«Se estima que en el mundo existen más de 500 millones de personas discapacitadas. La discapacidad motriz representa una tercera parte de este número» (Hisaichi, 2007, p. 22).
Las personas que no pueden caminar tienen que vivir en un mundo que no es amigable para ellos. No obstante, día a día se sobreponen a los diferentes obstáculos que encuentran en el orbe. Una de estas dificultades es no poder alcanzar objetos a ciertas alturas cuando están en su silla de ruedas. Los dispositivos de asistencia pueden volver su vida cotidiana mucho más sencilla.
La ingeniería de rehabilitación busca crear mecanismos para ayudar a las personas con discapacidades para tener una vida más práctica y cómoda. En el mercado podemos encontrar una gran cantidad de modelos de sillas de ruedas ya sean eléctricas o mecánicas, así como elevadores y otras máquinas que ayudan a las personas con discapacidades. No obstante, este tipo de tecnología es muy cara e inaccesible para una buena parte de la población. Una silla de ruedas elevable con un costo accesible es un paso importante para mejorar la calidad de vida de los discapacitados.
Matemáticas para llegar alto
Para la silla elevable se construyó un modelo a escala. El prototipo tiene la mitad del tamaño de una silla de ruedas convencional. Se diseñó y fabricó para poder levantar una carga de 50 kilogramos hasta una altura de 40 centímetros sobre el nivel normal del asiento. La construcción de una silla de ruedas con un mecanismo de elevación requiere la aplicación de todos los rubros de la mecánica ingenieril. Es necesario aplicar los principios de análisis estático, dinámico y de materiales.
Antes de poder comenzar con los cálculos y con la construcción, se debe determinar el diseño de la estructura que elevará el asiento de la silla. Usando un razonamiento puramente pragmático, se analizaron los sistemas mecánicos más comunes desde un punto de vista de factibilidad de construcción. Estos sistemas son: el de tijera sencilla en forma de rombo, y el de tijera múltiple.
En un modelo que sólo requiere elevación de 40 centímetros, el mecanismo de rombo resulta suficiente, y es de construcción relativamente sencilla. Cuando se ha seleccionado un diseño, se puede continuar con los cálculos que sustentan la fabricación.
El cálculo de las fuerzas internas que actuarán en el mecanismo de elevación es el primer paso para garantizar la integridad estructural. En una disposición de rombo, las consideraciones estáticas son fáciles de expresar matemáticamente. La simetría del diseño simplifica los cálculos.
Para poder efectuar el análisis, se necesitan las medidas precisas de las piezas metálicas que conforman el componente de elevación. Con esos datos se puede efectuar una sumatoria de fuerzas y de momentos para conocer los componentes vectoriales reactivos que actúan en cada elemento estructural, denominado solera.
En términos de fuerza, una masa de 50 kilogramos se traduce en 490 newtons. Mediante los principios de la mecánica clásica de suma de componentes de vectores, se obtiene que la mayor fuerza interna que puede actuar sobre las barras es de 849 newtons. Esta cifra es clave para el desarrollo exitoso de todo el proyecto. Las fuerzas internas en la estructura de elevación son el factor determinante para la selección de material para la construcción, y para elegir la fuente de potencia motriz para la elevación.
0 comentarios