UPS-CT007797(1)

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UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA 
SEDE CUENCA 
CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA 
 
 
 
 
PROYECTO TÉCNICO: 
“DISEÑO, CONSTRUCCIÓN E IMPLEMENTACIÓN DE UNA SILLA 
DE RUEDAS ELÉCTRICA PLEGABLE PARA UNA PERSONA CON 
PROBLEMAS DE MOVILIDAD” 
 
 
Autores: 
Diego Martín Castanier Muñoz 
Erika Viviana Mendía Idrovo 
 
 
Tutor: 
Ing. John Calle Siguencia, MSc 
 
Cuenca, Agosto 2018 
Trabajo de titulación previo a 
la obtención del título de 
Ingeniero Mecánico e 
Ingeniera Mecánica 
 
mnbjbh 
 
2 
 
Cesión de derechos de autor 
 
Nosotros Diego Martín Castanier Muñoz con documento de identificación N° 
0302201173 y Erika Viviana Mendía Idrovo con documento de identificación N° 
0302537782, manifestamos nuestra voluntad y cedemos a la Universidad 
Politécnica Salesiana la titularidad sobre los derechos patrimoniales en virtud de 
que somos los autores del trabajo titulado: “ DISEÑO, CONSTRUCCIÓN E 
IMPLEMENTACIÓN DE UNA SILLA DE RUEDAS ELÉCTRICA PLEGABLE 
PARA UNA PERSONA CON PROBLEMAS DE MOVILIDAD ”, mismo que se ha 
desarrollado para optar por el título de Ingeniero Mecánico, en la Universidad 
Politécnica Salesiana, quedando la Universidad facultada para ejercer 
plenamente los derechos cedidos posteriormente. 
 
En aplicación a lo determinado en la Ley de Propiedad Intelectual, en nuestra 
condición de autores nos reservamos los derechos morales de la obra antes 
citada. En concordancia, suscribimos este documento en el momento que 
hacemos entrega del trabajo final en formato impreso y digital a la Biblioteca de 
la Universidad Politécnica Salesiana. 
 
Cuenca, Agosto del 2018 
 
 
 
 
 _____________________ _____________________ 
Diego Castanier Muñoz Erika Viviana Mendía Idrovo 
CI: 0302201173 CI: 0302537782 
 
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Certificación 
 
Declaro que bajo mi “tutoría” fue desarrollado el trabajo de titulación modalidad 
proyecto técnico: “DISEÑO, CONSTRUCCIÓN E IMPLEMENTACIÓN DE UNA 
SILLA DE RUEDAS ELÉCTRICA PLEGABLE PARA UNA PERSONA CON 
PROBLEMAS DE MOVILIDAD”, realizado por Diego Martín Castanier Muñoz y 
Erika Viviana Mendía Idrovo, obteniendo el Proyecto Técnico, que cumple con 
todos los requisitos estipulados por la Universidad Politécnica Salesiana. 
 
Cuenca, Agosto del 2018 
 
 
 
 
 
 
 
Ing. John Calle Siguencia , Msc. 
CI: 0102118213 
 
 
 
 
 
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Declaratoria de responsabilidad 
 
Nosotros Diego Martín Castanier Muñoz con CI: 0302201173 y Erika Viviana 
Mendía Idrovo con CI: 0302537782 autores del trabajo de titulación “DISEÑO, 
CONSTRUCCIÓN E IMPLEMENTACIÓN DE UNA SILLA DE RUEDAS 
ELÉCTRICA PLEGABLE PARA UNA PERSONA CON PROBLEMAS DE 
MOVILIDAD”, certificamos que el total contenido del proyecto técnico, es de 
nuestra exclusiva responsabilidad y autoría. 
 
 
 
Cuenca, Agosto del 2018 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 _____________________ _____________________ 
Diego Castanier Muñoz Erika Viviana Mendía Idrovo 
CI: 0302201173 CI: 0302537782 
 
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Dedicatoria 
A Dios, porque ha guiado mi vida y me ha levantado en todo momento. 
A mi hija la luz de mi vida, simplemente lo mejor que tengo. 
A mi padre, mi orgullo que me ha enseñado a esforzarme para conseguir lo que yo me 
proponga. 
A mi madre quien desde que comencé mi carrera me ha apoyado siempre, por su 
amor, sacrificio y dedicación hacia mí. 
A mi esposo y su madre quienes con su amor y apoyo me han ayudado a seguir 
adelante en todo momento. 
A mis hermanas y hermano, familiares, que han creído en mí siempre. 
Gracias a todos ustedes hoy he conseguido uno de los sueños más importantes en mi 
vida, agradezco a Dios por tenerlos. 
ERIKA. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Agradecimientos 
 
Agradezco principalmente a Dios, por haberme convertido en la persona que 
soy ahora, por cada una de las personas que forman parte de mi vida, por cada 
obstáculo que me ayudado a superar para poder conseguir mi sueño tan 
anhelado. 
A lo largo de mi carrera universitaria y de mi vida han llegado personas 
maravillosas y que gracias a cada una de ellas he podido salir adelante, mi hija 
y mi esposo que son lo más importante en mi vida, mis padres mi orgullo las 
personas que desde un inicio me apoyaron incondicionalmente, mis hermanas y 
mi hermanito espero poder ser un ejemplo en su vida, la mamá de mi esposo 
quien ha sabido ser un gran apoyo, a mi compañera; me llevo cada uno de los 
momentos compartidos en las aulas de la universidad, y a todas aquellas 
personas que confiaron en mí y me ayudaron en los momentos difíciles. 
Al grupo de Bienestar estudiantil por el apoyo brindado a lo largo del desarrollo 
del proyecto de titulación. 
A mi tutor el Ing. John Calle que confió en mi para realizar el presente proyecto, 
y por apoyarme durante todo el proceso. 
Erika. 
 
 
 
 
 
 
 
 
7 
 
Dedicatoria 
A Sebastián y Martina. 
Diego. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
8 
 
RESUMEN 
El presente trabajo muestra el diseño, construcción e implementación de una 
silla de ruedas eléctrica plegable para una persona con problemas de movilidad, 
con la finalidad de obtener un prototipo con características similares a otras sillas 
existentes en el mercado. Inicialmente se detalla la situación médica de pacientes 
con discapacidad motriz identificando cada una de las causas y consecuencias, 
además se realiza un análisis de las sillas de ruedas, sus componentes y los 
diferentes dispositivos que se han venido desarrollando en la última década, 
luego se presentan las sillas de ruedas eléctricas plegables comerciales, con sus 
características más relevantes. 
Una vez identificados los problemas se procede al diseño del dispositivo el mismo 
que debe cumplir con ciertas características técnicas y mecánicas, debe ser 
ergonómico y funcional; el diseño se realiza en base a la antropometría de un 
paciente en particular, del cual se toman los datos que servirán para calcular cada 
una de las partes que conforma la silla de ruedas. 
Para el diseño y la simulación se utilizan los programas Auto Cad e Inventor 
profesional, los mismos que permiten una caracterización de los elementos 
sometidos a las diferentes condiciones mecánicas y permiten una toma adecuada 
de decisiones sobre el tipo de material y las dimensiones de los componentes en 
análisis. 
Se presenta un diagrama de procesos en los que se detalla claramente las fases 
de construcción y ensamblaje de la silla de ruedas eléctrica plegable, la misma 
que se realiza en los laboratorios de la Universidad Politécnica Salesiana 
consiguiendo un prototipo que cumple con las características técnicas y 
mecánicas determinadas y garantizan a la persona una movilidad segura y 
eficiente, además el peso del equipo se encuentra entre el rango de las sillas 
eléctricas comerciales que existen en la actualidad. 
Finalmente se presenta un análisis económico del costo de la silla de ruedas, en 
cual se observa que el costo de la misma se encuentra entre los valores de sillas 
9 
 
de ruedas eléctricas comerciales en otros países por lo que si consideramos el 
valor de la importación la silla diseñada presenta una ventaja en cuanto al precio 
Palabras claves: antropometría, marcha humana, problemas de movilidad, silla 
de ruedas plegable. 
10 
 
ABSTRACT 
 
The present work shows the design, construction and implementation of a 
foldable electric wheelchair for a person with mobility problems, in order to obtain 
a prototype with characteristics similar to other existing chairs in the market. 
Initially the medicalsituation of patients with motor disability is identified, 
identifying each of the causes and consequences, as well as a chronological 
analysis of the different types of wheelchairs that have been developed in the last 
decade, then the wheelchairs are presented commercial folding electric, with its 
most relevant characteristics. 
Once the problems have been identified, the device must be designed, which 
must comply with certain technical and mechanical characteristics, must be 
ergonomic and functional; the design is made based on the anthropometry of a 
particular patient, from which the data that will serve to calculate each of the parts 
that make up the wheelchair are taken. 
For the design and simulation, the Auto Cad and Professional Inventor programs 
are used, which allow a characterization of the elements submitted to the different 
mechanical demands and allow an adequate decision making on the type of 
material and the dimensions of the components in analysis. 
A process diagram is presented in which the construction and assembly process 
of the foldable electric wheelchair is clearly detailed, which is done in the 
laboratories of the Salesian Polytechnic University obtaining a prototype that 
meets the technical and mechanical characteristics determined and guarantee 
the person a safe and efficient mobility, in addition the weight of the equipment is 
among the range of commercial electric chairs that exist today. 
Finally, an economic analysis of the cost of the wheelchair is presented, in which 
it is observed that the cost of the wheelchair is among the values of electric 
wheelchairs in other countries, so the value of the importation of the designed 
chair presents an advantage in terms of price 
Keywords: anthropometry, human walking, mobility problems, folding 
wheelchair. 
11 
 
Índice 
DISEÑO, CONSTRUCCIÓN E IMPLEMENTACIÓN DE UNA SILLA DE 
RUEDAS ELÉCTRICA PLEGABLE PARA UNA PERSONA CON PROBLEMAS 
DE MOVILIDAD ................................................................................................ 18 
1. Introducción ................................................................................................ 18 
2. Problema .................................................................................................... 19 
2.1 Antecedentes .......................................................................................... 19 
2.2 Importancia y alcances ........................................................................... 20 
2.3 Delimitación ............................................................................................ 20 
3. Objetivos .................................................................................................... 21 
3.1 Objetivo General ..................................................................................... 21 
3.2 Objetivos Específicos .............................................................................. 21 
4. Marco teórico referencial (estado del arte) ................................................. 21 
4.1 La marcha humana y sus patologías ...................................................... 22 
4.2 Discapacidades ....................................................................................... 23 
4.3 Las sillas de ruedas ................................................................................ 26 
4.3.1 Tipos de sillas de ruedas ..................................................................... 26 
4.3.2 Componentes de una silla de ruedas .................................................. 27 
4.4 Antropometría de las personas en sillas de ruedas. ................................... 31 
4.5 Análisis cronológico del desarrollo de sillas de ruedas plegables ........... 31 
4.5.1 Silla de ruedas accionada eléctricamente ............................................ 31 
4.5.2 Silla de ruedas motorizado .................................................................. 33 
4.5.3 Silla de ruedas eléctrica plegable ........... ¡Error! Marcador no definido. 
4.5.4 Silla de ruedas que sube y baja escaleras........................................... 35 
4.5.5 Silla de ruedas eléctrica plegable ........................................................ 35 
4.5.6 Silla de ruedas eléctrica plegable “KITTOS” ........................................ 36 
4.5.7 Silla de ruedas eléctrica plegable “D09” .............................................. 37 
4.5.8 Silla de ruedas eléctrica plegable “D05” .............................................. 38 
4.5.9 Silla de ruedas eléctrica plegable “E-Throne Golden motor” ............... 39 
4.5.10 Silla de ruedas eléctrica plegable “Libercar Mistral” ......................... 40 
12 
 
5. Marco Metodológico ...................................... ¡Error! Marcador no definido. 
5.1 Diseño estructural de silla de ruedas eléctrica plegable ......................... 43 
5.1.1 Reposabrazos ...................................................................................... 48 
5.1.2 Elemento de acople entre el reposabrazos y el espaldar .................... 58 
5.1.3 Espaldar ............................................................................................... 68 
5.1.4 Asiento ................................................................................................. 77 
5.1.5 Chasis .................................................................................................. 83 
5.2 Consideraciones uniones de soldadura tope ........................................ 103 
5.3 Accesorios ............................................................................................ 104 
5.4 Análisis cinemático del proceso de plegado ......................................... 104 
5.5 Simulación en Autodesk Inventor 2018 ................................................. 105 
5.6 Proceso de construcción de la silla de ruedas eléctrica plegable. ........ 111 
6. Análisis de resultados .............................................................................. 116 
7. Análisis de precios unitarios ..................................................................... 118 
8. Conclusiones ............................................................................................ 125 
9. Referencias bibliográficas ........................................................................ 126 
ANEXOS ......................................................................................................... 129 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
13 
 
Índice de figuras 
Figura 1.1) Hiperlordosis lumbar. 2) Vista lateral normal .................................. 23 
Figura 2. Columna Vertebral. ............................................................................ 24 
Figura 3. Estructura de montaje para una silla de ruedas accionada 
eléctricamente.. ................................................................................................. 32 
Figura 4. Silla de ruedas motorizados. .............................................................. 33 
Figura 5. Silla de ruedas eléctrica plegable ...................................................... 34 
Figura 6. Silla de ruedas que sube y baja escaleras. ........................................ 35 
Figura 7. Silla de ruedas eléctrica plegable. ..................................................... 36 
Figura 8. Silla de ruedas eléctrica plegable KITTOS ........................................ 37 
Figura 9. Silla de ruedas eléctrica plegable D09 ............................................... 38 
Figura 10. Silla de ruedas eléctrica plegable D05.. ........................................... 39 
Figura 11. Silla de ruedas eléctrica plegable Golden Motor e-Throne. ............. 40 
Figura 12. Dimensiones de la silla de ruedas eléctrica plegable Golden Motor e-
Throne. ............................................................................................................. 40 
Figura13. Silla de ruedas eléctrica plegable Libercar Mistral. .......................... 41 
Figura 14. Esquema de fabricación de la silla de ruedas eléctrica plegable. .... 42 
Figura 15. Representación de las partes de la silla de ruedas ......................... 44 
Figura 16. Representación del reposabrazos ................................................... 49 
Figura 17. Diagrama de cuerpo libre del reposabrazos .................................... 49 
Figura 18. Diagrama del cortante del reposabrazos ......................................... 52 
Figura 19. Diagrama del momento flector del reposabrazos. ........................... 52 
Figura 20. Grafica de la curva elástica del reposabrazos ................................. 56 
Figura 21. Representación del pasador A ......................................................... 57 
Figura 22. Diagrama de cuerpo libre del pasador A .......................................... 57 
14 
 
Figura 23 . Representación del elemento de acople entre el espaldar y 
reposabrazos .................................................................................................... 58 
Figura 24. Diagrama de cuerpo libre del elemento de acople ente el 
reposabrazos y el espaldar ............................................................................... 59 
Figura 25. Diagrama de cuerpo libre del elemento de acople entre el 
reposabrazos y el espaldar ............................................................................... 60 
Figura 26. Diagrama del cortante en la zona de apoyo del reposabrazos en 
elemento de acople del reposabrazos y el espaldar ......................................... 62 
Figura 27. Diagrama del momento flector en la zona de apoyo del reposabrazos 
en elemento de acople del reposabrazos y el espaldar .................................... 62 
Figura 28. . Representación de los tornillos de sujeción para el elemento de 
acople entre el reposabrazos y el espaldar ...................................................... 63 
Figura 29. Diagrama de cuerpo libre del elemento de acople del reposabrazos y 
el espaldar ........................................................................................................ 64 
Figura 30. Diagrama de cuerpo libre del tornillo C ............................................ 66 
Figura 31. Diagrama de cuerpo libre del tornillo D. ........................................... 67 
Figura 32. Representación del espaldar ........................................................... 69 
Figura 33. Diagrama de cuerpo libre del espaldar ............................................ 70 
Figura 34. Diagrama del cortante del espaldar ................................................. 73 
Figura 35. Diagrama del momento flector del espaldar .................................... 73 
Ilustración 36. Representación del pasador E .................................................. 75 
Ilustración 37. Diagrama de cuerpo libre del pasador E ................................... 76 
Figura 38. Representación del asiento ............................................................ 77 
Figura 39. Diagrama de cuerpo libre del asiento .............................................. 77 
Figura 40. Diagrama de cuerpo libre del asiento .............................................. 78 
Figura 41. Diagrama del cortante del asiento. .................................................. 79 
15 
 
Figura 42. Diagrama del momento flector del asiento ....................................... 79 
Figura 43. Gráfica de la deflexión del asiento. .................................................. 81 
Figura 44. Representación del pasador G ........................................................ 82 
Figura 45. Diagrama de cuerpo libre del pasador G ......................................... 82 
Figura 46. Representación del chasis ............................................................... 83 
Figura 47. Representación del elemento deslizante. ........................................ 83 
Figura 48. Representación del pasador F del elemento deslizante .................. 84 
Figura 49. Diagrama de cuerpo libre del elemento deslizante .......................... 84 
Figura 50. Diagrama de cuerpo libre del elemento deslizante .......................... 85 
Figura 51. Representación del soporte lateral .................................................. 87 
Figura 52. Diagrama de cuerpo libre del soporte lateral ................................... 88 
Figura 53. Diagrama del esfuerzo cortante del soporte lateral ......................... 91 
Figura 54. Diagrama del momento flector del soporte lateral ........................... 92 
Figura 55. Sección transversal del perfil rectangular. ....................................... 93 
Figura 56. Representación del tubo soporte de la batería. ............................... 94 
Figura 57. Diagrama de cuerpo libre del soporte de la batería ......................... 95 
Figura 58. Diagrama del tubo soporte de la batería .......................................... 97 
Figura 59. Diagrama del momento flector del tubo soporte de la batería. ........ 97 
Figura 60. Representación de la pata delantera ............................................... 99 
Figura 61. Diagrama de cuerpo libre de la pata delantera .............................. 100 
Figura 62. Representación del reposapiés ..................................................... 102 
Figura 63. Diagrama de cuerpo libre del reposapiés ...................................... 102 
Figura 64. Diagrama cinemático del proceso de plegado de la silla de rueda. 104 
Figura 65. Representación del proceso de plegado de la silla ........................ 105 
16 
 
Figura 66. Propiedades del Aluminio 6063 T5 ................................................ 106 
Figura 67. Propiedades de la resina Tough .................................................... 107 
Figura 68. Representación de las cargas que aplican sobre la estructura. ..... 108 
Figura 69. Resultados de las tensiones de Von Mises. .................................. 108 
Figura 70. Resultados de desplazamiento ..................................................... 109 
Figura 71. Resultados de coeficiente de seguridad. ....................................... 110 
Figura 72. Diagrama del proceso de la construcción del prototipo. ................ 111 
Figura 73. Diagrama del proceso de construcción del chasis. ........................ 112 
Figura 74. Diagrama del proceso de construcción de los soportes laterales 
ruedas posteriores .......................................................................................... 113 
Figura 75. Diagrama del proceso de construcción de los soportes frontales. . 113 
Figura 76. Diagrama del proceso de construcción del asiento, espaldar y apoyo 
deslizante. ....................................................................................................... 114 
Figura 77. Diagrama del proceso de construcción del reposabrazos. ............ 115 
Figura 78. Diagrama del proceso de construcción del sistema de control. .... 115 
Figura 79. Silla de ruedas eléctrica plegable. ................................................. 116 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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file:///D:/TESIS%20310818%20(Autoguardado).docx%23_Toc523752652
file:///D:/TESIS%20310818%20(Autoguardado).docx%23_Toc523752653
file:///D:/TESIS%20310818%20(Autoguardado).docx%23_Toc523752654
file:///D:/TESIS%20310818%20(Autoguardado).docx%23_Toc523752654
17 
 
Índice de tablas 
Tabla 1. Propiedades de los materiales para sillas de ruedas. ......................... 28 
Tabla 2. Características de los motores. ........................................................... 30 
Tabla 3. Especificación técnica de la silla de ruedas eléctrica plegable KITTOS.
 ..........................................................................................................................37 
Tabla 4. Especificación técnica de la silla de ruedas eléctrica plegable D09 .... 38 
Tabla 5. Especificación técnica de la silla de ruedas eléctrica plegable D05 .... 39 
Tabla 6. Especificación técnica de la silla de ruedas eléctrica plegable E-
Throne. ............................................................................................................. 41 
Tabla 7. Propiedades de algunas figuras geométricas ..................................... 47 
Tabla 8. Chasis ............................................................................................... 119 
Tabla 9. Soportes laterales de las ruedas posteriores .................................... 120 
Tabla 10. Soportes frontales de las ruedas delanteras ................................... 121 
Tabla 11. Asiento espaldar y apoyo deslizantes ............................................. 122 
Tabla 12. Reposabrazos ................................................................................. 123 
Tabla 13. Sistema de control .......................................................................... 124 
Tabla 14. Costo total ....................................................................................... 125 
 
 
 
 
18 
 
DISEÑO, CONSTRUCCIÓN E IMPLEMENTACIÓN DE UNA SILLA 
DE RUEDAS ELÉCTRICA PLEGABLE PARA UNA PERSONA 
CON PROBLEMAS DE MOVILIDAD 
1. Introducción 
En la actualidad son muchas las personas que padecen de algún tipo de 
discapacidad, entre ellas se tienen las personas con movilidad reducida las 
mismas que dependen de dispositivos para poder movilizarse. Las sillas de 
ruedas convencionales o motorizadas se diseñaron en base a las necesidades y 
características de las personas, con la finalidad de otorgar una mayor seguridad 
e independencia en su vida cotidiana. 
En la Universidad Politécnica Salesiana los principios de equidad e inclusión 
se cumplen a cabalidad, es por esto que se vela por el cuidado y el desarrollo 
integral de los miembros de la comunidad universitaria. Con lo antes indicado el 
proyecto está fundamentado en el diseño y construcción de una silla de ruedas 
para mejorar la seguridad y la capacidad de movilidad de una persona de sexo 
femenino que trabaja en la institución, la misma que no puede movilizarse por sí 
sola para realizar sus actividades cotidianas además es susceptible a sufrir 
accidentes que podrían causar graves daños a su integridad física. 
Inicialmente se describe la situación médica que presenta la persona, para 
identificar cuáles son las condiciones de movilidad que presentan dificultad 
durante su vida cotidiana, además, se detalla cada uno de los resultados 
otorgados por médicos especialistas sobre el tema. Una vez identificados los 
problemas se procede al diseño del dispositivo el mismo que debe cumplir con 
características técnicas y mecánicas; el diseño se basa en la antropometría de la 
persona y una revisión bibliográfica de diferentes dispositivos con características 
similares. Posteriormente se desarrollan los cálculos de resistencia sobre la 
estructura, y la elección de los diferentes materiales que serán utilizados en la 
construcción de la silla, estos serán simulados en softwares de ingeniería para 
garantizar que la silla soporte las cargas definidas. 
19 
 
Se procede a la construcción del prototipo en base a todo el análisis 
mencionado anteriormente, para así obtener una silla de ruedas ergonómica, 
estética y que cumple con las características definidas para la persona en 
mención. Finalmente se indica un análisis económico financiero basado en todo 
el proceso de construcción. 
2. Problema 
2.1 Antecedentes 
En el Ecuador según las estadísticas presentadas por el Consejo Nacional 
para la Igualdad de Discapacidades (CONADIS) son 196.076 las personas con 
discapacidad física representando el 47.19% de las discapacidades presentes en 
el país. Si bien es cierto en el Ecuador el MIES (Ministerio de Inclusión 
Económica y Social) presta ayuda a personas con discapacidad física que se 
encuentran en condiciones de extrema pobreza según la CONADIS son 9.382 
las personas que reciben este tipo de ayuda, bajo ciertas condiciones [1]. 
En la actualidad los avances tecnológicos han permitido fabricar todo tipo de 
sillas de ruedas, cada una con características diferentes, entre ellas: ayudar al 
desplazamiento de las personas con problemas de movilidad a través de un 
sistema de control de dirección, un peso ligero y la capacidad de plegado la 
misma que permite transportar los dispositivos en cualquier vehículo de manera 
fácil y segura, sin embargo, este tipo de sillas no se comercializan fácilmente en 
el Ecuador, ya que no se cuenta con la tecnología adecuada para la fabricación 
de los diversos mecanismos y partes que conforman la silla de ruedas, es por 
ello que las personas optan por adquirir estos dispositivos desde otros países, 
aunque el costo de la silla de ruedas incluido el costo de importación es elevado 
El dispositivo está dirigido a una persona de sexo femenino que trabaja en la 
Universidad Politécnica Salesiana, la misma que presenta una marcha 
dependiente de bastón y de una tercera persona; esto debido a un accidente a 
los 6 años de edad, que provocó una parálisis de miembros inferiores, y una 
sensibilidad abolida en ambas extremidades, causándole una intensa rigidez de 
caderas, rodillas y tobillos. Según el examen físico realizado por un médico 
20 
 
fisiatra rehabilitador, la persona presenta una marcha deficitaria debida una 
hipertonía y espasticidad severa en los miembros inferiores; además de 
presentar una severa hiperdorlosis lumbar y una escoliosis dorsolumbar severa 
de concavidad izquierda. 
2.2 Importancia y alcances 
En la presente investigación se diseña y construye una silla de ruedas 
eléctrica plegable para beneficiar a la persona antes citada, la misma que carece 
de movilidad autónoma, también, se pueden beneficiar de este prototipo 
instituciones y organizaciones que trabajan con personas que presentan esta 
situación médica pues el equipo desarrollado podrá ser replicable con las 
variaciones requeridas en función de las condiciones de los pacientes. Además, 
la silla de ruedas motorizada plegable, ofrecerá mayor independencia ya que 
puede ser transportada con mayor facilidad en vehículos. 
Por otra parte, en la actualidad adquirir uno de estos dispositivos resulta muy 
costoso, por lo que se pretende conseguir un dispositivo económico con relación 
a otros existentes en el mercado, ya que este será manufacturado con materiales 
y tecnologías existentes en el mercado ecuatoriano y con la incorporación de 
algunos componentes importados, lo que beneficiará de manera indirecta en el 
desarrollo económico e industrial del país. 
2.3 Delimitación 
El proyecto se desarrollará en la provincia del Azuay, cantón Cuenca en los 
laboratorios de la Universidad Politécnica Salesiana, que cuenta con equipos 
necesarios para la construcción del dispositivo como: impresoras 3D, CNC y 
maquinaria convencional. Para el desarrollo del diseño del prototipo se cuenta 
con la colaboración de los miembros del grupo de Investigación de Ingeniería 
Biomédica de la Universidad Politécnica Salesiana y estudiantes de la carrera de 
Ingeniería Mecánica, con los conocimientos necesarios para el diseño, 
construcción e implementación del dispositivo. 
21 
 
3. Objetivos 
3.1 Objetivo General 
Diseñar, construir e implementar una silla de ruedas eléctrica plegable para 
una persona que presenta problemas de movilidad considerando su condición 
médica y antropometría de tal manera que favorezca su movilidad en un 
dispositivo estético y ergonómico. 
3.2 Objetivos Específicos 
 Analizar el diagnóstico médico e identificar cuáles son las restricciones de 
movilidad que presenta la paciente para la cual está destinado el dispositivo. 
 Diseñar una silla de ruedas eléctrica plegable bajo lascondiciones médicas, 
grado de movilidad y antropometría de la paciente. 
 Construir una silla de ruedas eléctrica plegable con parámetros establecidos 
de tal manera que cumpla las condiciones de eficiencia, estética y ergonomía. 
 Realizar pruebas de funcionamiento para desarrollar mejoras en función de la 
implementación del dispositivo. 
 Realizar un análisis técnico financiero. 
4. Marco teórico referencial (estado del arte) 
Este punto inicialmente analiza que es una discapacidad, los tipos más 
frecuentes sus causas y consecuencias. También se abordará el tema de la 
marcha humana, ya que es una de las características más importantes en la 
paciente; en base a esto se desarrollan diversas patologías las mismas que se 
mencionan también. 
Posteriormente se presenta una breve reseña histórica sobre la silla de ruedas, 
sus componentes y un análisis cronológico de sillas de ruedas eléctricas 
plegables, donde se describen los diferentes mecanismos, características y 
funciones de las mismas; este aspecto es fundamental para proceder con el 
diseño del dispositivo. 
Finalmente se presentan características de sillas de ruedas eléctricas 
comerciales que se encuentran en el mercado actual, esto con la finalidad de 
22 
 
establecer los parámetros necesarios para diseñar un dispositivo con 
características similares. 
4.1 La marcha humana y sus patologías 
Es un proceso de movimiento que experimenta el cuerpo humano en posición 
erguida, se mueve hacia adelante, siendo su peso soportado alternativamente 
por ambas piernas. Mientras el cuerpo se desplaza sobre una pierna (soporte), 
la otra se balancea hacia adelante. Uno de los pies se encuentra siempre en el 
suelo y, en el periodo de transferencia del peso del cuerpo, existe un intervalo de 
tiempo en el cual ambos pies descansan sobre el suelo, al aumentar la velocidad 
los periodos de apoyo bipodal se reducen progresivamente, en relación con el 
ciclo de la marcha hasta que el sujeto comienza a correr, por lo que habrá un 
instante en que ambos pies se encuentren en el aire [2]. 
Existen diferentes causantes de patologías, que dependen de su etiología, de la 
zona anatómica afectada, de la fase de la marcha, etc. Estas alteraciones se 
pueden clasificar: 
a) Deformidad.- se da cuando los tejidos no permiten una movilidad suficiente 
para adoptar posturas y rangos de movimiento fisiológicos durante la 
marcha. La contractura y la retracción suelen ser las causas más 
habituales [2]. 
b) Debilidad muscular.- puede ser debida a una atrofia muscular, lesiones 
neurológicas y a miopatías [2]. 
c) Dolor.- la causa de este padecimiento durante la traslación corresponde a 
una tracción tisular. El paciente buscara posturas protectoras del dolor [2]. 
d) Control neurológico deficitario.- aparece cuando existen patologías a nivel 
del sistema nervioso central o periférico, se pueden producir alteraciones 
básicas en diferentes combinaciones y con intensidad variable. Estas 
alteraciones son: 
 Espasticidad 
 Alteraciones de la coordinación 
 Patrones reflejos primitivos del aparato locomotor. 
23 
 
 Alteraciones de la secuencia de actuación muscula 
 Alteraciones de la propiocepción. 
La espasticidad un trastorno motor caracterizado por un aumento dependiente de 
velocidad en el reflejo de estiramiento muscular, con movimientos exagerados de 
los tendones acompañados de hiperreflexia e hipertonía debido a la 
hiperexcitabilidad neuronal siendo uno de los signos del síndrome de neurona 
motora superior” [3]. Además de presentar una severa hiperdorlosis lumbar y una 
escoliosis dorsolumbar severa de concavidad izquierda. 
 
Figura 1.1) Hiperlordosis lumbar. 2) Vista lateral normal Fuente.[4]. 
4.2 Discapacidades 
La discapacidad o incapacidad hace referencia a la condición que presentan 
las personas de usar eficazmente las piernas, los brazos y el tronco debido a 
diferentes deficiencias ya sea físicas, intelectuales, sensoriales debido a 
diferentes causas. La misma que impide a la persona desarrollar actividades en 
su vida y con la sociedad [5]. 
Posibles causantes de discapacidad o atrofia: 
 Amputaciones. - una lesión traumática, cortes, quemaduras o algunas 
enfermedades (cáncer, diabetes, etc.) que requieren de una intervención 
quirúrgica, trae como consecuencia la pérdida de una extremidad [6]. 
 
 Afectación de la columna vertebral. - Una lesión medular (LM) es un 
proceso patológico que produce alteraciones de la función motora, sensitiva 
24 
 
o autónoma con diversas consecuencias psicosociales para la persona y su 
familia, siendo así generadora de importantes procesos de discapacidad. La 
medula espinal consiste en nervios que conectan el cerebro a los nervios del 
cuerpo, y pueden clasificarse de acuerdo con la funcionalidad clínica del 
paciente como cervicales (C1 a C8), torácicas altas (T1 a T6), torácicas 
bajas (T7 a T12), lumbosacras (L1 a S1) y del cono medular (sacro 
coccígeas), como se puede observar en la figura 2. [7] 
 
Figura 2. Columna Vertebral. Fuente: [7] 
El nivel de la lesión de médula espinal hace referencia a cuanto más ‘’alta’’ 
es la lesión de la medula espinal mayor será el área afectada, como en el 
caso de las personas que se lesionan en T10 la 10ma vértebra torácica que 
se encuentra en la parte inferior media de la espalda, lo que ocasiona perder 
la movilidad en las piernas, pero sin embargo no afecta los brazos. Una 
mujer con una lesión c4 a nivel de la cuarta vértebra cervical que se 
encuentra en medio cuello puede perder el uso de las piernas y brazos. Una 
lesión en la medula espinal trae consecuencias como hiperreflexia e 
hipertonía [7]. 
25 
 
 
 Enfermedades degenerativas. - La Esclerosis Múltiple (EM) es una 
enfermedad degenerativa crónica del Sistema Nervioso Central (SNC), que 
puede afectar al cerebro y/o la médula espinal, más frecuente en personas 
adultas jóvenes. Se trata de una afección desmielinizante, es decir, hace que 
desaparezca la mielina en múltiples zonas del cerebro y/o la médula 
espinal, dejando, en ocasiones, cicatrices, denominadas, placas de 
desmielinización. En la EM, las cicatrices son zonas endurecidas que 
aparecen en diferentes momentos y en distintas áreas del SNC. El 
significado literal de la EM hace referencia al endurecimiento de las 
cicatrices ( skerós significa" endurecmiento patológico" y osis, "enfermedad") 
y a la aparición episódica de síntomas muy variados (múltiple) [8]. 
La mayoría de los pacientes con esclerosis múltiple experimentan debilidad 
muscular en las extremidades y dificultad con la coordinación y el equilibrio 
en algún momento en el curso de la enfermedad. Estos síntomas pueden ser 
suficientemente severos como para crear dificultad al andar o incluso al 
ponerse de pie. En los peores casos, la esclerosis múltiple puede producir 
una parálisis parcial o total. La espasticidad, aumento involuntario del tono 
muscular que conduce a rigidez y espasmos es común, al igual que la fatiga. 
La fatiga puede ser desencadenada por un esfuerzo físico excesivo y mejorar 
con el descanso, o puede adquirir la forma de un cansancio constante y 
persistente [9]. Es importante saber que la EM no es una enfermedad 
contagiosa, hereditaria, ni mortal. La duración de la vida no se ve alterada, 
significativamente, por esta enfermedad, aunque sí se produce deterioro 
importante de la calidad de vida 
 
 Parálisis cerebral. - Es una anomalía provocada por el desarrollo defectuoso 
o lesión del cerebro, el mismo que puede afectar al control motor, al tono, al 
movimiento y a la postura. La lesión cerebral se puede desarrollar después 
del parto en la mayoría de los casos de parálisis cerebral se debe a una anoxia 
cerebral (insuficiente aporte de oxígeno a las células), aunque también se 
26 
 
debe a otras causas como infecciones, accidentes cerebrovasculares otraumatismos craneoencefálicos [6]. 
El diseño de dispositivos para ayudar a personas con discapacidad se ha 
convertido en un tema de gran interés para universidades, empresas privadas y 
para todas aquellas personas interesadas en diseñar, fabricar y mejorar 
dispositivos que permiten reducir las limitaciones de personas con cualquier tipo 
de discapacidad [10]. Sin embargo, existe un alto porcentaje de personas que 
sufren de discapacidad física, el transporte de este tipo de personas requiere del 
traslado de todo el peso del paciente, es por ello que las sillas de ruedas se han 
convertido en un tema de investigación importante a nivel mundial. 
4.3 Las sillas de ruedas 
La silla de ruedas es un dispositivo de adaptación física el cual consta mínimo 
de tres ruedas aunque la mayoría tiene cuatro, fue diseñada para facilitar la 
movilidad de las personas con problemas de locomoción y movilidad reducida 
[11], [12]. Según registros históricos la primera representación gráfica de una silla 
de ruedas data del año 525 AC, donde se muestra un sillón con tres ruedas a ser 
impulsado por una persona [13], pero no es hasta el año 1783 donde John 
Dawson fabrica la primera silla de ruedas convencional [13]. Posteriormente en 
el año 1916 se desarrolló en Londres el primero modelo de una silla de ruedas 
motorizada, a partir de esa fecha se han venido realizando cambios en base a 
las necesidades de las personas, en el año 1932 el Ingeniero Harry Jennigs 
construye la primera silla plegable [13], la misma que se ha venido desarrollando 
hasta los modelos conocidos en la actualidad. 
4.3.1 Tipos de sillas de ruedas 
Existen dos tipos de sillas de ruedas, que son: 
 Manuales.- El funcionamiento de esta silla de ruedas se basa en que la 
persona haga girar las ruedas posteriores, para así lograr un 
desplazamiento [12]. Se han fabricado de dos formas rígidas y plegables 
para ahorrar espacio y poder ser trasladadas, estos modelos se han 
27 
 
fabricado en materiales ligeros con la finalidad de otorgarle una mayor vida 
útil y sobretodo ligereza [5]. 
 Eléctricas. - este tipo de sillas son impulsadas por motores que son 
accionadas por baterías, la persona controla la silla por medio de un 
joystick el mismo que dependiendo del tipo de silla puede configurar la 
velocidad, la posición del respaldo, asiento, etc. Este tipo de sillas 
depende de las características del paciente. [5] 
4.3.2 Componentes de una silla de ruedas 
Existen diferentes elementos que componen una silla de ruedas, estos van a 
depender de las necesidades de los pacientes. Sin embargo es importante 
conocer cuáles son los elementos más comunes utilizados en el diseño de una 
silla de ruedas convencional [10]. 
a. Chasis. - se define como el bastidor donde van colocadas las piezas o 
accesorios que conforman la silla de ruedas, existen chasis rígidos y 
plegables. Los rígidos se caracterizan por ser livianos económicos, gran 
duración; los plegables sirven para reducir espacio sin embargo se requiere 
de una mayor potencia para poder transportarlos [14]. 
Los materiales más utilizados para la fabricación de una silla de ruedas se 
pueden observar en la tabla 1. 
 
28 
 
Tabla 1. Propiedades de los materiales para sillas de ruedas. Fuente [14] 
Propiedades de los materiales para sillas de ruedas 
Material Propiedades Físicas y Mecánicas 
Acero  Resistente 
 Económico 
 Fácil adquisición 
 Baja resistencia a la corrosión 
 Alta conductividad térmica y eléctrica 
 Resistencia a la tracción en aceros estructurales 310 MPa 
 Densidad de 7850 kg/m3 
Aluminio  Larga vida útil 
 Económico 
 Fácil adquisición 
 Alta resistencia a la corrosión 
 Densidad de 2700 Kg/m3 
 La aleación de la serie 6000 es ideal para perfiles y estructuras 
 Resistencia a la tracción 290MPa 
Titanio 
 
 Muy resistente 
 Alta resistencia a la corrosión 
 Elevado costo 
 Poca conductividad termina y eléctrica 
 Resistencia a la tracción entre 345 a 896 MPa dependiendo del tipo 
de titanio 
 Biocompatible 
 Densidad 4507 Kg/m3 
Fibra de 
carbono 
 Alta resistencia mecánica 
 Buena resistencia a la corrosión y al fuego 
 Conductor térmico 
 Se requieren moldes para el conformado deseado 
 Resistencia a la tracción entre 1380 a 3100MPa 
 Densidad de 1750 Kg/m3 
 
b. Asiento.- este elemento es fundamental ya que es donde se apoya casi 
totalmente la persona, incluyendo en el soporte pélvico, el reparto de las 
29 
 
presiones y la estabilidad puede ser flexible o rígido . El asiento flexible es 
ajustable, impermeable, resistente a la abrasión y permite una limpieza fácil; 
por otra parte, el asiento solido puede ser de poliuretano, grafito, composite, 
etc. 
El asiento debe estar paralelo al suelo con un grado de elevación mínimo en 
la parte anterior para evitar un deslizamiento hacia delante [15]. 
Para la selección de este componente se debe considerar: 
o Ergonomía 
o Peso 
o Material 
o Dimensiones 
o Costo 
o Adaptabilidad a la silla de ruedas 
 
c. Respaldo. - proporciona descanso y soporte a la columna, su altura 
dependerá de las necesidades de los pacientes, este deberá mantener la 
espalda en una buena posición, evitar la fatiga y permitir una mayor 
movilidad. Una de las característica que hay que considerar para el diseño 
del respaldo es el ángulo de inclinación del mismo este dependerá del tipo 
de silla y la disposición del asiento sobre el chasis y ruedas [15]. Sin embargo 
hay que considerar una postura óptima cuyo ángulo de inclinación del 
respaldo esta entre los 90° -120° [16]. 
 
d. Reposabrazos.- la función principal es brindar descanso a los brazos del 
usuario, además de servir como un apoyo al momento de que el usuario 
quiera levantarse de la silla de ruedas [14]. La altura ideal es el nivel del 
codo. 
 
e. Reposapiés.- su finalidad es soportar el peso de los miembros inferiores, 
influye en la correcta sedestación y buen posicionamiento del tronco [15]. 
30 
 
Desde el punto de vista ergonómico los reposapiés deberían ser de 90° sin 
embargo impide el libre giro de las ruedas delanteras [16]. 
 
f. Llantas. - las sillas de ruedas constan de ruedas motrices y direccionales, 
las mismas que permiten el desplazamiento y soportan el peso de la silla de 
ruedas. Las llantas motrices son las de mayor tamaño y reciben toda la 
potencia del motor, de igual forma las llantas direccionales ayudan en el 
desplazamiento [14]. 
Las llantas direccionales constan de ruedas, horquilla y casquillo. 
 
g. Motores. - estos determinan la velocidad y dirección de la silla, existen 
diferentes tipos, como se puede ver en la tabla N°2. 
Tabla 2. Características de los motores. Fuente:[14] 
Características de los motores 
Motor Características 
Con escobillas  Son los más comunes en las sillas de ruedas eléctricas comerciales. 
 Accionamiento simple, basta con conectar a la fuente de 
alimentación. 
 Si se requiere control de velocidad y sentido de giro es necesario 
implementar un driver. 
 Costo accesible. 
A pasos  No requieren de caja reductora para operar a baja velocidad. 
 Es necesario agregar un control para ponerlo en marcha. 
 Es utilizado en tareas que requieren precisión de posicionamiento. 
Servomotor 
 
 
 Incorpora un circuito de control para la velocidad y posición 
 Son utilizados en aplicaciones críticas y de mucha precisión. 
 Su consumo es reducido 
 Tiene mayor costo 
 En sillas de ruedas pueden ser utilizados para la locomoción de la 
misma, donde se requiere un control preciso e velocidad y posición. 
 
31 
 
h. Dispositivo de control- Joystick.- este mando transforma los movimientos 
en impulsos eléctricos, los cuales procesan en tarjetas de control y permiten 
accionar la silla de ruedas [14]. 
Uno de los factores más importantes que se deben considerar a la hora de 
diseñar cualquieradispositivo de asistencia; es la determinación de manera clara 
y concreta las dimensiones de las personas, así como también la capacidad física 
de desenvolverse en su vida cotidiana y los espacios que se requieren para 
realizar maniobras de giro. 
Estas características propias de las personas son la base fundamental para el 
desarrollo del prototipo, la utilización de datos antropométricos aunque nunca 
sustituirá al buen diseño de un profesional, debe entenderse como una de las 
muchas herramientas para el proceso del diseño, y que a su vez esta es la base 
para asegurar una silla ergonómica, confortable y funcional [5]. 
4.4 Antropometría de las personas en sillas de ruedas. 
La antropometría es el estudio de las dimensiones, forma y proporciones del 
cuerpo humano por medio de la medición directa e indirecta, que va encaminada 
hacia diversas aplicaciones, desde la medicina hasta la confección de ropa. 
Existen diferentes tipos de antropometría entre ellos la antropometría estática 
que hace referencia a la medición del cuerpo en reposo, aquí se pueden 
determinar dimensiones como la talla (sin estiramiento). La antropometría 
dinámica se encarga de la medición del cuerpo en movimiento, se detalla las 
dimensiones con estiramiento y espacios requeridos para realizar maniobras con 
las sillas de ruedas, además de realizar un análisis de las fuerzas que actúan en 
el dispositivo durante el movimiento, dependiendo de las necesidades de cada 
persona [10]. 
4.5 Análisis cronológico del desarrollo de sillas de ruedas plegables 
4.5.1 Silla de ruedas accionada eléctricamente 
En el año 2000 Fukawa, diseña la estructura de montaje para una silla de 
ruedas accionada eléctricamente, este diseño surge de la dificultad que 
32 
 
presentan las sillas de ruedas eléctricas plegables, ya que se considera que al 
incluir un motor eléctrico y una batería su peso aproximado sería de 30kg, por lo 
que al momento de colocarse dentro de un vehículo este trabajo no puede ser 
realizado por una sola persona. Es por ello que se diseñó una silla de ruedas que 
tenga la opción de desmontar fácilmente las ruedas traseras y un bastidor 
plegable, este mecanismo se puede utilizar en sillas de ruedas eléctricas y en 
sillas de ruedas de uso general, que pueden ser colocadas por una sola persona 
y en vehículos con espacio de alojamiento estrecho. 
Esto se puede lograr al instalar la rueda trasera junto con un par de ruedas 
traseras en la parte posterior del bastidor, en estado desmontable. La pieza de la 
rueda trasera y el lado trasero del bastidor están provistos de un elemento de 
bloqueo y un elemento de recepción que pueden acoplarse entre sí y están 
dispuestos de manera correspondiente. El miembro receptor está constituido de 
una superficie de bloqueo cóncava en el lado alejado del elemento de bloqueo, 
el mismo que consta de un rebaje de inserción en el que puede insertarse el 
miembro de recepción, en la silla de ruedas, la parte de la rueda trasera puede 
ser simplemente montada o separada del bastidor por el funcionamiento del 
gancho [17]. 
 
Figura 3. Estructura de montaje para una silla de ruedas accionada eléctricamente. Fuente: [17]. 
33 
 
4.5.2 Silla de ruedas motorizado 
En el año 2002 se crea un andador/silla de ruedas motorizado, al pasar de los 
años se han venido utilizando sillas de ruedas con diferentes accionamientos y 
andadores de diversos tipos, sin embargo, este diseño se basa en una silla de 
ruedas en combinación con el principio de funcionamiento de una caminadora, la 
ventaja que posee este a diferencia de otros dispositivos similares es que se 
puede plegar con la finalidad de que tenga fácil almacenamiento y sea fácil de 
trasladar. Su diseño se basa en un bastidor A, en uno de sus extremos que se 
encuentra unido a un motor y el otro extremo se encuentra unido a una rodadura 
que se unen en un punto de pivote en su vértice. Desde uno de sus extremos se 
sitúa el conjunto de mango de control el mismo que va a permitir controlar la 
velocidad al utilizar el dispositivo como una caminadora, el asiento está 
asegurado en su parte trasera al separador del soporte del asiento. 
Además, el diseño consta de controles manuales que permiten controlar el 
funcionamiento de un motor impulsado por la rueda, u opcionalmente, a motores 
separados que accionan dos ruedas. En la figura 4 se puede observar un 
eslabonamiento 30, el mismo que permite que la viga se eleve hacia arriba 
permitiendo posteriormente que la disposición de ruedas giratorias de 
desplazamiento se mueva en proximidad entre sí mientras el asiento se pliega 
hacia arriba y toda la unidad queda en Modo portátil o plegado [18]. 
 
Figura 4. Silla de ruedas motorizados. Fuente: [18]. 
34 
 
4.5.3 Estructura plegable de silla de ruedas eléctrica. 
En 2012 se diseña la silla de ruedas eléctrica plegable con el concepto del 
cuidado humano para incrementar el progreso social, para facilitar la movilidad 
de los discapacitados, ancianos y enfermos, se ha desarrollado una silla de 
ruedas eléctrica proporcional al cuerpo y así reemplazar su acción, aunque no se 
pueden reemplazar del todo ciertos problemas, se han ido reduciendo, lo que se 
pretende es realizar un plegado de la silla en el menor tiempo posible y sin tener 
que desmontar las ruedas motrices. 
Para cumplir con los objetivos la estructura de una silla de ruedas plegable 
comprende un grupo silla, una combinación de un miembro de sentado, un 
miembro de bastidor de asiento conectada al segundo pivote, el segundo bastidor 
y el primer marco conectada de manera pivotante a la primera trama y la tercera 
trama conectada de manera pivotante al miembro del asiento, es conectado de 
manera pivotante al grupo silla a través del miembro que donde se asienta, una 
primera trama, una segunda trama y una tercera trama forman una articulación 
de cuatro barras, permitiendo el plegado de la silla. Un grupo, dos ruedas de 
accionamiento separadas y montadas en un lado inferior del tercer grupo de 
bastidor de asiento, de modo que la trayectoria de la silla plegable se encuentra 
perpendicular al eje de la rueda [19]. 
 
Figura 5. Silla de ruedas eléctrica plegable. Fuente: [19]. 
 
35 
 
4.5.4 Silla de ruedas que sube y baja escaleras 
En 2012 se presenta la silla de ruedas con mecanismo para subir escalones 
este mecanismo permite a los usuarios tener una buena autonomía en el manejo, 
está diseñado para personas con problemas de locomoción o movilidad reducida 
en sus piernas [20]. 
 
Figura 6. Silla de ruedas que sube y baja escaleras. Fuente: [20]. 
4.5.5 Silla de ruedas eléctrica plegable 
En 2015 Gao diseña una silla de ruedas eléctrica plegable, el uso de sillas 
eléctricas para facilitar la movilidad y transporte de las personas con 
discapacidad es muy común, sin embargo, el uso de motores eléctricos y baterías 
le confieren un peso considerable. Es por ello que este diseño se basa en los 
problemas relacionados con el gran peso y volumen de una silla de ruedas, 
proporcionando a los usuarios una silla de ruedas con características como 
plegable, fácil de transportar, ligera y al mismo tiempo seguro y ergonómico. Con 
el fin de lograr esas características la silla de ruedas eléctrica es plegable usando 
un conjunto de elementos de bastidor unidos estratégicamente entre sí en los 
puntos de articulación, permitiendo que el asiento, el bastidor de soporte trasero, 
un bastidor principal y un bastidor de soporte inferior puedan ser plegados 
fácilmente. Los motores eléctricos son accionados por un par de baterías 
ubicadas dentro de elementos de soporte huecos de bastidor principal de tal 
forma que reduce el volumen total y el peso de la silla de ruedas eléctrica. 
36 
 
La silla de ruedas eléctrica plegable comprende un bastidor de soporte plegable, 
cuatro ruedas unidas al bastidor, un par de motores conectados cerca de las 
ruedas traseraspara la unidad de accionamiento, un asiento de apoyo, una 
fuente de energía [21]. 
 
Figura 7. Silla de ruedas eléctrica plegable. Fuente: [21]. 
Las sillas de ruedas eléctricas plegables son las más comunes en la 
actualidad, se han ido desarrollando de acuerdo con las necesidades de cada 
persona, es por ello que es de suma importancia conocer cuáles son las 
características más relevantes, y el precio de este tipo de sillas. 
4.5.6 Silla de ruedas eléctrica plegable “KITTOS” 
En el año 2016 la empresa española Totalcare EU saca a la venta la silla de 
ruedas eléctrica plegable KITTOS, la cual con un peso total de 27.7 kg y un 
tiempo de plegado de aproximadamente 3 segundos es actualmente una de las 
sillas más ligeras y compactas existentes en el mercado, esta silla de ruedas está 
equipada con dos baterías de litio que le permiten una mayor potencia y 
autonomía [22]. 
37 
 
 
Figura 8. Silla de ruedas eléctrica plegable KITTOS. Fuente:[22] 
 Características técnicas 
En la tabla 3 se presentan las características técnicas de la silla de ruedas 
eléctrica plegable KITTOS. 
Tabla 3. Especificación técnica de la silla de ruedas eléctrica plegable KITTOS. Fuente: [22] 
 
El precio actual de la silla de ruedas eléctrica plegable KITTOS es de $ 3300. 
4.5.7 Silla de ruedas eléctrica plegable “D09” 
En el año 2016 la empresa china JBH Wheelchair saca a la venta la silla de 
ruedas eléctrica plegable D09 con un peso total de 26.5 kg se caracteriza 
principalmente por ser ligera y resistente, consiste en un marco ligero de aleación 
de aluminio, un controlador de joystick de 360 ° fácil de usar, dos silenciosos 
motores para una potencia máxima con freno electromagnético inteligente (freno 
de disco regenerativo electrónico) para garantizar la seguridad de los pasajeros 
[23]. 
Longitud total 920 mm Pendiente máxima 8 grados
Ancho total 603 mm Altura máxima bordillos 40 mm
Altura total 890 mm Radio de giro 800 mm
Longitud de plegado 603 mm Suspensión Amortiguador elástico
Ancho de plegado 324 mm Freno Electro-magnéticos
Altura de plegado 670 mm Tipo de asiento Asiento fijo, acolchonado plegable
Ruedas delanteras 7" x 3/4" Ancho del asiento 457 mm
Rueda trasera 10" x 2" Potencia del motor 250W, 4600 r.p.m.
Peso con baterías 27,7 kg Batería (2) 12V. 9Ah.(Litio)
Velocidad máxima 7,2 Km/h Peso batería 1,6 Kg
Peso máximo soportado 160 Kg Autonomía 30 Km
Distancia al suelo 635 mm Cargador 2A Externo
Electrónica
Interruptor, indicador de batería, 
control de velocidad.
38 
 
 
Figura 9. Silla de ruedas eléctrica plegable D09. Fuente: [23] 
 Características técnicas 
En la tabla 4 se presentan las características técnicas de la silla de ruedas 
eléctrica plegable D09. 
Tabla 4. Especificación técnica de la silla de ruedas eléctrica plegable D09. Fuente: [23] 
 
El precio actual de la silla de ruedas D09 es de $ 2300. 
4.5.8 Silla de ruedas eléctrica plegable “D05” 
En el año 2016 la empresa china JBH Wheelchair saca a la venta la silla de 
ruedas eléctrica plegable D05 con un peso total de 24 kg y un tiempo de plegado 
aproximado de 5 segundos es una silla de ruedas ligera con un marco constituido 
por una aleación de aluminio aeroespacial, esta silla debido a sus características 
Longitud total 96 cm 
Ancho promedio 58 cm
Altura total 93 cm
Carga máxima 180 kg
Llantas Neumáticas de 8 pulg. delanteras y 12 pulg. traseras
Capacidad máxima de pendiente 12°
Velocidad máxima 6 Km/h
Distancia máxima (Carga completa) 25 Km
Control Controlador de joystick de 360 °
Motor 2 motores de 250 W
Profundidad del asiento 43 cm
Ancho del asiento 54 cm
Altura del asiento 46 cm
Radio de giro 85 cm
Batería 2 x Lítio 24 V / 6 AH
Cargador 24 V / 3 A
Tiempo necesario para cargar completamente la batería 6-8 h
Peso neto 26,5 kg
39 
 
cabe perfectamente en el portaequipaje de cualquier vehículo lo cual la hace muy 
útil cuando la persona requiere desplazarse grandes distancias [24]. 
 
Figura 10. Silla de ruedas eléctrica plegable D05. Fuente: [24]. 
 Características técnicas 
En la tabla 5 se presentan las características técnicas de la silla de ruedas 
eléctrica plegable D05. 
El precio actual de la silla de ruedas D05 es de $ 2000. 
Tabla 5. Especificación técnica de la silla de ruedas eléctrica plegable D05. Fuente: [24]
 
4.5.9 Silla de ruedas eléctrica plegable “E-Throne Golden motor” 
En el año 2015 la empresa china Golden motor saca a la venta la silla de 
ruedas eléctrica plegable E-Throne con un peso total menor a 30 kg, se 
caracteriza principalmente por su ligereza y su mecanismo de plegado que 
Longitud total 98,5 cm
Ancho promedio 61 cm
Altura total 92 cm
Carga máxima 120 Kg
Llantas Neumáticas de 6 pulg. delanteras y 8 pulg. traseras
Capacidad máxima de pendiente 12°
Velocidad máxima 6 Km/h
Distancia máxima (Carga completa) 25 Km
Control Controlador de joystick de 360 °
Motor 2 motores de 180 W
Profundidad del asiento 40 cm
Ancho del asiento 40 cm
Altura del asiento 46 cm
Distancia de frenado 1,2 m (cuando se mueve a la velocidad máxima)
Batería Lítio 24 V / 10 AH
Cargador 24 V / 3 A
Tiempo necesario para cargar completamente la batería 6-8 h
Peso neto 24 kg
40 
 
permite plegar la silla en un tiempo plegado de aproximadamente 1 segundo, 
además esta silla se caracteriza por garantizar el confort del usuario al tener un 
espaldar reclinable [25]. 
 
Figura 11. Silla de ruedas eléctrica plegable Golden Motor e-Throne. Fuente: [25] 
 Características técnicas 
En la figura 12 se muestran las dimensiones de los modelos disponible de la 
silla de ruedas E-Throne, al estar con la batería cargada al máximo puede 
recorrer 28 Km, y soporta un peso máximo de 150 kg [20]. 
 
Figura 12. Dimensiones de la silla de ruedas eléctrica plegable Golden Motor e-Throne. Fuente: 
[25]. 
El precio actual de la silla de ruedas e-throne Golden motor es de $ 2600. 
4.5.10 Silla de ruedas eléctrica plegable “Libercar Mistral” 
En el año 2016 la empresa española LIBERCAR saca a la venta la silla de 
ruedas MISTRAL, con un peso de aproximadamente 24 kg debido a su chasis de 
41 
 
aluminio y sus baterías de litio hacen de la Mistral una silla ultraligera y manejable 
sin renunciar al más completo equipamiento [26]. 
 
Figura 13. Silla de ruedas eléctrica plegable Libercar Mistral. Fuente: [26] 
 Características técnicas 
En la tabla 6 se presentan las características técnicas de la silla de ruedas 
eléctrica plegable E-Throne. 
Tabla 6. Especificación técnica de la silla de ruedas eléctrica plegable E-Throne. Fuente: [26]
 
El precio actual de la silla de ruedas Libercar Mistral es de $ 2100. 
 
Motor 2x200 W Baterías LITIO 2x7-10 Ah
Velocidad max. 6 Km/h Chasis aluminio SI
Autonomía max. 18-26 Km Joystick con display digital SI
Longitud normal silla 90 cm Longitud silla plegada 40 cm
Anchura normal silla 59 cm Longitud con reposapiés plegado 80 cm
Altura normal silla 92 cm Altura silla plegada 75 cm
Peso máximo recomendado 110 kg Altura base asiento 54 cm
Peso total silla 23,8-24,2 kg Peso baterías litio (ud) 1,3 - 1,5 kg
Peso estructura silla 21,2 kg Carga independiente de baterías SI
Anchura asiento entre reposabrazos 48 cm Profundidad asiento 43 cm
Reposapues abatible hacia arriba SI Llantas de aluminio SI
Reposapies extraibles NO Velocidad marcha atrás 3 Km/h
Rueda trasera maciza 22 cm Rueda delantera maciza 19 cm
Resposabrazos abatibles SI Ruedines telescópicos SI
Adaptables diestros/zurdos SI Intensidad joystick progresiva SI
Cinturón de seguridad SI Barra para empuje manual SI
Cesta porta-objetos SI Respaldo anti-transpirante SI
N de marchas 5 Joystick posición acompañante OPCIONAL
42 
 
5. Marco Metodológico 
Para realizar el diseño, construcción e implementación de una silla de ruedas, 
la investigación a desarrollar en la primera etapa es no experimental exploratoria 
descriptiva, ya que se realiza el diagnóstico de la paciente a través dela 
observación y la definición médica, también se desarrollará una revisión del 
estado del arte sobre los dispositivos de ayuda para movilidad en personas con 
discapacidad. 
En la segunda etapa se realizará una investigación de tipo Cuasiexperimental 
ya que las condiciones de la paciente no se pueden modificar y el dispositivo 
propuesto podrá ser modificado de acuerdo a los requerimientos de la paciente. 
El proceso a seguir es el siguiente (figura 14): 
 
Figura 14. Esquema de fabricación de la silla de ruedas eléctrica plegable. Fuente: Autores 
En la primera fase se identifican las actividades que la persona tiene dificultad 
de realizar en su vida diaria, ya que la paciente trabaja en la Universidad 
Politécnica Salesiana se podrá ejecutar de la mejor manera este punto. La fase 
dos se basa en la revisión bibliográfica de los diferentes dispositivos que se han 
43 
 
desarrollado hasta la actualidad, esta fase se encuentra mencionada en la 
sección 4, esta información nos ayuda a identificar diferentes características 
técnicas y mecánicas para diseñar una silla de ruedas eléctrica plegable basado 
en la antropometría de la persona. 
La fase tres consiste en analizar estáticamente cuales son los parámetros 
óptimos, para el dimensionamiento de cada uno de los componentes de la silla 
los mismos que se indican en la sección 5.1, mediante un análisis de resistencia 
y softwares de ingeniería los mismos que nos ayudarán en el diseño del prototipo; 
en base a estos resultados se procede con la fase cuatro, que hace referencia a 
la construcción de la silla de ruedas, lo que se pretende en este punto es construir 
una silla de ruedas con la tecnología, maquinaria y materia prima existente en el 
mercado ecuatoriano. 
Finalmente, en la fase cinco se procede a la implementación de la silla de 
ruedas para evaluar a la persona durante un tiempo aproximado de veinte horas 
en su ambiente laboral y así poder identificar si existe algún problema y realizar 
las mejoras en el prototipo desarrollado. 
5.1 Diseño estructural de silla de ruedas eléctrica plegable 
Para el diseño de la silla de ruedas se considerarán principalmente relaciones 
de equilibrio que dependen de fuerzas y tensiones y relaciones constitutivas 
(material y deformaciones) que dependen principalmente del tipo del material. 
Para el proceso de diseño se supondrá que los materiales son isótropos y 
obedecen la Ley de elasticidad de Hooke. 
Los principales datos a considerar para el diseño son el peso de la persona y su 
antropometría. Además de realizar el diseño y simulación de la silla en softwares 
que nos ayudarán a verificar cada una de las partes que conforma la silla de 
ruedas. 
Para realizar correctamente el dimensionamiento de los elementos y garantizar 
que no se generen fallas estructurales se ha tomado en consideración los 
siguientes aspectos: 
44 
 
 Peso de la persona: 55 kg a 65 kg 
 Dimensiones aproximadas de la persona: 
Longitud del muslo: 440mm 
Longitud de la pantorrilla: 300mm 
Longitud de la espalda: 400mm 
Longitud de los antebrazos: 200mm 
 Factor de seguridad N=2 
El factor de seguridad de 2 es el valor sugerido para el diseño de una silla de 
ruedas promedio [27]. 
En base a lo mencionado anteriormente se realiza un análisis estático y de 
esfuerzos a los cuales va a estar sometido cada uno de los componentes de la 
silla de ruedas, en la figura 15 se presenta la estructura del prototipo realizado. 
 
Figura 15. Representación de las partes de la silla de ruedas realizada en Autodesk Inventor 
2018. Fuente: Autores. 
Para los análisis estáticos se utilizan las siguientes tres relaciones que 
garantizan que un cuerpo está en equilibrio: 
45 
 
+↑∑𝐹𝑌 = 0 ( 1) 
+→∑𝐹𝑥 = 0 ( 2) 
 +↶∑𝑀 = 0 ( 3) 
 Para obtener el valor de los esfuerzos (𝜎) ya sean de tracción o 
compresión se utiliza la relación: 
𝜎 = 
𝑃
𝐴
 ( 4) 
Donde P representa la carga axial y A el área de la sección transversal. 
Para el diseño de elementos sobre los cuales va a actuar una fuerza 
cortante se utiliza la siguiente relación: 
𝜏 = 
𝐹
𝐴
 ( 5) 
Donde F representa la carga que actúa transversal el elemento. 
 El reposabrazos, el asiento, el espaldar, los soportes laterales y el soporte 
de la batería se considera como vigas, para determinar las fuerzas internas, se 
realiza un corte transversal en el cual se obtiene una fuerza cortante V y un 
momento flector M. Para encontrar estos valores hay que relacionar cada 
cortante y momento con las cargas a las cuales se encuentra expuesta la viga, 
entonces se tiene: 
𝑑𝑣
𝑑𝑥
= −𝑤 ( 6) 
E integrando estos valores se obtiene: 
𝑉1 − 𝑉2 = −∫ 𝑤𝑑𝑥
𝑥2
𝑥1
 ( 7) 
De igual manera para el momento flector se tiene: 
46 
 
𝑑𝑀
𝑑𝑥
= 𝑉 ( 8) 
𝑀1 −𝑀2 = ∫ 𝑉𝑑𝑥
𝑥2
𝑥1
 ( 9) 
Para diseñar una viga se controla, por lo general, mediante el máximo valor 
absoluto del momento flector |𝑀𝑚á𝑥| que ocurrirá en el elemento. El esfuerzo 
normal máximo 𝜎𝑚𝑎𝑥 en el elemento se encuentra en la superficie de este en la 
sección crítica donde ocurre |𝑀𝑚á𝑥| [28] y se obtiene a partir de la ecuación: 
 𝜎𝑚𝑎𝑥 = 
|𝑀𝑚á𝑥|
𝑆
 ( 10) 
Donde S es el módulo elástico de la sección el cual sólo depende de la sección 
transversal y es igual a: 
𝑆 =
𝐼
𝑐
 ( 11) 
Donde I es el momento de inercia de la sección transversal con respecto al eje 
centroidal perpendicular al plano de par M y c es la distancia máxima desde la 
superficie neutra hasta la superficie superior o inferior del elemento. 
Para un diseño seguro se requiere que 𝜎𝑚𝑎𝑥 ≤ 𝜎𝑝𝑒𝑟𝑚 donde 𝜎𝑝𝑒𝑟𝑚 viene dado 
por la ecuación: 
 𝜎𝑝𝑒𝑟𝑚 = 
𝜎𝑦
𝐹. 𝑆.
 ( 12) 
Donde 𝜎𝑦 es el esfuerzo de fluencia del material y F.S. es el factor de seguridad, 
por lo tanto para que el diseño sea correcto se debe cumplir la siguiente relación: 
 𝑆𝑚í𝑛 = 
|𝑀𝑚á𝑥|
𝜎𝑝𝑒𝑟𝑚
 ( 13) 
Para obtener los valores máximos de cortante y de momento flector se grafica V 
y M con respecto a la distancia x medida desde un extremo. 
En la tabla 7 se presentan las ecuaciones del módulo seccional de varias figuras: 
47 
 
Tabla 7. Propiedades de algunas figuras geométricas. Fuente: [29] 
 
Se tiene en consideración para los elementos sometidos a flexión el diagrama 
de la curva elástica el cual es importante ya que muestra la forma de la viga 
flexada, en base a esto se traza una línea tangente a la curva de deflexión en un 
punto de interés, el mismo que indica la pendiente de la curva (𝜃), medido en 
radianes con respecto a la horizontal [29]. Para calcular la pendiente de la curva 
elástica se usa el método de integración sucesiva la cual se basa en las 
siguientes formulas: 
𝑀 = ∫𝑉 𝑑𝑥 + 𝐶 ( 14) 
𝜃𝐸𝐼 = ∫𝑀 𝑑𝑥 + 𝐶 ( 15) 
𝑦𝐸𝐼 = ∫𝜃𝐸𝐼 𝑑𝑥 + 𝐶 ( 16) 
Donde E es el módulo de elasticidad, I es la inercia y EI el módulo de rigidez. 
Las constantes de integración no se puede evaluar directamente ya que este 
dependerá de condiciones de frontera, por lo que se tiene que identificar por 
separado y con subíndices como 𝐶1, 𝐶2, 𝐶3, 𝑒𝑡𝑐. 
Círculo
Círculo hueco
S= (π D^3)/32
Rectángulo
Rectángulo hueco
𝑆 = 
 3
32
𝑆 = 
 ( − 𝑑 )
32 
𝑆𝑥 = 
 2
 
𝑆𝑥 = 
 3 − 3
 
𝐴 = 
 2
 
𝐴 = 
 ( 2 − 𝑑2)
 
𝐴 = 
𝐴 = − ( )
48 
 
Si una viga tiene una curvatura significativa, entonces el eje neutro ya no 
coincidirá con el eje centroidal y las ecuaciones para vigas recta ya no se aplican 
directamente. El eje neutro se desplaza hacia el centro de curvatura en una 
distancia e: 
𝑒 = 𝑟𝑐 −
𝐴
∫
𝑑𝐴
𝑟
 
( 17) 
Donde 𝑟𝑐 es el radio de curvatura del eje centroidal de la viga curva, A es el área 
de la sección transversal y r es el radio del centro de curvatura de la viga al área 
diferencial dA. 
La distribución de esfuerzos a través de la sección ya no es lineal, sino que ahora 
es hiperbólica [30], las ecuacionesdel esfuerzo en el interior y el exterior de la 
viga se convierten en: 
𝜎𝑖 = +
𝑀
𝑒𝐴
(
𝑐𝑖
𝑟𝑖
) +
𝐹
𝐴
 ( 18) 
𝜎𝑜 = −
𝑀
𝑒𝐴
(
𝑐𝑜
𝑟𝑜
) +
𝐹
𝐴
 ( 19) 
Donde M es el momento flector, e es la distancia desde el eje centroidal al eje 
neutro, A es el área de la sección transversal de la viga, 𝑐𝑖 es la distancia desde 
el eje neutro hasta la fibra interior, 𝑟𝑖 es el radio de la fibra interna, 𝑐𝑜 es la 
distancia desde el eje neutro hasta la fibra exterior, 𝑟𝑜 es el radio de la fibra 
externa y 𝐹 es la fuerza aplicada [31]. 
5.1.1 Reposabrazos 
Para diseñar el reposabrazos (figura 16) se realiza un análisis estático, del 
cual se obtienen los diagramas de fuerza cortante y momento flector, en donde 
se determina el valor del momento máximo y su ubicación para establecer el valor 
del módulo seccional adecuado. 
Para el análisis se considera la situación más crítica en la cual la persona va a 
apoyar todo el peso del torso el cual representa el 60% del peso total de 
la persona [32] en los extremos del reposabrazos; donde la masa del torso 
49 
 
de la persona m = 38.5 kg y el peso del torso P = 377.685 N, ya que al 
levantarse la persona se apoya en ambos brazos y también utiliza un punto 
de apoyo en las piernas. La fuerza que va a actuar sobre cada 
reposabrazo es: 
W = P/2 = 188.843 N 
 
Figura 16. Representación del reposabrazos realizado en Autodesk Inventor 2018. Fuente: 
Autores 
 
Figura 17. Diagrama de cuerpo libre del reposabrazos realizado en AutoCad Mechanical 2018. 
Fuente: Autores 
En base a esto se realiza un análisis estático para obtener las reacciones en el 
pasador A (figura 17) y la fuerza normal ejercida por el elemento en donde se 
apoya el reposabrazos (figura 17). 
+↑∑𝐹𝑌 = 0 
−𝐹𝐴𝑦 + 𝐹𝑁(70) − . 3 = 0 
−𝐹𝐴𝑦 + 𝐹𝑁(70) = . 3 ( 20) 
50 
 
+→∑𝐹𝑥 = 0 
𝐅𝐀𝐱 = 𝟎 
+↶∑𝑀𝐴 = 0 
𝐹𝑁(70)( 0) − . 3( 00) = 0 
𝐹𝑁 = 
 . 3( 00)
(70)( 0)
 
𝑭𝑵 𝒅𝒊𝒔𝒕𝒓𝒊𝒃𝒖𝒊𝒅𝒂 = 𝟐𝟑. 𝟗𝟖𝟎𝟏 𝑵/𝒎𝒎 → 𝑭𝑵 𝒄𝒐𝒏𝒄𝒆𝒏𝒕𝒓𝒂𝒅𝒂 = 𝟏𝟔𝟕𝟖. 𝟔 𝑵 
Reemplazando el valor de la fuerza normal en la ecuación 20: 
 −𝐹𝐴𝑦 + 7 . = . 3 
 𝑭𝑨𝒚 = 𝟏𝟒𝟖𝟗. 𝟕𝟔 𝑵 
Para obtener el valor del momento máximo, se calcula el cortante y momento 
flector mediante las ecuaciones 7 y 8 en cada uno de las secciones 
representadas en la figura 17: 
Tramo 0 mm a 10 mm (figura 17) 
+↑∑𝐹𝑌 = 0 
−𝐹𝐴𝑦 − 𝑉 = 0 
−𝐹𝐴𝑦 − 𝑉 = 0 
 𝑽𝟏 = −𝟏𝟒𝟖𝟗. 𝟕𝟔 𝑵 
𝑀 = ∫𝑉 𝑑𝑥 
𝑀 = ∫ − 9.7 𝑑𝑥
𝑥
0
 
𝑴𝟏 = −𝟏𝟒𝟖𝟗. 𝟕𝟔 𝒙 
Tramo 0 mm a 80 mm (figura 17) 
51 
 
+↑∑𝐹𝑌 = 0 
−𝐹𝐴𝑦 +∫ 23.9 0 𝑑𝑥
𝑥
10
− 𝑉2 = 0 
 𝑽𝟐 = 𝟐𝟑. 𝟗𝟖𝟎𝟏 𝒙 − 𝟏𝟕𝟐𝟗. 𝟓𝟔 
𝑀2 = ∫𝑉 𝑑𝑥 + ∫𝑉2 𝑑𝑥 
𝑀2 = ∫ − 9.7 𝑑𝑥 +
10
0
∫ 23.9 0 𝑥 − 729.5 𝑑𝑥
𝑥
10
 
𝑴𝟐 = 𝟏𝟏. 𝟗𝟗𝟎𝟏 𝒙𝟐 − 𝟏𝟕𝟐𝟗. 𝟓𝟔 𝒙 + 𝟏𝟏𝟗𝟗 
Tramo 0 mm a 400 mm (figura 17) 
+↑∑𝐹𝑌 = 0 
−𝐹𝐴𝑦 +∫ 23.9 0 𝑑𝑥
80
10
− 𝑉3 = 0 
 𝑽𝟑 = 𝟏𝟖𝟖. 𝟖𝟒𝟑 𝑵 
𝑀3 = ∫𝑉 𝑑𝑥 + ∫𝑉2 𝑑𝑥 
𝑀3 = ∫ − 9.7 𝑑𝑥 +
10
0
∫ 23.9 0 𝑥 − 729.5 𝑑𝑥
80
10
+∫ . 3 𝑑𝑥
𝑥
80
 
𝑴𝟑 = 𝟏𝟖𝟖. 𝟖𝟒𝟑 𝒙 − 𝟕𝟓𝟓𝟑𝟔. 𝟗 
Finalmente, para obtener los valores máximos del cortante y del momento flector 
en una viga se realiza los diagramas de fuerza cortante y momento, los mismos 
que se indican en las figuras 18 y 19 respectivamente. 
52 
 
 
Figura 18. Diagrama del cortante del reposabrazos realizado en Matlab 2013. Fuente: Autores. 
 
Figura 19. Diagrama del momento flector del reposabrazos realizado en Matlab 2013. Fuente: 
Autores. 
 Como se puede ver en las figuras 18 y 19 el momento máximo se produce 
cuando el esfuerzo cortante es cero, por lo tanto, igualando la ecuación del 
cortante del tramo 10 mm a 80 mm a cero y despejando x se tiene: 
23.9 0 𝑥 − 729.5 = 0 
53 
 
𝒙 = 𝟕𝟐. 𝟏𝟐𝟒 𝒎𝒎 
Por lo tanto, reemplazando x = 72.124 mm en la ecuación de momento del tramo 
10 mm a 8 mm se tiene que: 
 |𝑴𝒎𝒂𝒙| = 𝟔𝟏𝟏𝟕𝟐. 𝟖 𝑵 𝒎𝒎 
Para obtener el valor del esfuerzo permisible se aplica la ecuación 12 donde 𝜎𝑦 
representa el esfuerzo de fluencia del aluminio CEDAL 6063 T5 (Anexo I) que es 
el material que se ha seleccionado debido a que es ligero, resistente, y existen 
varios distribuidores en el medio de este material, y F.S. representa el factor de 
seguridad: 
𝜎𝑝𝑒𝑟𝑚 =
 5 . 
2
 
𝝈𝒑𝒆𝒓𝒎 = 𝟕𝟗. 𝟒𝟑 𝑴𝑷𝒂 
Reemplazando estos valores en la ecuación 13 se obtiene el mínimo valor del 
módulo seccional: 
𝑆𝑚í𝑛 =
 72. 
79. 3
 
𝑺𝒎í𝒏 = 𝟕𝟕𝟎. 𝟏𝟒𝟖 𝒎𝒎
𝟑 
Con el análisis antes realizado y a partir de la ecuación del módulo seccional de 
un círculo (tabla 7) se identifica que el valor de diámetro a utilizar es de 19.86 
mm. 
 Deflexión del reposabrazos 
Para realizar la gráfica de la curva elástica del reposabrazos se tiene en 
consideración que para el aluminio 6063 C5 y para un círculo E= 9 00 MPa, I =
πD4
6 
= 95 .5 mm y EI = 0 37.9 N mm2. 
De los valores de momento obtenidos anteriormente y aplicando las ecuaciones 
14 y 15 se procede a calcular la pendiente de la curva elástica 𝜃 (𝑥), entonces se 
tiene: 
54 
 
𝑀 = − 9.7 𝑥 
𝜃1(𝑥) = ∫
𝑀 (𝑥)
𝐸𝐼
 𝑑𝑥 
𝜃1(𝑥) = −
372 𝑥2
332220 95
+ 𝐶 
 
( 21) 
𝑀2 = .990 𝑥2 − 729.5 𝑥 + 99 
𝜃2(𝑥) = ∫
𝑀2(𝑥)
𝐸𝐼
 𝑑𝑥 
𝜃2(𝑥) = 
399 7 𝑥3
 0 379000
−
2059 𝑥2
 5 200 995
+
 990 𝑥
 0 39
+ 𝐶3 
 
( 22) 
𝑀3 = . 3 𝑥 − 7553 .9 
𝜃3(𝑥) = ∫
𝑀3(𝑥)
𝐸𝐼
 𝑑𝑥 
𝜃3(𝑥) = 
 3 𝑥2
 32 75 00
−
7553 9 𝑥
 0 379
+ 𝐶5 
 
( 23) 
En base a la ecuación 16 y de las ecuaciones obtenidas de la pendiente de la 
curva elástica se procede de la siguiente forma: 
𝑦1(𝑥) = ∫𝜃 (𝑥) 𝑑𝑥 
𝑦1(𝑥) = −
372 𝑥3
99 25 5
+ 𝐶 𝑥 + 𝐶2 
 
( 24) 
𝑦2(𝑥) = ∫𝜃2(𝑥) 𝑑𝑥 
55 
 
𝑦2(𝑥) = 
399 7 𝑥3
2 577 335 000
−
2059 𝑥3
 7 0059 5
+
5995 𝑥2
 0 379
+ 𝐶3𝑥 + 𝐶 
 
( 25) 
𝑦3(𝑥) = ∫𝜃3(𝑥) 𝑑𝑥 
𝑦3(𝑥) = 
 3 𝑥2
39 5027 00
−
7553 9 𝑥
 32 75 
+ 𝐶5𝑥 + 𝐶 
 
( 26) 
Ahora se establecerán las condiciones de frontera para hallar las constantes de 
integración: 
𝑥 = 0 𝑚𝑚 𝑦1(𝑥) = 0 𝜃1(𝑥) = 0 
𝑥 = 0 𝑚𝑚 𝑦1(𝑥) = 𝑦2(𝑥) 𝜃1(𝑥) = 𝜃2(𝑥) 
𝑥 = 0 𝑚𝑚 𝑦2(𝑥) = 𝑦3(𝑥) 𝜃2(𝑥) = 𝜃3(𝑥) 
A partir de las condiciones de frontera se obtiene que las constantes de 
integración son: 
C1 = 0, C2 = 0, C3 = - 6.015132984 x 𝟏𝟎𝟔, C4 = -0.0001203050426, 
C5 = 0.003073706466, C6 = -0.06171504204 
Al reemplazar estas constantes en las ecuaciones 30, 31 y 32 de la curva 
elástica se obtiene: 
𝒚𝟏(𝒙) = −𝟑. 𝟕𝟑𝟔𝟖𝟕𝟔𝟒𝟕𝟎𝟕𝟏𝟗 𝐱 𝟏𝟎
−𝟕 𝒙𝟑 
𝒚𝟐(𝒙) = 𝟏. 𝟓𝟎𝟑𝟕𝟖 𝐱 𝟏𝟎
−𝟗 𝒙𝟒 − 𝟒. 𝟑𝟑𝟖𝟑𝟖 𝐱 𝟏𝟎−𝟕 𝒙𝟑 + 𝟗. 𝟎𝟐𝟐𝟐𝟔 𝐱 𝟏𝟎−𝟕𝒙𝟐
− 𝟔. 𝟎𝟏𝟓𝟏𝟑 𝐱 𝟏𝟎−𝟔 𝒙 − 𝟎. 𝟎𝟎𝟎𝟏𝟐 
𝒚𝟑(𝒙) = 𝟒. 𝟕𝟑𝟔𝟖𝟗 𝐱 𝟏𝟎
−𝟖 𝒙𝟑 − 𝟓. 𝟔𝟖𝟒𝟐𝟒𝟓𝟕𝟑 𝐱 𝟏𝟎−𝟓 𝒙𝟐 + 𝟎. 𝟎𝟎𝟑𝟎𝟏𝟕 𝒙
− 𝟎. 𝟎𝟔𝟏𝟕𝟏𝟓 
En la figura 20 se muestra la gráfica de la curva elástica del reposabrazos. 
56 
 
 
Figura 20. Grafica de la curva elástica del reposabrazos realizado en Matlab 2013. Fuente: 
Autores 
Como se observa en la figura 20 la deflexión máxima ocurre en el punto x = 400 
mm donde la deflexión es 4.8 mm el cual representa una deformación unitaria de 
0.011707 mm/mm valor que, aunque no lleva al elemento al punto de fractura si 
entra en la zona de deformación plástica del diagrama esfuerzo - deformación 
unitaria del material.