Diseño y construcción de un sistema de potencia neumático para acoplarlo a una bicicleta comercial

Abstract

El presente proyecto es el diseño de un sistema de potencia que funciona utilizando la energía del aire comprimido, con el fin de que luego de su construcción y ensamblaje en una bicicleta comercial, este facilite transportarse, dado a que el usuario no tendrá que hacer el mayor esfuerzo para desplazarse de un lugar a otro. Para la realización del diseño se analizan factores como: características necesarias del medio de transporte exigidas por la población a utilizarlo, energía del aire comprimido, circuitos y elementos neumáticos, análisis de falla estática y de fatiga de los elementos mecánicos, análisis de precios unitarios de los componentes, estudio económico en caso de la adquisición de un compresor de alta presión, comparación de la bicicleta neumática con una motocicleta a gasolina de baja cilindrada. Se clasifican las respuestas de la población para obtener los parámetros necesarios como: autonomía energética y velocidad de desplazamiento. Se realiza un estudio y selección de alternativas de la parte mecánica del sistema de potencia, se analizan los componentes por falla estática y de fatiga, para luego proceder a su construcción. Con el fin de obtener especificaciones de cada uno de los elementos que van a intervenir en el circuito neumático como son los acumuladores, cilindros neumáticos, tubos flexibles, reguladoras de presión, regulador de flujo, se simula mediante el programa Excel una serie de parámetros como: fuerza necesaria del cilindro neumático para el impulso de los pedales de la bicicleta en función del peso del individuo, grados de la pendiente a subir, resistencia a la rodadura; fuerza obtenida por un cilindro neumático en función de la presión de trabajo y su diámetro; consumo en volumen de aire comprimido por carrera en función del diámetro del cilindro y su presión de funcionamiento; consumo del aire comprimido en volumen por unidad de tiempo en función de la velocidad de expansión del cilindro neumático; capacidad útil de los acumuladores de aire comprimido en función del volumen del tanque, la presión de almacenamiento y la presión atmosférica; análisis de los parámetros principales para la construcción de los acumuladores; tiempo de funcionamiento de los cilindros neumáticos en función de la capacidad útil de los tanques y la velocidad de consumo de aire; obtención de la distancia recorrida en base a un análisis de la relación de transmisión proporcionada por las catalinas de la bicicleta, etc. Se estudia y selecciona la alternativa neumática más conveniente desde el punto de vista de seguridad, costo y otros parámetros importantes, obteniendo así las características de las válvulas neumáticas a utilizarse. El proyecto concluye con un análisis económico del precio del aire comprimido en caso de adquirir un compresor de alta presión, y la comparación económica entre la bicicleta neumática y una motocicleta a gasolina de 125 centímetros cúbicos.