TiqueTiqueDiegoFernando2021

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DISEÑO DE UNA SILLA DE RUEDAS PARA SORTEAR LOS DESNIVELES DEL 
TERRENO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
DIEGO FERNANDO TIQUE TIQUE 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS 
FACULTAD TECNOLÓGICA 
TECNOLOGÍA MECÁNICA 
BOGOTÁ D.C 
2021 
DISEÑO DE UNA SILLA DE RUEDAS PARA SORTEAR LOS DESNIVELES DEL 
TERRENO 
 
 
 
 
DIEGO FERNANDO TIQUE TIQUE 
 
 
 
 
 
TRABAJO DE GRADO PARA OPTAR POR EL TÍTULO DE TECNÓLOGO 
MECÁNICO 
 
 
 
 
OSWALDO PASTRÁN BELTRÁN 
ING. MECÁNICO 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS 
FACULTAD TECNOLÓGICA 
TECNOLOGÍA MECÁNICA 
BOGOTÁ D.C 
2021 
 
 
Nota de Aceptación 
 
 
 
 
 
 
 
 
Presidente del Jurado 
 
 
 
Jurado 
 
 
Jurado 
 
 
Bogotá D.C, ____________ de 2021 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
DEDICATORIA 
Este proyecto va dedicado a las 
personas que de verdad creyeron 
en mí, y siguen creyendo. 
Así como mi padre que es la 
persona que con su ejemplo me 
ha impulsado a continuar y no 
rendirme en mis proyectos 
trazados. 
 
 
 
 
AGRADECIMIENTOS 
 
Primeramente, agradezco a mi padre por la ayuda brindada en mi proceso de 
formación tecnológica desde sus inicios, durante y fin de esta, además de su 
acompañamiento en el objetivo de ser mejor día a día. 
 
Por su apoyo y consejo agradezco a toda mi familia, por estar siempre brindándome 
fuerzas para continuar con este primer paso profesional para mi proyecto de vida, 
asociado mutuamente con el ser mejor persona. 
 
Agradezco a la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, por haberme 
brindado la posibilidad de realizar este primer paso y primer objetivo en mi vida 
profesional, así como el hecho de haberme brindado los espacios para poner en 
práctica parte de los conocimientos aprendidos. 
 
Finalmente, agradezco al Ing. Oswaldo Pastrán Beltrán, quien fue mi tutor durante 
este tiempo, además de haber sido una persona de buena influencia para mí por su 
dedicación a compartir sus conocimientos sin el hecho de cohibirse, además de 
haber tenido paciencia para conmigo durante este de proceso de formación. 
 
CONTENIDO 
Pág. 
1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 13 
2 OBJETIVOS 15 
2.1.1 OBJETIVO GENERAL 15 
2.1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 15 
3 JUSTIFICACIÓN 16 
4 MARCO TEÓRICO 18 
4.1 CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO 22 
4.1.1 NORMAS 22 
4.1.2 SILLAS DE RUEDAS APROPIADAS 23 
4.1.3 USUARIOS DE SILLAS DE RUEDAS 23 
4.1.4 COMODIDAD Y SEGURIDAD DEL USUARIO 24 
4.1.5 RESISTENCIA Y DURABILIDAD 25 
4.1.6 APTITUD PARA EL USO 25 
4.1.7 ESTABILIDAD 26 
4.1.8 TAMAÑO Y ANCHO DE LAS RUEDAS 27 
4.1.9 DISTANCIA ENTRE EJES 27 
4.1.10 COJINES 28 
4.1.11 IMPULSO DE UNA SILLA DE RUEDAS 29 
4.1.12 MATERIALES DE ESTRUCTURA O CHASIS 29 
4.2 ANÁLISIS DE DISEÑO POR ELEMENTOS FINITOS 30 
5 DISEÑO 31 
5.1 INSPECCIÓN DEL ENTORNO DE OPERACIÓN 31 
5.2 BOCETOS 31 
5.3 ANTROPOMETRÍA 33 
5.4 ASIENTO Y ESPALDAR 36 
5.4.1 ANÁLISIS DE CONFORT O COMODIDAD 36 
5.4.2 DISEÑO DE ASIENTO Y ESPALDAR 37 
5.5 SELECCIÓN DE PARTES NORMALIZADAS 50 
5.5.1 RUEDAS 50 
5.5.2 BUJES 53 
5.5.3 CAJA DE DIRECCIÓN 54 
5.5.4 FRENOS 54 
5.6 PARTES O ELEMENTOS NO NORMALIZADOS 54 
5.6.1 CANASTILLA 54 
5.6.2 BASE DE ASIENTO Y ESPALDAR 54 
5.6.3 PALANCA DE TRANSMISIÓN 55 
5.7 RESULTADO DE ENSAMBLE DE DISEÑO 56 
5.8 GUÍA DE OPERACIÓN Y ACCIONES DE MANTENIMIENTO 58 
6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 59 
6.1 CONCLUSIONES 59 
6.2 RECOMENDACIONES 60 
7 BIBLIOGRAFIA 61 
 
 
ÍNDICE DE FIGURAS 
Pág. 
Figura 1. Área rural de Coyaima-Tolima. ............................................................... 14 
Figura 2. Silla de ruedas del rey Felipe II ............................................................... 18 
Figura 3. Silla de ruedas plegable de Harry Jennings ............................................ 19 
Figura 4. Silla de ruedas “Desino” .......................................................................... 20 
Figura 5. Silla de ruedas “Mountain Trike” ............................................................. 20 
Figura 6. Silla de ruedas “Grit Freedom Chair” ...................................................... 21 
Figura 7. Prototipo silla de ruedas todo terreno ..................................................... 21 
Figura 8. Análisis por elementos finitos ................................................................. 30 
Figura 9. Bocetos ................................................................................................... 32 
Figura 10. Medición antropométrica (Posición de pie) ........................................... 33 
Figura 11. Datos de Medición antropométrica (posición de pie) ............................ 34 
Figura 12. Medición antropométrica (Posición de pie) ........................................... 34 
Figura 13. Datos de Medición antropométrica (posición de sentado) .................... 35 
Figura 14. Esquema simple de articulaciones del usuario (posición de sentado). . 36 
Figura 15. Estudio de comodidad (posición de sentado). ...................................... 37 
Figura 16. Diagrama de fuerzas distribuidas (asiento y espaldar) ......................... 38 
Figura 17. Diagrama de Fuerza resultante ............................................................ 40 
Figura 18. Diagrama de momento flector (Asiento) ............................................... 41 
Figura 19. propiedades mecánicas de aleaciones de aluminio .............................. 43 
Figura 20. Tubos lisos redondos ............................................................................ 44 
Figura 21. Propiedades de Al 6061-T6 (SolidWorks) ............................................. 45 
Figura 22. Fuerzas sobre el chasis ........................................................................ 46 
Figura 23. Esfuerzo por flexión (perfil 3/4 x 1.27) .................................................. 47 
Figura 24.Factor de seguridad (perfil 3/4 x 1.27) ................................................... 48 
Figura 25. Esfuerzo por flexión (travesaño perfil 7/8 x 1.23) .................................. 49 
Figura 26. Factor de seguridad (travesaño de perfil 7/8 x 1.23) ............................ 50 
Figura 27. Terreno de operación (Camino con arena) ........................................... 51 
Figura 28. Terreno de operación (camino empedrado) .......................................... 51 
Figura 29.Terreno de operación (Camino de diferentes desniveles con pendiente)
 ............................................................................................................................... 52 
Figura 30. Buje Cassette Pirate Popa .................................................................... 53 
Figura 31. dirección de bicicleta de 1 pulgada ....................................................... 54 
Figura 32. FDS (palanca de tracción) .................................................................... 55 
Figura 33. Base de la palanca de tracción ............................................................. 56 
Figura 34. Ensamble (silla de ruedas) ................................................................... 57 
Figura 35. medición de piezas para ensamble....................................................... 58 
 
 
 
 
ÍNDICE DE TABLAS 
Pág. 
Tabla 1. Población Nacional. ................................................................................. 16 
Tabla 2. Población local ......................................................................................... 17 
Tabla 3 . Objetivo: aumentar la estabilidad en todas direcciones .......................... 27 
Tabla 4. Requerimientos ........................................................................................ 31 
Tabla 5. Matriz de decisión (configuración de las ruedas) ..................................... 32Tabla 6. Dimensiones seleccionadas para el diseño ............................................. 35 
Tabla 7. Parámetros de diseño para la viga del asiento. ....................................... 41 
Tabla 8. Reacciones y momento flector (asiento) .................................................. 41 
Tabla 9. Módulos de sección (tubos redondos) ..................................................... 44 
Tabla 10. Matriz de decisión (Selección de ruedas) .............................................. 53 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RESUMEN 
 
Es necesario para las personas que viven con movilidad reducida o con 
discapacidad de poder realizar desplazamientos grandes en las áreas rurales 
mejorar su calidad de vida, que, en un país como Colombia la atención prestada a 
las personas que habitan en este tipo de áreas con tal condición de discapacidad 
es baja. Así que para este proyecto se diseñará una silla de ruedas para sortear los 
desniveles del terreno como los del sur del Tolima en Colombia, que reducirá el 
esfuerzo demandado por el usuario. 
 
En el presente proyecto se realiza primero la valoración actual de un sector rural, 
para tomar un muestreo de los terrenos y puntos que podrían prestar mantenimiento, 
logrando así la información y la documentación del problema para proceder a 
plantear soluciones concluyendo con la proposición de un diseño adecuado para tal 
objetivo. 
 
Palabras Clave: Centro de gravedad, carga, seguridad, ergonomía, diseño, 
resistencia de materiales, estabilidad. 
 
 
 
 
 
 
 
 
ABSTRACT 
It is necessary for people living with reduced mobility or with disabilities to be able to 
make large movements in rural areas to improve their quality of life, which, in a 
country like Colombia, the attention given to people living in this type of area with 
such a condition of disability is low. So for this project a wheelchair will be designed 
to overcome the unevenness of the terrain in the south of Tolima in Colombia, which 
will reduce the effort required by the user. 
 
In this project, the current assessment of a rural sector is carried out first, to take a 
sample of the terrain and points that could provide maintenance, thus achieving the 
information and documentation of the problem to proceed to propose solutions, 
concluding with the proposal of a suitable design for that purpose. 
 
Keywords: Centre of gravity, load, safety, ergonomics, design, material resistance, 
stability. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
INTRODUCCIÓN 
 
Las sillas de ruedas son un desarrollo tecnológico creado para mejorar la calidad de 
vida de las personas, estas han estado evolucionando según las necesidades de 
los usuarios desde sus primeros modelos o diseños como el que fue diseñado para 
el rey Felipe II, o como el primer diseño patentado; la silla Bath, siguiendo la silla 
plegable de Harry Jennings, la cual es muy similar a las sillas de ruedas genéricas 
de hoy en día. 
 
En la actualidad las personas que viven áreas rurales son unas de las poblaciones 
con mayor necesidad de una silla de ruedas que pueda ser de utilidad por la mayoría 
de terrenos que hay en estas áreas. Observando la necesidad, se crea el objetivo 
de plantear una posible solución con base a los prototipos comerciales que existen, 
pero que a su vez sean rentables en cuanto a su operación. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 
 
Como resultado de experiencias en área rural, y con el problema que refiere a los 
discapacitados para poder movilizarse por esta área, la cual superpone gran 
variedad de obstáculos para una persona en estas condiciones de discapacidad, 
puesto que la superficie o terrenos por donde deben movilizarse son superficies que 
no presentan una uniformidad, debido a que son terrenos de rocas, arena, o 
superficies de pasto corto. 
 
En complemento a lo anterior, las personas se deben movilizar con la ayuda de un 
tercero debido a que la acción de movilizarse generalmente es por medio de una 
silla de ruedas convencional, sillas que presupuestalmente son las más económicas, 
pero que son causantes de la gran demanda de energía por parte del usuario de 
este tipo de sillas, donde este gasto es mayor para un niño que siente la necesidad 
de estarse desplazando por el campo donde diariamente debe ser ayudado a 
movilizarse por alguien más, este es el caso de un niño que vive en la área rural del 
municipio de Coyaima. 
 
Con base a lo anterior y como solución al problema, se considera necesario crear 
un diseño mecánico para que una silla de ruedas sea capaz de sortear estos 
terrenos de una manera más fácil, y que a su vez evite el gasto innecesario de 
energía de una persona. 
 
Figura 1. Área rural de Coyaima-Tolima. 
 
Nota: Esta fotografía ilustra el tipo de terreno donde la silla de ruedas debe funcionar. 
Fuente: Elaboración propia. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2 OBJETIVOS 
2.1 Objetivo general 
 
 Diseñar una silla de ruedas capaz de sortear los desniveles del terreno. 
 
2.2 Objetivos específicos 
 
 Recopilar la documentación bibliográfica, geográfica, y necesidades 
planteadas por los posibles usuarios. 
 
 Analizar las cargas a las que va a estar sometido el diseño del proyecto. 
 
 Analizar prototipos de referencia para seleccionar de ellos las características 
que mejor se adapten a las necesidades del proyecto. 
 
 Seleccionar los elementos normalizados. 
 
 Diseñar los elementos que no estén normalizados con los programas 
Autodesk inventor, Siemens NX o SolidWorks. 
 
 Elaborar los planos del montaje final y de fabricación del proyecto 
 
 Realizar animación del diseño final por medio de los programas Autodesk 
inventor, Siemens NX o SolidWorks. 
 
 Elaborar los manuales de mantenimiento y operación. 
 
 
 
 
 
3 Justificación 
 
Para la “Universidad Distrital Francisco José de Caldas”, (UDFJC), como 
universidad de la capital del país, el hecho de pensar en problemas tecnológicos 
que no solo comprenden a la capital si no también al resto del país, como lo es 
pensar en los discapacitados que habitan en las áreas rurales que son en mayor 
parte las personas con menos posibilidades de adquirir una silla de ruedas que 
económicamente les permita sortear los terrenos por donde habitualmente se 
desplazan, es para la (UDFJC) reconocimiento del apoyo tecnológico aplicado al 
ámbito social, pensando en la calidad de vida de las personas con discapacidad en 
el país. 
 
Así mismo a nivel personal como desarrollador del presente proyecto es satisfacción 
personal grata por el hecho de aplicar los conocimientos tecnológicos aprendidos 
durante el tiempo de formación a una causa social, donde el desarrollo del proyecto 
se pensó en una población y región específica, como también de las experiencias 
propias de ver la necesidad de aplicar una solución al problema que se presenta en 
las áreas rurales con las personas en discapacidad de movilizarse libremente por 
las áreas rurales. 
 
A continuación, las tablas 1 y 2 nos da una perspectiva poblacional cuantitativa y 
cualitativa de discapacidades tanto a nivel nacional como local: 
 
Tabla 1. Población Nacional. 
Principal estructura o función corporal afectada. 
Total 
Total Requiere No requiere 
El sistema nervioso 184.789 84.586 100.203 
Los ojos 126.814 40.746 86.068 
Los oídos 41.850 12.600 29.250 
Los demás órganos de los sentidos (olfato, tacto gusto) 4.176 1.387 2.789 
La voz y el habla 45.390 19.094 26.296 
El sistema cardiorrespiratorio y las defensas 128.866 32.992 95.874 
La digestión, el metabolismo, las hormonas 41.131 8.836 32.295 
El sistema genital y reproductivo 12.912 3.571 9.341 
El movimiento del cuerpo, manos, brazos, piernas 260.003 113.190 146.813 
La piel 8.945 2.271 6.674 
Otra 2.256 493 1.763 
Total 857.132 319.766 537.666 
Nota: La población nacional que fue planteada en el problemala cual requiere ayuda 
por limitaciones en el movimiento del cuerpo. (DANE, 2010). 
 
Tabla 2. Población local 
Principal estructura o función corporal afectada. 
Total 
Total Requiere No requiere 
El sistema nervioso 275 175 100 
Los ojos 148 100 48 
Los oídos 53 30 23 
Los demás órganos de los sentidos (olfato, tacto gusto) 7 4 3 
La voz y el habla 114 76 38 
El sistema cardiorrespiratorio y las defensas 22 9 13 
La digestión, el metabolismo, las hormonas 2 1 1 
El sistema genital y reproductivo 9 6 3 
El movimiento del cuerpo, manos, brazos, piernas 223 157 66 
La piel 8 6 2 
Otra 2 2 0 
Total 863 566 297 
Nota: La población local (Coyaima), que fue planteada en el problema la cual 
requiere ayuda por limitaciones en el movimiento del cuerpo. (DANE, 2010). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 MARCO TEÓRICO 
 
La silla de ruedas es una ayuda técnica diseñada para permitir el desplazamiento 
de aquellas personas con problemas de locomoción o movilidad reducida debido a, 
una lesión o enfermedad física. La primera representación gráfica de una silla con 
ruedas data del año 525 a.C., en un grabado chino en el que aparece un sillón con 
tres ruedas. La fecha de invención de la primera silla de ruedas no está clara, pero 
se sabe que la primera silla de ruedas creada con la funcionalidad de transportar a 
una persona fue fabricada para el monarca español Felipe II (1527-1598), por un 
inventor desconocido (ver figura 2) (TENYUS, s.f.). 
 
Figura 2. Silla de ruedas del rey Felipe II 
 
Nota: La silla tenía cuatro ruedas pequeñas, un apoyo para pies y un respaldo. 
Fuente: (Sunrise Medical, 2018). 
 
Después, la silla de ruedas, “Bath”, fue la que se patentó por primera vez, luego se 
le hicieron arreglos mejorando su comodidad para el siglo XIX, esta contaba con 
una característica de diseño como tres ruedas. Después en el siglo XX el ingeniero 
Harry Jennings diseño la primera silla de ruedas con un chasis de acero tubular que 
a la fecha es muy similar al diseño que se ve comúnmente en un hospital (ver figura 
3), esta silla fue diseñada para su amigo Herbert Everest (Sunrise Medical, 2018). 
 
Figura 3. Silla de ruedas plegable de Harry Jennings 
 
Nota: En esta imagen se muestra una silla más similar a las existentes a la fecha. 
Fuente: (Sunrise Medical, 2018). 
 
Entre la gran variedad de diseños que existen hay unos que vale la pena exaltar 
para el presente proyecto, estos son diseños de sillas de ruedas creados para 
brindar mayor libertad a una persona condicionada en su movimiento de piernas y 
que dispone de una buena motricidad en su parte superior: 
 
 Desino: Esta silla de ruedas es una silla de ruedas que se acciona de forma 
manual con unas palancas que accionan un sistema de transmisión de correa 
a las ruedas traseras, que pueden ser de 24” o 26”, además de dos pequeñas 
ruedas en su parte delantera (ver figura 4). 
 
Figura 4. Silla de ruedas “Desino” 
 
Fuente: (Desino, 2018). 
 
 Mountain Trike: Esta silla de ruedas tiene una configuración de tres apoyos 
con dos ruedas grandes en su parte delantera y una en su parte trasera, se 
puede ver que es una silla de ruedas adaptada como un triciclo, está 
compuesta además por un sistema de frenos de discos hidráulicos, y una 
transmisión por cadena para cada una de las ruedas delanteras de 24’’ (ver 
figura 5). 
 
Figura 5. Silla de ruedas “Mountain Trike” 
 
Fuente: (Mountain Trike, 2021). 
 
Grit Freedom Chair: En este diseño se puede ver tres puntos de apoyo, con dos 
ruedas de bicicleta en su parte trasera y una rueda en la parte frontal que esta al 
extremo de una barra de perfil tubular, otra característica es su sistema de 
transmisión por cadena que, funciona mediante palancas para poder ser accionado 
(ver figura 6). 
 
Figura 6. Silla de ruedas “Grit Freedom Chair” 
 
Fuente: (Grit Freedom Chair, 2020). 
 
Entre los diseños o modelos que se están presentando hay uno que, si bien no es 
comercial, es uno que se desarrolló en Colombia por parte de las universidades de 
Antioquia, Pontificia Bolivariana (UPB), Medellín, en alianza con el Servicio Nacional 
de Aprendizaje (SENA), esta es una silla de ruedas todo terreno con dos ruedas 
traseras de bicicleta y una más pequeña en su parte delantera brindando mayor 
estabilidad, una transmisión por palanca independiente conectada para cada eje de 
las ruedas, y un sistema de frenos de disco (ver figura 7) (EL TIEMPO, 2019). 
 
Figura 7. Prototipo silla de ruedas todo terreno 
 
Fuente: (EL TIEMPO, 2019) 
 
 
4.1 CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO 
 
 
Teniendo en cuenta el objetivo principal, “diseñar una silla de ruedas capaz de 
sortear los desniveles del terreno”, es pertinente analizar las características 
fundamentales de las sillas de ruedas que se han tomado como referencias y con 
base a estas tomar la decisión de los temas a profundizar, así como el método de 
diseño que sea más pertinente para el presente proyecto. 
 
A hora bien, para este proyecto se toma en cuenta la información hallada en OMS 
(2008), la cual se considera importante y se presenta a continuación en el presente 
punto 2.1: 
 
4.1.1 Normas 
 
La Organización Internacional de Normalización (ISO) ha elaborado normas 
internacionales para sillas de ruedas que se conocen como serie ISO 7176. La serie 
especifica terminología, métodos de ensayo para evaluar el desempeño, tamaño, 
resistencia, durabilidad y seguridad de las sillas de ruedas. Muchos comités 
nacionales de normalización han adoptado la serie ISO 7176 o una versión de dicha 
serie adaptada para ellos, en calidad de normas propias de sillas de ruedas. Todos 
los requisitos de la serie ISO 7176 tal vez no reflejen condiciones típicas de entornos 
de menores recursos, ya que algunos de los requisitos tenían por objeto simular las 
condiciones de ciudad con calles lisas. Por tanto, al elaborar normas nacionales, es 
importante tomar en cuenta los entornos, peso y talla de los usuarios, usos típicos 
y tecnologías de sillas de ruedas y otras (como bicicleta/triciclo) disponibles dentro 
del país”. 
 
Como complemento al párrafo anterior, en Colombia algunas de las Normas 
Técnicas Colombianas (NTC) que se conocen según la investigación con referencia 
a sillas de ruedas halladas en la base de datos de la Universidad Nacional de 
Colombia (UNAL) son: 
 
NTC 4265:1997 
NTC 4266:1997 
NTC 4267:1997 
NTC 4269:1997 
NTC 4268:1997 
 
4.1.2 Sillas de ruedas apropiadas 
 
“Estas pautas se refieren a las sillas de ruedas apropiadas. Aquí las sillas de ruedas 
manuales se definen como sillas de ruedas propulsadas por el usuario o empujadas 
por otra persona. La silla de rueda es apropiada cuando: 
 
 Satisface las necesidades del usuario y las condiciones ambientales; 
 
 Ofrece buen ajuste y apoyo postural; 
 
 
 Es segura y durable; 
 
 Está disponible en el país; y se puede obtener y mantener 
 
 Y los servicios se pueden sustentar en el país a precios razonables. 
 
En estas pautas, salvo que se señale lo contrario, el término “silla de ruedas” 
significa “silla de ruedas manual apropiada”. 
 
4.1.3 Usuarios de sillas de ruedas 
 
“En estas pautas, el término “usuarios” se refiere a personas que ya usan silla de 
ruedas o bien que se beneficiarían con el uso de una silla de ruedas porque su 
capacidad de caminar es limitada. Los usuarios son: 
 
 Niños, adultos y ancianos; 
 
 Hombres y mujeres, niñas y niños; 
 
 
 Personas con diferentes limitaciones neuromusculoesqueléticas, estilos de 
vida, funciones vitales y condición socioeconómica; y 
 
 Personas que viven en entornos diferentes, que son: rurales, semiurbanos y 
urbanos. 
 
 Los usuarios representan una extensa gama de necesidades de movilidad, pero 
tienen en común la necesidad de una silla de ruedas para mejorar su movilidad con 
dignidad”. 
 
4.1.4 Comodidad y seguridad del usuario 
 
 
“Nunca se debecomprometer la salud y la seguridad de los usuarios con el fin de 
reducir costos. Aun cuando pueda parecer que cualquier silla de ruedas es mejor 
que no tener ninguna, no es así cuando la silla de ruedas causa o ayuda a causar 
lesiones u otros riesgos para la salud. Una silla de ruedas se debe diseñar para que 
asegure la salud y la seguridad del usuario. Hay muchas situaciones en que el 
usuario puede resultar lesionado debido a su propia silla de ruedas, como se aprecia 
en los ejemplos siguientes. 
 
 Una silla de ruedas sin cojín o provista de un cojín inadecuado puede causar 
escaras de presión. Este hecho, a su vez, puede exigir que el usuario 
permanezca muchos meses en cama; sin atención ni tratamiento adecuados; 
con frecuencia aparecen otras escaras, complicaciones secundarias, incluso 
la muerte prematura. 
 
 Las sillas de ruedas inestables pueden volcarse y los usuarios pueden caerse 
y lesionarse. 
 
 Las sillas de ruedas demasiado anchas o excesivamente pesadas pueden 
causar lesiones de los hombros. 
 
 
 Los bordes filudos de las superficies pueden causar cortes que a su vez 
pueden conducir a infecciones. 
 
 Un diseño deficiente puede determinar que haya puntos en la silla de ruedas 
donde el usuario u otras personas puedan pellizcarse los dedos o la piel. 
 
 
 Las sillas de ruedas que no resisten el uso diario en el entorno del usuario 
pueden fallar prematuramente y lesionar al usuario”. 
 
4.1.5 Resistencia y durabilidad 
 
“Las sillas de ruedas que se usen en el exterior sufren más desgaste que las que 
son de uso interior o en caminos y senderos parejos. Una silla de ruedas debe tener 
la resistencia suficiente para no sufrir una falla súbita mientras esté en uso. La silla 
de ruedas se debe construir de manera que tenga la vida más larga posible y que 
necesite el menor número de reparaciones. Se debe diseñar la silla de ruedas de 
manera que si falla se la pueda reparar cerca del hogar del usuario y debe ser fácil 
obtener piezas de repuesto”. 
 
4.1.6 Aptitud para el uso 
 
“Las sillas de ruedas deben ser apropiadas para el entorno en el que se las usará y 
para las personas que las usarán. Un modelo de silla de ruedas no servirá para 
todos. Al diseñar o escoger sillas de ruedas, es preciso pensar en el entorno y la 
forma en que se puede usar la silla de ruedas”. 
 
4.1.7 Estabilidad 
 
La estabilidad de la silla de ruedas afecta el grado de seguridad de ésta y lo bien 
que el usuario puede realizar actividades en la silla de ruedas. El volcamiento de la 
silla de ruedas causa muchas lesiones a los usuarios. 
 
 La estabilidad estática se refiere a la estabilidad de la silla de ruedas cuando 
no está en movimiento. Esto determina si la silla de ruedas se volcará 
(algunas de las ruedas pierden el contacto con el suelo) cuando el usuario, 
por ejemplo, se inclina para recoger algo del suelo o se sienta o se levanta 
de la silla. 
 
 La estabilidad dinámica se refiere a la estabilidad de la silla de ruedas en 
movimiento. Esto determina si el usuario puede pasar sobre resaltos o 
superficies inclinadas sin volcarse. 
 
 
La estabilidad general se ve afectada por la posición del centro de gravedad 
combinado del usuario y de la silla de ruedas en relación con la base de las ruedas. 
Una forma de aumentar la estabilidad general y las ventajas e inconvenientes 
asociados aparece en la Tabla 3. 
 
 
 
 
 
 
Tabla 3 . Objetivo: aumentar la estabilidad en todas direcciones 
Ventajas Inconvenientes 
Si se baja el asiento y así también el centro de gravedad del usuario 
 Puede ser más fácil que el 
usuario alcance objetos que 
están en el suelo. 
 Al estar más abajo puede ser 
más difícil alcanzar objetos 
en altura. 
 Es más probable que el asiento 
(y las rodillas del usuario) calcen 
bajo los escritorios y las mesas. 
 La postura puede ser menos 
cómoda y la presión sobre el 
asiento del usuario puede 
aumentar (causa de escaras 
de presión). 
 Los usuarios podrán usar mejor 
los pies para ayudar la propulsión 
(si pueden hacerlo). 
 La postura del usuario para 
empujar puede empeorar y el 
acceso a los rebordes con 
las manos puede resultar 
más difícil. 
Fuente: (OMS, 2008). 
 
4.1.8 Tamaño y ancho de las ruedas 
 
“Cuanto más grande sea la rueda, más fácil será impulsar la silla en terreno 
accidentado. Las ruedas traseras anchas y las ruedas orientables anchas y grandes 
ayudan a que la silla de ruedas no se hunda en suelo arenoso o fangoso”. 
 
4.1.9 Distancia entre ejes 
 
“Hay diferentes tipos de sillas de ruedas para diferentes ambientes. Las principales 
características que afectan el funcionamiento de una silla de ruedas en diferentes 
ambientes son: 
 
 La distancia entre las ruedas delanteras y traseras (distancia entre los ejes); 
 
 El tamaño y el ancho de las ruedas. Distancia entre las ruedas delanteras y 
traseras (distancia entre los ejes). 
 
La distancia entre las ruedas delanteras y traseras es importante. Cuando las 
ruedas están separadas, se habla de una “distancia larga entre los ejes”. Cuando 
las ruedas están más juntas, se habla de una “distancia corta entre los ejes”. Las 
sillas de ruedas que tienen una distancia larga entre los ejes son más estables y 
tienen menos probabilidades de volcarse. Pueden ser una buena opción para las 
personas que pasan la mayor parte del tiempo en ambientes exteriores y se mueven 
por terrenos accidentados o desparejos. Hay sillas de ruedas con distancia larga 
entre los ejes que tienen tres ruedas y otras que tienen cuatro ruedas. 
 
Las sillas de ruedas con distancia larga entre los ejes que tienen tres ruedas son en 
general muy estables y adecuadas para ambientes exteriores en terrenos 
accidentados”. 
 
4.1.10 Cojines 
 
“El cojín es una parte muy importante de toda silla de ruedas. El cojín brinda: 
 
 Comodidad 
 
 Apoyo postural (ayudan a las personas a sentarse más erguidas); 
 
 Alivio de la presión. 
 
Todo usuario de sillas de ruedas debe sentirse cómodo en su silla, y un buen cojín 
lo ayuda a sentarse derecho con facilidad y comodidad. Es por eso que todo usuario 
de silla de ruedas debe tener un cojín. Sin embargo, no es necesario que todo 
usuario tenga un cojín de alivio de la presión”. 
 
4.1.11 Impulso de una silla de ruedas 
 
“Las sillas de ruedas tienen diferentes formas de ser impulsadas algunas de ellas 
funcionan con un aro de impulsión que este sujeto a la rueda, también por el empuje 
de una persona extra en la parte anterior a la silla, o por una palanca vinculada a un 
sistema de transmisión por cadena o correa que, también puede estar sujeta directa 
al eje de la rueda” 
 
4.1.12 Materiales de estructura o chasis 
 
Los materiales con que se fabrican las sillas de ruedas deben ser muy resistentes y 
ligeros. Cuando se desea adquirir este producto es muy importante tomar en 
consideración el tipo material, ya que esto determinará el peso que soportará y la 
facilidad para ser propulsada. Los materiales más utilizados para la fabricación de 
estas sillas son los siguientes: 
 Aluminio: es el material más ligero y resistente. Su costo puede ser un poco 
elevado, aunque si es una silla que se usará por tiempo indefinido puede 
considerarse una excelente inversión a largo plazo. De acuerdo con el 
tamaño y accesorios que posea la silla su peso suele estar entre los 8 y 12 
kilos. Es una de las más fáciles de transportar. 
 
 Acero: El peso de estas sillas suele estar entre los 18 y 20 kilos. Ofrece una 
excelente resistencia para personas con pesos superiores a los 80 kilos. 
Además, las sillas fabricadas en este material son las más económicas del 
mercado. 
 
 Acero ligero: ofrece la misma resistencia que las sillas de acero tradicionales, 
sin embargo, los tubos con que se fabrican poseen menos grosor, por tanto, 
su peso es menor. Las sillas de acero ligero pesan entre 15 y 18 kilos.4.2 ANÁLISIS DE DISEÑO POR ELEMENTOS FINITOS 
 
La simulación computacional se utiliza ampliamente en las empresas para hacer 
análisis y mejorar la calidad de los productos y proyectos. La mayoría de estos 
análisis se llevan a cabo mediante uso de softwares que utilizan el “Método de 
Elementos Finitos” (FEM), lo cual permite obtener respuestas para numerosos 
problemas de ingeniería. 
 
El método puede ser aplicado en la resolución y diagnóstico de problemas de 
análisis estructural pala la obtención de desplazamientos, deformaciones y 
tensiones, también permite representar diferentes escenarios y evaluar el 
rendimiento de productos con aplicación de criterios de resistencia, rigidez o fatiga. 
También las variaciones del método de los elementos finitos permiten hacer análisis 
térmico, acústico, dinámico, electromagnético y de flujos de los casos más simples 
de comportamiento lineal al no lineal, como cuando se tienen grandes 
desplazamientos o contacto entre las partes de un conjunto (Mirlisenna, 2016). 
 
Figura 8. Análisis por elementos finitos 
 
Nota: En esta imagen se aprecia un análisis por elementos finitos de una pieza por 
medio de un mallado. Fuente: (Mirlisenna, 2016). 
5 DISEÑO 
 
5.1 INSPECCIÓN DEL ENTORNO DE OPERACIÓN 
 
En la visita al área rural planteada en el problema para inspeccionar el terreno y 
hablar con un niño de allí mismo con condición de discapacidad, se evidencia las 
necesidades que debe tener el diseño o prototipo de diseño a desarrollar, estas 
necesidades se pueden ver en la siguiente tabla (ver tabla 4), cabe notar que las 
dificultades con las que personas en esta condición deben resignarse a vivir así, 
llegando al punto de tener que pedir dinero para ayudar a sus familias. 
 
Tabla 4. Requerimientos 
Requiere Solución general 
Funcionalidad por los desniveles del 
terreno 
Selección de ruedas para este terreno, 
distribución de ellas, y diseño o 
selección del sistema de impulso de la 
silla. 
Estabilidad en la silla Sistema que mantenga la silla estable 
Comodidad en la silla 
Mejorar la ergonomía del asiento, 
respaldo, y ángulo de apoyo sobre la 
silla. 
El peso de la silla no sea demasiado. 
Distribuir mejor el peso sobre la silla, y 
usar materiales livianos en lo posible. 
Capacidad de carga, para ayudar a 
transportar cosas sin necesidad de 
ponerlas sobre las piernas o pedir 
ayuda a alguien más. 
Ubicar una canasta al chasis, para 
liberar la presión de cargar sobre las 
piernas. 
Fuente: Elaboración propia. 
 
5.2 BOCETOS 
 
Para el presente proyecto se elaboran dos bocetos básicos partiendo como 
referencia de la silla de ruedas, “Grit Freedom Chair” y “Mountain Trike”, con el fin 
de decidir el tipo de configuración de las ruedas, pues como se puede apreciar con 
el “prototipo a”, las ruedas más grandes están en la parte trasera del diseño, caso 
contrario al “prototipo b” con las ruedas de mayor tamaño en la parte delantera (ver 
figura 9). 
Figura 9. Bocetos 
 
Fuente: Elaboración propia 
 
El prototipo base para continuar con el diseño, se decidirá luego de una matriz de 
decisión (ver tabla 5), en esta tabla se plantean criterios como; la estabilidad, la 
capacidad para poder sortear bache o desniveles del terreno, la libertad visual 
frontal del usuario y libertad de espacio frontal para montar o desmontar la silla, 
asimismo poder sentarse a un comedor y situaciones similares. 
 
Tabla 5. Matriz de decisión (configuración de las ruedas) 
Configuración de 
las ruedas. 
Estabilidad Sortear baches 
y desniveles. 
Libertad 
visual. 
Libertad de 
espacio 
frontal. 
Total 
 
Boceto a 5 2 4 2 13 
Boceto b 5 4 5 4 18 
Nota: Las puntuaciones de la matriz se realizan de 1 a 5, siendo 5 la puntuación 
más favorable. Fuente: Elaboración propia. 
 
Como resultado de la tabla 5, se toma la decisión de que el diseño tendrá una 
configuración de ruedas con las ruedas más grandes en la parte delantera del chasis, 
y la más pequeña en la parte trasera. 
 
5.3 ANTROPOMETRÍA 
 
Por otra parte, para poder comenzar con el dimensionamiento del diseño se muestra 
medidas antropométricas de Colombia (ver figuras 10, 11, 12 y 13), allí se muestra 
dos casos, uno para la posición de pie y otro para la posición de sentado, se 
evidencian unas cotas referenciadas y posterior una tabla con la representación de 
los datos de cada una, para esta ocasión se tomará únicamente las medidas 
promedio (x̄). 
 
Figura 10. Medición antropométrica (Posición de pie) 
 
Fuente: (Avila-Chaurand, 2007). 
 
Figura 11. Datos de Medición antropométrica (posición de pie) 
 
Fuente: (Avila-Chaurand, 2007). 
 
 
Figura 12. Medición antropométrica (Posición de pie) 
 
Fuente: (Avila-Chaurand, 2007). 
 
 
 
 
 
 
Figura 13. Datos de Medición antropométrica (posición de sentado) 
 
Fuente: (Avila-Chaurand, 2007). 
 
Con base a la anterior información se eligen las medidas que van a ser necesarias 
para el dimensionamiento del proyecto (ver tabla 6). 
 
Tabla 6. Dimensiones seleccionadas para el diseño 
Dimensiones Medida (x̄) 
1 (Kg) 69,9 (70) 
2 170,1 (170) 
7 89 
11 58,8 (59) 
15 23,6 (24) 
18 43 
28 42,9 (43) 
29 34,3 (35) 
38 71,4 (71) 
41 47 
 Nota: Las dimensiones no especificadas se expresan en Cm. Fuente: Elaboración 
propia. 
 
5.4 Asiento y espaldar 
 
Para poder realizar el diseño del asiento y espaldar de la silla, lo primero es hacer 
un previo análisis en lo que refiere a la posición que el usuario tendrá sobre cada 
uno de ellos, y lo segundo hacer un estudio sobre las cargas que actuarán sobre 
cada una de las superficies. 
 
5.4.1 Análisis de confort o comodidad 
 
Este punto, se realiza con ayuda del programa NX 12 y su herramienta de, estudio 
de comodidad: Dreyfus 3d, esto para poder ubicar una posición del usuario tal que, 
cumpla con criterios de comodidad que el programa ya tiene preestablecidos, así 
como también se pretende buscar una posición que sea de ayuda para 
posteriormente distribuir el peso o carga sobre el diseño de una forma más útil. 
 
A continuación, se presenta en la figura 14 y figura 15, los resultados obtenidos del 
análisis. 
 
Figura 14. Esquema simple de articulaciones del usuario (posición de sentado). 
 
Nota: Posicionamiento angular de las distintas extremidades del cuerpo para lograr 
una posición de comodidad viable. Fuente: Elaboración propia. 
Figura 15. Estudio de comodidad (posición de sentado). 
 
Nota: Los criterios de posicionamiento de las articulaciones se encuentran en la 
figura 14. Fuente: Elaboración propia. 
 
Con lo anterior, se puede dar inicio al diseño tomando como base la comodidad del 
usuario, para evitar así problemas que afecten a la salud del mismo con criterios 
que competen o comprometen a una mala postura. 
 
5.4.2 Diseño de asiento y espaldar 
 
En este punto lo primero, será realizar un análisis previo de cómo se distribuye la 
carga que, en esta ocasión será una carga resultante de 70 Kgf, para luego realizar 
un diagrama de fuerzas y hacer el cálculo correspondiente, para este caso se realiza 
un análisis a esfuerzo flector determinando un factor de seguridad o incertidumbre 
de 2,5 para compensar errores en la suposición, dejando, así como criterio de 
incógnita tanto el perfil a usar como el material. 
 
5.4.2.1 Análisis de cargas 
 
En este caso, se simplifica el problema haciendo un análisis de viga por separado, 
analizando en primera medida el tipo de carga que se distribuye en el asiento, 
quedando el DCL que se puede ver en la figura 16, en este diagrama se hace la 
suposición de que la carga es una carga distribuida de forma triangular, debido a 
que un extremo de la viga soporta mayor esfuerzo que el otro. 
 
Figura 16. Diagrama de fuerzas distribuidas (asiento y espaldar) 
 
Nota: El peso del cuerpo humano no se distribuye de manera uniforme, y se 
simplifica como una carga distribuida triangular.Fuente: Elaboración propia. 
 
Con base a la figura 16 y tabla 6, se toma la dimensión 41 para darle valor a x, 
aunque esta dimensión tiene una longitud de 47 Cm, unas 18,503 pulgadas, se 
decide escoger una longitud de 15 pulgadas, esto con el fin de que el usuario no 
tenga molestias en la parte anterior de la rodilla. 
 
A continuación, se muestran las ecuaciones de; fuerza resultante o área bajo la 
curva de una carga triangular, centroide en el eje x para una carga triangular, 
esfuerzo flector, momento de inercia para una sección circular hueca y, factor de 
servicio o seguridad por esfuerzo flector. 
 
Fuerza resultante: 
 
�� =
�. ℎ
2
 
Ec. (1) 
 
 
b→ base. 
h→ altura. 
 
Centroide para una figura triangular (eje x): 
 
�̅ = 
1
3
 � 
Ec. (2) 
 
�̅ =
2
3
 � 
Ec. (3) 
 
�→ medida completa de la sección longitudinal. 
 
Momento de inercia de sección circular hueca: 

� = 
� =
�
64
 (�� − ��) Ec. (4) 
 
�→ Diámetro mayor de la sección transversal. 
�→ Diámetro menor de la sección transversal. 
 
Esfuerzo flector: 
 
� =
��
 
Ec. (5) 
 
�→ Momento flector máximo. 
�→ distancia desde el centroide del área transversal hasta el punto máximo. 

→ Momento de inercia de la sección transversal. 
 
Otra manera de representar a Ec. (5) es con el módulo de sección, siendo este el 
inverso de 
�
�
 , quedando de esta manera Ec. (6). 
 
� =
�
�
 
Ec. (6) 
 
 
Factor de servicio o seguridad: 
 
�� =
��
� �!"!#$
 Ec. (7) 
 
 
 ��→ Esfuerzo de fluencia a tensión del material. 
 
Continuando con el diseño del asiento, se muestra que falta la posición en la que 
actúa la carga puntual, para ello se utiliza Ec. (2) para hallar la distancia con 
respecto al punto donde se encuentra la carga distribuida de mayor magnitud. 
�̅ = 
1
3
 15" = 5" 
 
Figura 17. Diagrama de Fuerza resultante 
 
Fuente: Elaboración propia. 
 
El paso anterior se hace para ubicar un apoyo en la viga del chasis del asiento, en 
el punto donde la fuerza resultante se encuentra ubicada, para dar mayor confianza. 
 
También se calcula la altura de la carga distribuida (N) para el tipo de carga (ver 
figura 16), para ello se utiliza Ec. (1): 
 
70 )*� =
15 +, ∗ ℎ
2
 
N = ℎ = 9,333 
)*�
+,
 
 
Por otra parte, se procede con los siguientes datos a hacer un diagrama de fuerza 
cortante y momento flector en el programa MDSolids 4.0: 
 
Tabla 7. Parámetros de diseño para la viga del asiento. 
X total= 15 in Punto A Punto B x 
Distancia (in) 0 5 15 
Carga ()*� /in) 9,333 - 0 
Nota: la magnitud o altura de la carga en el punto B, no resulta relevante puesto que 
el programa toma los valores iniciales y finales de la carga. Fuente: Elaboración 
propia. 
 
A continuación, se muestran los resultados obtenidos por el programa MdSolids 4.0 
(ver tabla 8), así como el diagrama de momento flector (ver figura 18). 
 
Tabla 8. Reacciones y momento flector (asiento) 
 Punto A Punto B x 
Reacción ()*�) 0 70 0 
M ()*� ∗ in) 0 -103,7 0 
Fuente: Elaboración propia. 
 
Figura 18. Diagrama de momento flector (Asiento) 
 
Fuente: Elaboración propia. 
 
Ahora corresponde al cálculo del momento de inercia de la viga, pero primero se 
debe convertir las unidades de los resultados obtenidos, puesto que los resultados 
se necesitan en unidades de; lb y lb*in. 
 
M= 103,7 )*�*in = 228,14 lb*in 
��= B= 70 )*�= 154 lb 
 
Una vez convertidos los valores a las unidades de trabajo, se procede a aplicar Ec. 
(7), para un material de aluminio 6061 T6 seleccionado previamente, sus 
propiedades mecánicas se pueden ver en la figura 19. 
 
2,5 =
35 )4+
�
 
� = 14 )4+ 
 
Figura 19. propiedades mecánicas de aleaciones de aluminio 
 
Fuente: (Dimecol, 2021). 
Con los datos previamente hallados se procede a encontrar el módulo de sección 
para posteriormente seleccionar el perfil de tubo para la estructura del chasis, esto 
se con hace uso de Ec. (6). 
 
� =
�
�
 
� =
228,14 lb*in
14000 
lb
in9
 
� = 0,01629571429 in: 
 
En la figura 20, se aprecia una tabla con perfiles normalizados de tubos redondos o 
circulares, con datos que posteriormente se tabularán con la ecuación que relaciona 
al momento de inercia con los diámetros del tubo, como también la que se relaciona 
con el módulo de sección para así crear una tabla que permita seleccionar el perfil. 
 
Figura 20. Tubos lisos redondos 
 
Fuente: (Industrial de Aluminios, 2020) 
 
 
Tabla 9. Módulos de sección (tubos redondos) 
Perfil I(mm^4) I(in^4) C(mm) C(in) S(in^3) 
 
1/2"x1.07 666.568053 0.001601436 6.35 0.25 0.00640574 
3/4"x1.24 2764.231999 0.006641094 9.525 0.375 0.01770958 
7/8"x1.23 4455.037815 0.010703271 12.1125 0.47687008 0.02244484 
 Fuente: Elaboración propia. 
 
Según los resultados de la tabla 9 se selecciona un perfil de 3/4"x1.24 puesto que 
cumple con lo solicitado, además de que es el perfil que suma menor peso al diseño. 
 
Seguido a lo anterior, se procede a introducir los datos de propiedades del material 
en cuestión al software de diseño “SolidWorks 2021”, para analizar el 
comportamiento de la estructura del chasis, sobre todo el factor de seguridad, la 
introducción de los datos se puede ver en la figura 21. 
 
Figura 21. Propiedades de Al 6061-T6 (SolidWorks) 
 
Nota: Captura de creación de material en SolidWorks. Fuente: Elaboración propia. 
Ahora bien, para el análisis se ubican tres fuerzas en el chasis, ver figura 22, ellas 
son; F1 y F2, las cuales están colineales al eje de los soportes del asiento y espaldar 
de la silla, la otra es F3, la cual esta completamente en vertical colineal al “eje y” 
cartesiano. Para ubicar el plano del chasis ver anexo 1. 
 
Figura 22. Fuerzas sobre el chasis 
 
Fuente: Elaboración propia. 
 
Los valores de las fuerzas son: 
F1→70 kg 
F2→70 Kg 
F3→10 Kg 
 
En las siguientes figuras, ver figura 23 y 24, se aprecia el análisis de la estructura 
por análisis finitos con el criterio de esfuerzo por flexión y tensión axial sobre el 
chasis con un perfil tubular 3/4” x 1.24, con excepción del perfil del tubo de la parte 
trasera el cual es de 1 ½ x 2.77, este perfil destinado para poder introducir la caja 
de dirección. 
 
Figura 23. Esfuerzo por flexión (perfil 3/4 x 1.27) 
 
Fuente: Elaboración propia. 
Figura 24.Factor de seguridad (perfil 3/4 x 1.27) 
 
Fuente: Elaboración propia. 
 
En el anterior análisis se observa un resultado que no es favorable con el criterio 
correspondiente al valor del factor de seguridad, puesto que este tiene un valor de 
1.8 y previo a esto se había definido un valor de 2.5, así que una opción que se 
puede tomar es aumentar el área del perfil del tubo al igual que se incrementa el 
momento de inercia como también el módulo de sección, por ello se toma la decisión 
de reemplazar este perfil de 3/4” x1.27 por uno de 7/8” x 1.23, para el análisis ver 
figuras 24 y 25. Resaltar que el cambio de perfil es únicamente para el perfil del tubo 
que se encuentra debajo del asiento y que a su vez se encuentra colineal al “eje z” 
cartesiano. 
 
Figura 25. Esfuerzo por flexión (travesaño perfil 7/8 x 1.23) 
 
Fuente: Elaboración propia. 
 
Figura 26. Factor de seguridad (travesaño de perfil 7/8 x 1.23) 
 
Fuente: Elaboración propia. 
 
Con base a los resultados del segundo análisis quedan seleccionados los perfiles 
de tubo para el chasis, pues cumplen con el factor de seguridad seleccionado. 
5.5 Selección de partes normalizadas 
 
5.5.1 Ruedas 
 
seleccionar las ruedas que tendrá la silla para el diseño, se hace para dimensionar 
la altura de la estructura cosa que al mismo tiempo sirve para la revisión del terreno, 
por ello se ha pensado seleccionar un tamaño de rueda que le permita al usuario 
sortear los baches o desniveles que se encuentren en el camino, en las figuras 27, 
28 y 29, se observa o evidencia el tipo de terreno de operación. 
Figura 27. Terreno de operación (Camino con arena)Fuente: Elaboración propia. 
 
Figura 28. Terreno de operación (camino empedrado) 
 
Fuente: Elaboración propia. 
 
Figura 29.Terreno de operación (Camino de diferentes desniveles con pendiente) 
 
Fuente: Elaboración propia. 
Continuando con la selección de las ruedas, la selección se hace con una matriz de 
decisión, ver tabla 10, en esta tabla se toman aspectos característicos referentes al 
tamaño de la rueda y, para poder simplificar la tabla se decide crear dos puntos: 
 
1. Simplificar cada aspecto característico en una letra. 
2. La escala de calificación se toma con un intervalo entre 1 y 5, siendo 5 la 
calificación más favorable. 
 
Con respecto al primer punto anteriormente mencionado se tiene lo siguiente: 
 
A: Desempeño para poder superar obstáculos con mayor facilidad. 
B: Maniobrabilidad. 
C: Desempeño para avanzar o desplazarse. 
D: Peso. 
 
Tabla 10. Matriz de decisión (Selección de ruedas) 
 A B C D TOTAL 
Rueda 24’’ 3 5 2 5 15 
Rueda 26’’ 4 4 4 4 16 
Rueda 29’’ 5 2 5 2 14 
Fuente: Elaboración propia. 
 
Según los resultados de la tabla 10, se selecciona una rueda de tamaño de 26” para 
el diseño, por otra parte, el tamaño de la tercera rueda es de 12”, esta rueda fue 
seleccionada con este tamaño para mejor maniobrabilidad del diseño, decisión 
tomada con base a los diseños en las figuras 5, 6 y 7. 
 
5.5.2 Bujes 
 
El buje de las ruedas de tracción es un buje con sistema de tracción ajustable a la 
dirección que se desea, como los que usan algunas ciclas bmx, dado que estas son 
comúnmente vistas con tracción tanto al lado derecho como al lado izquierdo, 
acoplando así fácilmente la rueda al chasis del diseño. 
 
Figura 30. Buje Cassette Pirate Popa 
 
Fuente: (Tipsbmx, 2021). 
 
5.5.3 Caja de dirección 
 
La caja de dirección seleccionada es una dirección de bicicleta de 1 pulgada que se 
encuentra fácilmente en cualquier bicicletería e internet. 
 
Figura 31. dirección de bicicleta de 1 pulgada 
 
Fuente: (Repuestos, 2021). 
 
5.5.4 Frenos 
 
Para la selección, se pensó en los frenos de disco de bicicleta y también en los 
frenos, v brake, siendo los v brake seleccionados por la facilidad del mantenimiento 
en cualquier lugar. 
 
5.6 Partes o elementos no normalizados 
 
5.6.1 Canastilla 
 
La canastilla se hace tomando una canastilla de mercado y adaptándola para que 
esta pueda ser ajustada al chasis del diseño, esta parte se puede ver en el plano de 
ensamble, ver anexo 1, cabe recordar que en el diseño del chasis se tuvo en cuenta 
el lugar donde debe estar la canastilla, en caso de modificar la ubicación esta puede 
afectar el funcionamiento estructural del chasis sobre esforzando los parámetros de 
diseño del chasis. 
 
5.6.2 Base de asiento y espaldar 
 
El asiento y espaldar fueron modelados según la información expuesta en las figuras 
10, 11, 12, 13 y, tabla 6. Cabe recordar que la estructura diseñada ya está calculada 
teniendo en cuenta la posición ergonómica y la carga o peso del posible usuario. 
 
Teniendo en cuenta lo anterior los planos de la base del asiento y espaldar se 
pueden ver en el anexo 1. 
5.6.3 Palanca de transmisión 
 
El diseño de la palanca de transmisión esta diseñada en dos partes, la primera se 
encuentra ajustada al cassete del buje, y la segunda es un tubo que va ajustado a 
la primera. 
 
En la figura 32 se aprecia una imagen de la base de la palanca completa siendo 
analizada por elementos finitos, y, por otra parte, en la figura 33 se aprecia o se 
evidencia una imagen de la base de la palanca reaccionando a la misma condición. 
 
Se tiene en cuenta que la fuerza promedio de un brazo humano es de 
aproximadamente 60.63 lbf o 27.5 Kg. (M. L. Mateo Lázaro, 2008). 
 
Con base a la información anterior se realizaron los análisis por elementos finitos 
de la palanca para conocer el plano y dimensiones de la palanca ver anexo 1. La 
palanca estará sujeta por medio de unos tornillos de fijación o prisioneros para 
ajustarse al cassete del buje, cabe recordar que puede variar según la marca, es 
por esto que al ajustarse por medio de unos tornillos de fijación no es necesario que 
la palanca se adecue a un solo prototipo, ya que este puede estar acoplado a 
cualquier cassete de cualquier buje. 
 
 
Figura 32. FDS (palanca de tracción) 
 
Fuente: Elaboración propia. 
La figura 32 muestra un FDS de 2.4, valor que aceptable para el diseño, recordando 
que el FDS esta asociado a la incertidumbre de diseño, así que no habrá objeción 
para este resultado, luego de haber diseñado la estructura base o chasis con un 
FDS de 2.5. 
 
Figura 33. Base de la palanca de tracción 
 
Fuente: Elaboración propia. 
 
En la figura 33, se aprecia la carga sobre la superficie de contacto de la pieza o 
parte de la palanca que va sujeta al cassete del buje con el tubo que genera palanca 
para realizar el torque sobre la rueda y posterior desplazamiento lineal. Se puede 
notar que el elemento trabaja con una buena funcionalidad, resultado que aumenta 
mayor confiabilidad en el diseño y disminuye la incertidumbre en este. 
 
5.7 Resultado de ensamble de diseño 
 
El resultado de ensamble se puede ver en la figura 34, sin embargo, para mejor 
detalle ver anexo 1, para este ensamble se tomaron acciones como el hecho de 
realizar mediciones a partes que se necesitaban para el montaje, por esto se tomó 
la acción de ir a unas cuantas bicicleterías pequeñas para tomar medidas de estas 
piezas y modelarlas para el montaje del diseño, parte de esto se puede ver en la 
figura 35. 
Para ver animación de ensamble ver anexo 3. 
 
Figura 34. Ensamble (silla de ruedas) 
 
Fuente: Elaboración propia. 
 
Figura 35. medición de piezas para ensamble 
 
Nota: En la figura se muestra que fue necesario tomar mediciones de piezas para 
que el montaje se pueda realizar junto con el chasis. Fuente: Elaboración propia. 
 
5.8 Guía de operación y acciones de mantenimiento 
 
La guía operación y de acciones de mantenimiento de la silla diseñada de ruedas 
en este proyecto se puede ver en el anexo 2, este manual describe las operaciones 
a tener en cuenta para el operar la silla de ruedas, así como acciones de 
mantenimiento de la silla, bien sea preventivo que es lo ideal, como también 
operaciones o acciones a tener en cuenta para el mantenimiento correctivo de la 
silla diseñada. 
 
 
 
 
 
 
6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 
 
6.1 Conclusiones 
 
 Las normas para el diseño de sillas de ruedas se centran en permitir que el 
diseñador actúe con base a que el diseño de la silla de ruedas se ajuste al 
usuario y no que el usuario se tenga que ajustar o acomodar al diseño, y por 
esto es que la OMS hace énfasis en este criterio. 
 
 La configuración de los tres puntos de apoyo para mantener la estabilidad es 
muy práctica para simplificar el diseño, haciendo esto que diseñar la 
estructura principal sea más práctica puesto que esta configuración 
distribuye la carga en los tres puntos de apoyo mínimos para generar un 
plano, y así poder diseñar una estructura simple y estable, quedando como 
variable el material y configuración geométrica de perfil a criterio del 
diseñador. 
 
 Para el diseño de las sillas de ruedas una de las principales características 
de diseño aparte de su resistencia, es siempre la posición de sentado del 
usuario puesto que al estar sentado constantemente sobre la silla este se 
puede ver afectado en su salud, no solo en la espalda por la postura si no 
también dentro de su cuerpo por sobre esfuerzos. 
 
 El factor de seguridad refleja la incertidumbre del diseñador, este nivel de 
incertidumbre puede variar en el transcurso del diseño debido a que durante 
el transcurso del diseño el diseñador va conociendo mejor el sistema y 
tomando decisiones con menor incertidumbre o mayor incertidumbre. 
 
 El presente proyecto puede ser tomado como base para mejorar condiciones 
de vida de personas que se encuentranen estado de discapacidad en áreas 
rurales lejanas a centros urbanos masivos, donde es más fácil desplazarse 
con una silla de ruedas debido a que en las ciudades se encuentran mayor 
cantidad de formas de ayudar a desplazarse a estas personas. 
 
 Un diseño pensado para poder hacerse en su mayoría con partes o 
elementos fáciles de encontrar y reparar, hace que su mantenimiento sea 
mucho más sencillo centrándose más en un mantenimiento preventivo que 
correctivo. 
 
 Finalmente se cumple con lo planteado inicialmente, diseñar una silla de 
ruedas que permita soportar a una persona de máximo 70 Kg y que a su vez 
pueda sortear desniveles del terreno, teniendo como adicional de sumarle el 
hecho que puede soportar una carga de 10 Kg en otro punto de la estructura 
para poder transportar elementos que no excedan los 10 Kg. 
 
6.2 Recomendaciones 
 
 Construir un prototipo que permita reconocer o identificar fácilmente falencias 
de operación, esto debido que por ser de los primeros diseños que hemos 
realizado para estas funciones de sortear desniveles de terreno, se conserva 
incertidumbre sobre su operación final, por esto se recomienda mayor capital 
económico para poder realizar un estudio de cada factor. 
 
 Las operaciones de mantenimiento si bien son sencillas, se recomienda no 
sobreexceder la capacidad de los criterios de diseño, puesto que afectaría 
su normal operación por la cual fue diseñada, disminuyendo así su 
funcionabilidad. 
 
 
 
 
 
7 BIBLIOGRAFIA 
 
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