silla de ruedas pueden fijarse en el proceso de diseño, mientras que otros, como 
el posicionamiento de ciertos componentes, deben poder ajustarse a las necesidades particulares 
de cada usuario. Esto implica que el diseño debe permitir un grado de flexibilidad suficiente para 
que el usuario personalice la configuración de la silla de ruedas en la mayor medida posible 
(Rodrigues Carriel, 2015). Analizando las recomendaciones mencionadas anteriormente, puede 
definirse que para alcanzar esta flexibilidad deben poder ajustarse parámetros como la posición del 
eje de las ruedas traseras, la posición del reposapiés, la altura del espaldar y el ángulo entre el 
asiento y el espaldar. Los demás parámetros pueden fijarse teniendo en cuenta las dimensiones 
antropométricas de la población objetiva y las condiciones del contexto dónde la silla de ruedas será 
utilizada. 
 
 
 
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3. OBJETIVOS 
3.1. Objetivo general 
Diseñar el chasís de una silla de ruedas dirigida a la población rural utilizando aleaciones de 
magnesio, que potencien el mejoramiento de sus características estructurales y su usabilidad, y 
empleando prototipos funcionales para su validación. 
3.2. Objetivos específicos 
 Determinar los requerimientos de diseño de la silla de ruedas teniendo en cuenta las 
características de las aleaciones de magnesio, las necesidades de los usuarios, las condiciones 
de los terrenos irregulares y los hallazgos de la comunidad científica. 
 Desarrollar la silla de ruedas definiendo las características formales del chasís, la aleación de 
magnesio a utilizar y los componentes complementarios que respondan de la mejor manera a 
los requerimientos de diseño. 
 Validar, a través de simulaciones digitales y prototipos funcionales, las características 
estructurales del chasis y la usabilidad de la silla de ruedas obtenida, estableciendo las mejoras 
alcanzadas con el diseño propuesto. 
 
 
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4. METODOLOGÍA 
Para el desarrollo de los objetivos definidos se dividió el proyecto de investigación en tres fases 
principales, de acuerdo a como se muestra en la Figura 6. La primera fase corresponde a la búsqueda 
y análisis de información para la definición de los requerimientos de diseño de la silla de ruedas 
todoterreno, la segunda fase corresponde al diseño detallado de esta, incluyendo la construcción 
de prototipos, y la tercera fase corresponde a la validación de la usabilidad de la silla de ruedas y el 
desempeñoestructural del chasis diseñado a través de pruebas técnicas. A continuación, se describe 
de manera detallada la metodología seguida para el desarrollo de las tres fases mencionadas. 
 
Figura 6. Esquema general de la metodología del proyecto de investigación. 
4.1. Definición de requerimientos de diseño 
Para definir los parámetros que deben tenerse en cuenta al momento de diseñar la silla de ruedas 
se realizó una investigación documental teniendo en cuenta fuentes diversas. Se incluyó una 
revisión bibliográfica de publicaciones científicas y de entidades que trabajan alrededor de la 
discapacidad, la búsqueda de información comercial sobre productos existentes y las 
presentaciones disponibles de las aleaciones de magnesio. Posteriormente se realizaron entrevistas 
para documentar las opiniones de expertos y personas en situación de discapacidad que dependen 
de una silla de ruedas para su movilidad diaria. Adicionalmente, se diseñaron y fabricaron dos 
modelos de sillas de ruedas con el fin de soportar el proceso científico para la definición de algunas 
 
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de las variables de diseño como la posición de la tercera rueda con respecto a la geometría del 
chasis. 
4.1.1. Revisión bibliográfica 
En la revisión bibliográfica se realizó una búsqueda de publicaciones científicas en bases de datos 
como Science Direct, Ebsco y DOAJ, guiadas y validadas con resultados obtenidos en Scopus y Web 
of Science. También se tuvieron en cuenta trabajos de maestría y doctorado relacionados con el uso 
de las aleaciones de magnesio y el diseño de sillas de ruedas y una búsqueda de patentes de 
productos similares. Se consultaron publicaciones de entidades que trabajan alrededor de la 
discapacidad, principalmente la discapacidad motriz en miembros inferiores. Documentos y bases 
de datos de la OMS, el Ministerio de Salud y Protección Social, el Comité de Rehabilitación de 
Antioquia y la Rehabilitation Engineering and Assistive Technology Society of North America (RESNA) 
fueron tenidos en cuenta. 
4.1.2. Revisión de información comercial 
Respecto a la información comercial, se analizaron 11 modelos de sillas de ruedas todoterreno y 10 
modelos de sillas convencionales ultralivianas. De estos modelos se analizaron variables de diseño 
tales como los materiales utilizados, el peso, los mecanismos de propulsión manual, la 
compatibilidad con componentes estándar, las posibilidades de personalización y su precio de 
venta, entre otras características. En cuanto a la disponibilidad comercial de los materiales, se 
realizó una búsqueda de proveedores de aleaciones de magnesio, identificando los tipos de 
aleaciones ofertados, las características de las presentaciones comerciales de tubería, lámina y 
material de aporte para soldadura, las cantidades mínimas de pedido y el proceso de importación a 
Colombia. 
4.1.3. Entrevistas a expertos y usuarios de sillas de ruedas 
Se realizó una entrevista abierta a la experta Sara Múnera Orozco, magister en Ciencias de la 
rehabilitación de la Universidad de Pittsburgh que se desempeña como fisioterapeuta del Comité 
de Rehabilitación de Antioquia, entidad que desde 1972 lidera programas de rehabilitación e 
 
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inclusión para personas en situación de discapacidad física y motriz en la región. Múnera tiene 
amplia experiencia en la prescripción de sillas de ruedas, así como en el ajuste y mantenimiento de 
estas. Otros expertos fueron consultados durante la asistencia al II Ciclo Académico de Movilidad y 
Sedestación, evento organizado por la Universidad CES y el Comité de Rehabilitación de Antioquia, 
con el objetivo de brindar capacitación a fisioterapeutas, médicos e ingenieros, entre otros, sobre 
la evaluación y recomendación de una silla de ruedas adecuada a las necesidades de una persona 
en situación de discapacidad. 
Luego, se procedió a realizar entrevistas con usuarios permanentes de sillas de ruedas para validar 
la información encontrada en fuentes secundarias y entender la importancia relativa de las 
características de la silla de ruedas desde su punto de vista. Se realizaron entrevistas 
semiestructuradas a tres personas usuarias permanentes de sillas de ruedas, con lesiones de diversa 
naturaleza y antigüedad (entre 3 y 18 años). Se seleccionaron tres usuarios buscando tener la mayor 
cantidad posible de información con la mínima cantidad posible de usuarios. Las tres personas 
seleccionadas tenían lesiones y características antropométricas y biomecánicas diferentes, lo cual 
permitió una diversidad de información suficiente para identificar necesidades comunes, así como 
aquellas necesidades específicas que requerían un ajuste particular de su silla de ruedas. 
Las personas entrevistadas habían utilizado una silla de ruedas como su medio de movilidad 
personal principal por más de dos años y tenían autonomía suficiente para movilizarse en una silla 
de propulsión manual. Se utilizó un cuestionario guía con preguntas abiertas que indagaban 
alrededor de su percepción sobre la adecuación de su silla de ruedas en el marco de las actividades 
de la vida diaria (AVD) y sobre su nivel de satisfacción con cada uno de los componentes básicos de 
una silla de ruedas de propulsión manual. Cada entrevistado firmó un consentimiento informado y 
una autorización para el uso de fotografías y videos registrados durante las entrevistas. Los tres 
sujetos entrevistados continuaron vinculados a las posteriores etapas del proyecto, en adelante se 
denominarán como los usuarios. 
4.1.4. Pruebas con modelos funcionales 
Luego de recopilar esta información, se hizo necesaria una prueba de uso con un modelo funcional 
para definir cuál sería la posición de la rueda auxiliar. Rispin y Wee (2015) encontraron que para los 
terrenos irregulares una rueda auxiliar o rueda caster en posición delantera es mejor que dos ruedas 
 
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caster delanteras, pero no se encontraron estudios que comparen la maniobrabilidad entre una 
rueda caster delantera y una rueda caster trasera. En concordancia con lo anterior, en la revisión de 
los productos comerciales se encontraron sillas de ruedas todoterreno tanto con la rueda caster en 
posición delantera como en posición trasera. 
Al no encontrar consensos o evidencias sobre el efecto de esta posición, se optó por diseñar dos 
modelos funcionales en madera para evaluar los efectos de las dos posiciones. El diseño de estos 
dos modelos tomó como referencia la silla de ruedas Proaid E, que es un modelo de silla de ruedas 
de madera desarrollado por investigadores de la Facultad de Diseño Industrial de la Universidad 
Pontificia Bolivariana (Cadavid, Valencia-Escobar, & Gómez, 2016). Se eligió este referente por su 
facilidad de construcción, bajo costo y flexibilidad para adaptar el diseño a los requerimientos 
identificados en la revisión bibliográfica y del estado del arte. A partir de éste se obtuvieron dos 
modelos, uno con la rueda caster en posición delantera denominado modelo S1 y otro con la rueda 
caster en posición trasera denominado S2, como se puede observar en la Figura 7. Los modelos son 
completamente funcionales y aptos para la operación por parte de los usuarios. 
 
Figura 7. Modelos funcionales construidos en madera. (a) Modelo S1 con la rueda caster en posición 
delantera y (b) Modelo S2 con la rueda caster en posición trasera. 
Para evaluar el efecto de la posición de la rueda caster, se realizó un estudio de medidas repetidas 
de un factor. Un estudio de medidas repetidas consiste en realizar dos o más mediciones de una 
variable de respuesta sobre el mismo sujeto o unidad experimental, cuando es sometido a 
diferentes tratamientos o condiciones cambiantes (Gutiérrez Pulido & Vara Salazar, 2012). Este tipo 
de estudio permite llegar a conclusiones partiendo del análisis de los patrones individuales de 
 
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cambio en la variable de respuesta. Así, se logra disminuir el efecto de las fuentes de variabilidad