Usar el baño forma parte del día a día de todos; sin embargo, las personas con limitaciones de movilidad, lesiones o discapacidades pueden encontrar difícil utilizar un baño estándar. En el mejor de los casos, los baños estándar a veces incluyen barras de apoyo o cabinas más anchas, pero aun así no son una solución completa para todos los usuarios con problemas de movilidad. La capacidad de ajustar la altura del inodoro y la accesibilidad son áreas específicas que los espacios públicos más grandes podrían mejorar. Estas soluciones existen hoy en día; sin embargo, se usan principalmente en entornos privados del hogar y no son asequibles para un uso práctico en espacios públicos. En este artículo, contamos el camino del equipo RIT MSD Universal Lavatory Test Stand para crear soluciones de instalación directa, rápidas, asequibles y sencillas para inodoros ajustables que ayuden a personas con desafíos de movilidad.
Presentación del equipo
También conocido como “¡Un inodoro en movimiento!”, el Universal Lavatory Test Stand es un proyecto en equipo de estudiantes del Rochester Institute of Technology de diversas disciplinas de ingeniería:
Robert Cho – Ingeniero mecánico y de sistemas
Aubrey Figoras – Ingeniero mecánico y diseñador CAD
Chloe Cattadoris – Ingeniero industrial y gestor de proyecto
John Lowenhaupt – Ingeniero eléctrico y facilitador
Zach Flickinger – Ingeniero eléctrico y de sistemas
Manny Pizarro – Ingeniero mecánico y responsable de compras
La propuesta original del proyecto fue presentada por Daniel Phillips y Stan Rickel del RIT LiveAbility Lab, quienes buscaban crear un sanitario accesible que pudiera adaptarse a usuarios con problemas de movilidad. El objetivo era desarrollar un inodoro móvil que cumpliera con las normas ADA cuando estuviera en su posición base, pero que también pudiera ajustarse en altura (tanto manual como automáticamente) para satisfacer las necesidades de cualquier usuario. Con la guía del programa RIT Multidisciplinary Senior Design, el equipo dedicó el primer semestre a identificar los requisitos del cliente, comparar productos existentes y desarrollar un diseño preliminar del sistema.
Planificación y diseño del sistema
El sistema mecánico se diseñó con SolidWorks, mientras que los esquemas eléctricos se realizaron con Altium. Como base del diseño mecánico, eligieron utilizar el Watts ISCA-101-R IS Cast Iron Single Closet Carrier, capaz de soportar un inodoro de pared American Standard y con una capacidad nominal de 500 lb. La carga total estimada incluía el soporte de inodoro de 77 lb, aproximadamente 50 lb del inodoro y hasta 350 lb para contemplar a una persona del percentil 99.
Al ser una carga en voladizo, el diseño requería raíles guía para ayudar a contrarrestar el momento inducido. Un análisis de tensiones realizado por el equipo determinó que dos raíles guía de acero al carbono 1566 de 1-1/2" de diámetro serían suficientes para soportar la carga sin que cedieran por flexión ni fatiga.
Corte de las piezas de madera
Gran parte de la construcción se realizó en The Construct, un espacio maker ubicado en el campus de RIT y dedicado a apoyar a los estudiantes en proyectos personales y de clase. Todas las piezas de madera alrededor del soporte del inodoro, así como la cabecera y la base del bastidor, se fabricaron en un router CNC ShopSabre debido a la precisión y complejidad de los orificios requeridos.
El equipo diseñó un conjunto de tablones de madera sobre los que montar el soporte de inodoro. Estos tablones también debían alojar cuatro rodamientos lineales de bolas de servicio pesado para desplazarse por los raíles guía y proporcionar un área para montar actuadores. El material seleccionado fue una tabla de pino de 1" de Lowe's. Usando un router CNC, el equipo pudo cortar un panel de pino de 1" en las piezas necesarias para el sistema del soporte del inodoro.
El armazón del sistema se fabricó con madera dimensional 2x12, duplicando los montantes laterales del bastidor para mayor resistencia. Como parte de este bastidor, el equipo diseñó una cabecera y una base a medida donde se montarían los raíles guía. Estas piezas mecanizadas en CNC para la parte inferior y superior del bastidor del Universal Lavatory Test Stand se muestran en la imagen de abajo, donde la pieza superior es la cabecera del bastidor desde la que se montarán los actuadores lineales.
Elección de actuadores lineales adecuados
Para este proyecto, los actuadores lineales se seleccionaron cuidadosamente según tres factores principales:
- velocidad de desplazamiento
- capacidad de carga dinámica
- longitud de carrera
El equipo necesitaba una velocidad relativamente alta pero segura para uso humano, y un recorrido de aproximadamente 24". Tras mucha investigación, encontraron que el PA-17-24-850 era la mejor opción para sus requisitos. Aunque un actuador habría sido perfectamente capaz de soportar toda la carga de 500 lb, se eligieron dos actuadores por redundancia.
El proceso de ensamblaje
Una vez que todas las piezas se fabricaron y cortaron a las longitudes adecuadas, el equipo ensambló el sistema del soporte del inodoro. Al presionar los rodamientos en los tablones de madera y atornillar los adaptadores de rodamientos, el equipo consiguió dejar los rodamientos “atrapados” dentro de los tablones mecanizados por CNC.
El resto del bastidor se cortó con una sierra de brazo radial y se ensambló con un taladro manual y tornillos. Cualquier montaje adicional se realizó con pernos de 1/2" de diámetro, tuercas con inserto de nailon (nylock) y llaves de vaso.
A continuación, se fijó un soporte de inodoro COTS (commercial-off-the-shelf) entre los dos tablones de madera mecanizados en CNC para formar un sistema de soporte de inodoro ensamblado.
A partir de aquí, los raíles guía lineales se hicieron pasar a través de los rodamientos y se les acoplaron bridas en cada extremo. Luego, el equipo ensambló el bastidor alrededor del soporte del inodoro, con las bridas de los raíles guía montadas en la cabecera y la base del bastidor. Una vez finalizado este paso en el suelo, pudieron levantar todo el sistema y fijarlo a la pared con escuadras de acero y soportes de montaje BRK-17.
Los dos actuadores PA-17 se instalaron al final, fijando sus orificios de montaje a los soportes de montaje de la cabecera del bastidor, extendiéndolos a su longitud total y fijándolos a la base del sistema del soporte del inodoro. Tras debatirlo a fondo con el profesor y mentor del programa RIT Multidisciplinary Senior Design, se consideró innecesaria la instalación de otros componentes electrónicos aparte del interruptor basculante debido a la decisión final de no implementar el sistema de control originalmente planificado. El Universal Lavatory Test Stand ensamblado, ahora con los actuadores PA-17 cableados a un interruptor basculante, puede verse a continuación.
Pruebas finales y resultados
Al final, el equipo no pudo implementar a tiempo los controladores de velocidad AC-26-30 porque entendieron mal su funcionamiento. Anteriormente, intentaron operar estos controladores de velocidad con sus dispositivos de conmutación en el lado de entrada; sin embargo, los dispositivos de conmutación deben ir en el lado de salida para funcionar correctamente. Por ello, sus controladores de velocidad funcionaban perfectamente en una dirección, pero al invertir la polaridad no funcionaba. Sin tiempo suficiente para solucionar problemas y rediseñar el sistema, el equipo tuvo que dejar fuera esta función y trabajar con un único interruptor basculante para el control del usuario.
Las limitaciones de tiempo también provocaron que el sistema eléctrico que incluía Arduino Uno y RFID para alturas preestablecidas no se implementara y quedara, por ahora, como trabajo completamente teórico. El equipo logró realizar con éxito pruebas de peso y movimiento del Universal Lavatory Test Stand completo con una carga aplicada de 350 lb para verificar su correcto funcionamiento.
EN RESUMEN
A pesar de retos como la falta de financiación suficiente, conocimientos específicos y experiencia en la industria, el equipo RIT MSD Universal Lavatory Test Stand pudo completar el ensamblaje de su proyecto. El equipo también está agradecido por la oportunidad de dar vida a las ideas de LiveAbility Lab y agradece a Mark Minunni por toda su guía en el proyecto y sus consejos prácticos para el futuro.
¡Gracias al equipo RIT MSD Universal Lavatory Test Stand por compartir su proyecto y mostrar lo importantes que son realmente el tiempo y el dinero en los proyectos del mundo real! Para ver más del Rochester Institute of Technology, no dudes en seguirlos en YouTube, Facebook e Instagram. Si tienes alguna consulta sobre nuestros actuadores lineales eléctricos o deseas conversar más sobre otros productos, ¡no dudes en ponerte en contacto con nosotros! Somos expertos en lo que hacemos y estaremos encantados de ayudarte en todo lo que podamos.
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