Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús

Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius TRABAJO FINAL DE GRADO TÍTULO: SISTEMA PURIFICADOR DE AIRE CONTAMINADO ACOPLADO EN EL EXTERIOR DE UN AUTOBÚS AUTOR: BOVER RIUS, TOMEU FECHA DE PRESENTACIÓN: OCTUBRE, 2021 Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius APELLIDOS: BOVER RIUS NOMBRE: TOMEU TITULACIÓ: DISEÑO INDUSTRIAL Y DESARROLLO DEL PRODUCTO PLAN: 92 DIRECTOR: MANEL MEMBRILLA DEPARTAMENTO: INGENIERÍA GRÁFICA Y DE DISEÑO QUALIFICACIÓN DEL TFG DATA DE LECTURA: Aquest Projecte té en compte aspectes mediambientals: X Sí  No TRIBUNAL PRESIDENTE SECRETARIO VOCAL Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius RESUMEN Diferentes países y organizaciones buscan contrarrestar los efectos de la contaminación en nuestro planeta. Es una tarea muy complicada debido a la gran industrialización que ha surgido desde hace tiempo atrás. Sin embargo, si existen métodos y leyes para poder frenar o disminuir las consecuencias adversas que produce la contaminación en la atmósfera y que deriva en otros muchos aspectos que acaban siendo nocivos para el ser humano. El objetivo de este estudio es encontrar otra manera de ayudar a poder reducir la contaminación producida por gases tales como, el CO2 y el dióxido de azufre entre otros. Con este fin, la pregunta principal de la investigación es la siguiente: ¿De qué forma se podría reducir la contaminación, si es imposible luchar en contra de la gran industrialización? En este contexto, se debe encontrar otra ley, algún método o algún producto que se pueda añadir a la vida cuotidiana sin producir consecuencias adversas. La pregunta generada se responde a partir de la creación de un purificador de aire. Pero este proyecto no debe quedarse en diseñar un purificador industrial o uno de venta individual, se debe buscar un valor añadido para darle más sentido y poder abarcar el mayor territorio posible y ayudar de forma global en la reducción de los gases contaminantes generados por el ser humano. Teniendo esto en cuenta, se crea un purificador de aire acoplado en el exterior de un autobús, el cual posee más de un tipo de filtro, para eliminar distintos tipos de gases y contaminantes que existen en la atmósfera. Con la idea principal de instalar uno en cada autobús de una misma ciudad, los cuales recorren esta misma varias veces durante el día y circulan por la inmensa mayoría de calles. Este respeta las pautas del ecodiseño y su creación, utilización y posterior reciclaje no afectan de alguna manera al medio ambiente. Palabras clave (máximo 10): Purificador Filtro Medio ambiente Contaminación Autobús Ecodiseño Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius ABSTRACT Different countries and organizations seek to counteract the effects of pollution on our planet. It is a very complicated task due to the great industrialization that has arisen for some time. However, if there are methods and laws to be able to stop or reduce the adverse consequences that pollution produces in the atmosphere and that leads other aspects that end up being harmful to humans. The objective of this study is to find another way to help reduce the pollution produced by gases such as CO2 and sulphur dioxide, among others. To this end, the main research question is the following one: In that way could pollution be reduced if it is impossible to fight against the great industrialization? In this context, another law, some method or some products must be found that can be added to daily life without producing adverse consequences. The question generated is answered with the creation of an air purifier. But this project should not stop at designing an industrial purifier or one for individual sale, an added value should be sought to give it more meaning an to be able to cover the largest possible territory and help globally in reducing the polluting gases generated by humans. Taking this into account, an air purifier attached to the exterior of a bus is created, which has more than one type of filter, to eliminate different types of gases and pollutants that exist in the atmosphere. With the main idea of installing one on each bus in the same city, which run through the same city several times during the day and circulate through the majority of streets. This purifier respects the guidelines of eco-design and its creation, use and recycling doesn’t affect the environment in any way. Keywords (10 maximum): Purifier Filter Environment Pollution Bus Eco-design Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius ÍNDICE Contenido INTRODUCCIÓN .................................................................................................................... 13 1. OBJETIVOS ...................................................................................................................... 14 2. FASE IN-OUT .................................................................................................................. 14 2.1 IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA ............................................................................................. 14 2.2. PRINCIPALES CONTAMINANTES DEL AIRE ................................................................................ 14 2.2.1. MOTORES DE COMBUSTIÓN ................................................................................................ 14 2.2.2. CENTRALES NUCLEARES ....................................................................................................... 14 2.2.3. OTRAS CENTRALES ENERGÉTICAS ........................................................................................ 15 2.2.4. QUEMA DE CARBÓN ............................................................................................................ 15 2.2.5. PLANTAS QUÍMICAS ............................................................................................................. 15 2.2.6. REFINACIÓN DE PETRÓLEO .................................................................................................. 15 2.3. PRINCIPALES CONSECUENCIAS DEL AIRE CONTAMINADO ....................................................... 15 2.3.1. LLUVIA ÁCIDA ....................................................................................................................... 16 2.3.2. SMOG ................................................................................................................................... 16 2.4. MAPA MENTAL ........................................................................................................................ 16 2.5. BRAINSTORMING .................................................................................................................... 17 2.6. STORYBOARD BASADO EN EL PROBLEMA Y LA NECESIDAD ..................................................... 18 2.7. CONCLUSIONES INVESTIGACIÓN FASE 1 .................................................................................. 19 3. FASE OUT-IN .................................................................................................................. 20 3.1. ESTUDIO DE NECESIDADES ETNOGRÁFICAS .................................................................................. 20 3.2. PATENTES, MERCADO Y EMPRESAS ......................................................................................... 21 3.2.1. ESTUDIO Y ANÁLISIS DE REFERENTES Y PRECEDENTES ....................................................... 26 3.2.2. ESTUDIO Y ANÁLISIS DE SOLUCIONES EXISTENTES ............................................................. 27 3.3. CONCLUSIONES INVESTIGACIÓN FASE 2 .................................................................................. 29 4. DESARROLLO DE PROPUESTAS .............................................................................. 30 4.1. REQUERIMIENTOS DE LA PROPUESTA ............................................................................. 30 4.2. MAPA CONCEPTUAL DE SOLUCIONES Y PRODUCTOS .............................................................. 30 4.3. NECESIDADES DEL PRODUCTO................................................................................................. 31 4.3.1. DISEÑOS CONCEPTUALES DE POSIBLES SOLUCIONES ......................................................... 32 Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius 4.4. DESARROLLO DE LA SOLUCIÓN FINAL ADOPTADA ................................................................... 35 4.4.1. DISEÑO GLOBAL ................................................................................................................... 35 4.4.2. DISEÑO MODULAR ............................................................................................................... 36 4.4.3. DISEÑO DE DETALLE ............................................................................................................. 39 4.4.4. DISEÑO ERGONÓMICO ........................................................................................................ 50 4.5. DEFINICIÓN FORMAL Y DIMENSIONAL DEL PRODUCTO FINAL ................................................. 51 4.5.1. PLANO FORMAL Y DIMENSIONAL........................................................................................ 51 4.6. DISEÑO Y ESTÉTICA ................................................................................................................. 52 4.6.1. ACABADO SUPERFICIAL Y TEXTURAS .................................................................................. 52 4.6.2. COLOR TRIM ......................................................................................................................... 52 4.6.3. GRÁFICA DE PRODUCTO ...................................................................................................... 55 4.6.4. IMAGEN CORPORATIVA Y DE PRODUCTO. LOGOTIPOS...................................................... 56 5. ESTUDIO Y ANÁLISIS DE LOS MATERIALES ........................................................ 59 6. ESTUDIO Y ANÁLISIS DE LOS PROCESOS DE FABRICACIÓN .......................... 60 6.1. CARCASAS..................................................................................................................................... 60 6.2. TUBOS PVC .............................................................................................................................. 62 6.3. TUBOS DE ACERO INOXIDABLE ................................................................................................ 63 6.4. FILTRO HEPA ........................................................................................................................... 63 6.5. FILTRO MUSGO ....................................................................................................................... 65 6.6. TAPÓN ..................................................................................................................................... 65 6.7. DEPÓSITO DE AGUA ................................................................................................................ 66 7. ESTUDIO Y ANÁLISIS DE RESISTÉNCIA ................................................................. 67 7.1. FUERZA DEL VIENTO ................................................................................................................ 68 7.2. NIEVE ...................................................................................................................................... 68 7.3. VIBRACIÓN .............................................................................................................................. 69 7.4. VIENTO O FUERZA LATERAL ..................................................................................................... 69 7.5. TEMPERATURA ........................................................................................................................ 70 8. REDISEÑO ....................................................................................................................... 71 9. ESTUDIO DE COSTES. PRESUPUESTO .................................................................... 73 9.1. PRECIO DE LOS MATERIALES PARA LA PRODUCCIÓN DE PIEZAS .............................................. 73 9.2. PIEZAS COMPRADAS A OTROS FABRICANTES .......................................................................... 73 Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius 9.3. PRECIO DEL PROCESAMIENTO DE LAS PIEZAS CREADAS .......................................................... 74 10. PLANOS DE DETALLE Y DEFINICIÓN ................................................................. 75 10.1. CARCASA SUPERIOR ................................................................................................................ 75 10.2. CARCASA INFERIOR ................................................................................................................. 75 10.3. FILTRO HEPA ........................................................................................................................... 76 10.4. FILTRO DE MUSGO .................................................................................................................. 76 10.5. TUBO DE GOTEO ...................................................................................................................... 77 10.6. DEPÓSITO DE AGUA ................................................................................................................ 77 10.7. PLANO ESCLATADO ................................................................................................................. 78 11. PLIEGO DE CONDICIONES...................................................................................... 79 11.1. NORMATIVA DE MATERIALES .................................................................................................. 79 11.2. NORMATIVA DE PROCESOS DE FABRICACIÓN ......................................................................... 79 11.3. NORMATIVA SURGIDA DEL PROYECTO .................................................................................... 79 12. EMBALAJE Y TRANSPORTE. PACKAGING ......................................................... 80 13. IMPACTO AMBIENTAL ........................................................................................... 81 13.1. ASPECTOS ECOLÓGICOS Y SOSTENIBLES DEL PRODUCTO (ECODISEÑO) ................................... 81 13.2. NIVEL DE CONTAMINACIÓN .................................................................................................... 81 13.3. RECICLAJE DEL PRODUCTO ...................................................................................................... 83 13.3.1. ACERO INOXIDABLE Y ACERO GALVANIZADO ..................................................................... 83 13.3.2. PVC ....................................................................................................................................... 83 13.3.3. FIBRA DE VIDRIO .................................................................................................................. 83 14. DEFINICIÓN FINAL DEL PRODUCTO .................................................................. 84 14.1. CONTEXTUALIZACIÓN ............................................................................................................. 84 14.2. FUNCIONALIDAD Y USO........................................................................................................... 85 15. CONCLUSIONES ......................................................................................................... 87 WEBGRAFÍA ........................................................................................................................... 88 ANEXOS ................................................................................................................................... 91 Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius 1. TIPOS DE FILTROS ........................................................................................................................ 91 2. TABLAS DE PROPIEDADES DE LOS MATERIALES ........................................................................... 91 2.1. ACERO INOXIDABLE ................................................................................................................. 91 2.2. ZINC ........................................................................................................................................ 92 2.3. ACERO, ALTO CONTENIDO EN CARBONO ................................................................................ 93 2.4. FIBRA DE VIDRIO ..................................................................................................................... 94 2.5. PVC.......................................................................................................................................... 95 Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius GLOSARIO DE FIGURAS FIGURA 1: MAPA MENTAL SOBRE LA CONTAMINACIÓN 17 FIGURA 2: MAPA MENTAL SOBRE LA CONTAMINACIÓN URBANA 17 FIGURA 3: STORYBOARD BASADO EN EL PROBLEMA Y LA NECESIDAD 18 FIGURA 4: TABLA SOBRE SOBRE LA GENERACIÓN DE NO2 EN EUROPA EN 2014 20 FIGURA 5: PURIFICADOR INDUSTRIAL CREADO POR LA EMPRESA NJORD AIR CLEAN 21 FIGURA 6: ROWENTA XL PU6080F0 22 FIGURA 7: XIAOMI MI AIR PURIFIER PRO 22 FIGURA 8: XIAOMI AC-M6-SC 23 FIGURA 9: LEVOIT LV-PUR131 23 FIGURA 10: AIIBOT EPI188 24 FIGURA 11: PHILIPS AC0820/10 24 FIGURA 12: LEVOIT LV-H132 25 FIGURA 13: PRO BREEZE PB-P01_EU-FBA 25 FIGURA 14: TAOTRONICS 26 FIGURA 15: BIONAIRE BAP1700 26 FIGURA 16: PROYECTO SMOG FREE 27 FIGURA 17: CUBOS FORMADOS POR EL PURIFICADOR DE SMOG FREE 27 FIGURA 18: AURICULARES DYSON 28 FIGURA 19: BICICLETA LIGHTFOG 28 FIGURA 20: MAPA CONCEPTUAL DE SOLUCIONES Y PRODUCTOS 30 FIGURA 21: FILTRO DE MUSGO 31 FIGURA 22: FILTRO HEPA 31 FIGURA 23: FILTRO DE CARBONO ACTIVO 32 FIGURA 24: BOCETO BÁSICO 1 33 FIGURA 25: BOCETO BÁSICO 2 33 FIGURA 26: BOCETO BÁSICO 3 33 FIGURA 27: BOCETO BÁSICO 4 33 FIGURA 28: BOCETOS BÁSICOS DE LOS MÓDULOS 34 FIGURA 29: MATRIZ STUART PUGH DE LOS DISEÑOS BÁSICOS 34 FIGURA 30: DISEÑO BÁSICO CONJUNTO FINAL 36 FIGURA 31: DISEÑO BÁSICO CARCASA SUPERIOR FINAL 36 FIGURA 32: DISEÑO BÁSICO CARCASA INFERIOR FINAL 37 FIGURA 33: FILTRO HEPA 37 FIGURA 34: FILTRO DE MUSGO 38 FIGURA 35: MOTOR TURBINA 38 FIGURA 36: SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN 39 FIGURA 37: FRONTAL CARCASA SUPERIOR 39 FIGURA 38: DETALLE DE LOS NERVIOS 40 FIGURA 39: DETALLE DE LOS AGUJEROS 40 FIGURA 40: FRONTAL CARCASA INFERIOR 41 FIGURA 41: DETALLE DE LAS TURBINAS Y SU FIJACIÓN 41 FIGURA 42: DETALLE AGUJERO DE LA CARCASA INFERIOR 42 FIGURA 43: RAÍLES DE LA CARCASA INFERIOR PARA LOS FILTROS 42 FIGURA 44: DETALLE SUJECIÓN PARA EL TUBO DE PVC 43 FIGURA 45: DETALLE FIJACIÓN ENTRE CARCASAS 43 FIGURA 46: DETALLE FILTRO HEPA DISEÑADO 44 FIGURA 47: PROYECTO CITY TREE 45 FIGURA 48: DETALLE FILTRO DE MUSGO DISEÑADO 45 FIGURA 49: DETALLE TUBO DE GOTEO DISEÑADO 46 FIGURA 50: TAPÓN DISEÑADO PARA EL TUBO DE GOTEO 46 FIGURA 51: DEPÓSITO DE AGUA DISEÑADO 47 FIGURA 52: MEDIDAS DEPÓSITO DE AGUA 47 FIGURA 53: BOMBA DE AGUA SALMSON 48 FIGURA 54: MEDIDAS BOMBA, VISTA LATERAL 48 Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius 16 fósiles. El dióxido de carbono es uno de los grandes causantes de la destrucción de la capa de ozono y del consecuente sobrecalentamiento global debido a la entrada masiva a la atmósfera de los rayos perjudiciales que emite el Sol. El principal destructor de la capa de ozono es el llamado gas CFC-11, el cual es 5 veces más destructivo que el dióxido de carbono. A parte de la destrucción de esta capa de la atmósfera, estos tipos de gases tienen otras grandes consecuencias en el aire que respiramos diariamente. 2.3.1. LLUVIA ÁCIDA La lluvia ácida se genera a partir de algunos compuestos que llegan a la atmósfera y se transforman en ácido sulfúrico y ácido nítrico, estos al entrar en contacto con el vapor de agua de las nubes, generan gotas ácidas de agua que son precipitadas en forma de lluvia o nieve en diferentes territorios. Los efectos directos que produce este fenómeno se ven reflejados en los sistemas acuáticos y en la vegetación. Al caer destruye las plantas con la cuales entra en contacto y acidifica el suelo, lo que también afecta directamente a las raíces de estas deteriorándolas y haciendo casi imposible su crecimiento. Los sistemas acuáticos que reciben esta lluvia, son afectados de forma en que el pH existente en el agua del rio o mar se ve considerablemente reducido a causa de la acidez de esta precipitación. La mayoría de organismos vivos en este tipo de agua no soportan este nuevo nivel de pH y acaban pereciendo. Un efecto indirecto de la lluvia ácida es el deterioro a menor escala de ciudades y construcciones antiguas, refiriéndose indirectamente porque tardan mucho más en sufrir daños que los organismos vivos citados anteriormente. 2.3.2. SMOG Termino inglés referido a la mezcla de niebla con humo cargado con agentes contaminantes que está un largo tiempo expuesto a una alta presión y permanecen en la troposfera. Esto se produce a causa de las grandes emisiones de gases en las ciudades tanto por los vehículos, la industria y las calefacciones. Proviene de la suma de “smoke = humo” y “fog = niebla”. Existen dos tipos, el smog fotoquímico y el sulfuroso. El primero proviene de la acción de la luz solar con los óxidos de nitrógeno y el ozono, aparece normalmente con las olas de calor. La acumulación de estos gases provoca la formación de una nube que al coincidir con una alta presión se estanca y forma esta niebla que en vez de estar formada por gotas de agua está formada por aire contaminado, la cual es nociva e irritante y muchas veces tóxica. El smog sulfuroso o también llamado industrial, se origina debido a los óxidos de azufre que al reaccionar con el vapor de agua forma ácido sulfuroso y otras partículas que luego son precipitadas en forma de lluvia ácida. En los países más desarrollados los combustibles que generan este tipo de niebla se queman en lugares con mejores sistemas de depuración y filtrado, raramente se encuentra este tipo de polución. Exceptuando países en plena industrialización donde aún son un grave problema en sus ciudades. 2.4. MAPA MENTAL Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius 17 Figura 1: Mapa mental sobre la contaminación En este mindmap, se ve el problema como base y eje central del mapa y todos los elementos a tener en cuenta que producen este mismo. Además, gracias a este esquema podemos apreciar las posibles soluciones que existen para ello y cuál es la más conveniente y la que podemos llevar a cabo. Con esto se observa que la solución más viable sería producir purificadores de aire, los cuales recojan este aire contaminado y lo devuelvan como aire limpio. 2.5. BRAINSTORMING Figura 2: Mapa mental sobre la contaminación urbana Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius 18 Ya que la mayoría de gente vive en zonas urbanas y es donde existe más alto grado de contaminación, el estudio se centrará en esta misma contaminación urbana. A partir de esta idea central, se ven todos los factores que la producen y todos los vehículos que también ayudan en esta producción de gases. A partir de ahí, se observa que los autobuses además de ayudar a la minimización del envío de gases, ya que cuanta más gente usa este tipo de transportes públicos se utilizan menos coches particulares, son los vehículos que cada día recorren más espacios en las ciudades y más frecuentemente. Sería una posible solución la idea de acoplar los purificadores de aire anteriormente mencionados, a este tipo de transporte para recoger el mayor aire contaminado posible. 2.6. STORYBOARD BASADO EN EL PROBLEMA Y LA NECESIDAD Figura 3: Storyboard basado en el problema y la necesidad Como se ha dicho más de una vez anteriormente, el problema generado es la gran contaminación del aire y la necesidad que se crea es purificarlo porque es necesario para la salud de las personas y para el medio ambiente. Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius 19 2.7. CONCLUSIONES INVESTIGACIÓN FASE 1 A partir del problema generado por la humanidad, la contaminación del aire, se ha llevado a cabo una identificación de este. Añadiendo cuáles son los principales gases contaminantes, donde se generan y donde se encuentra una mayor concentración de estos en el planeta y se ha concluido que en los principales lugares donde la encontramos es en las ciudades, está provocada principalmente por la industria y los motores de combustión y los más comunes son los óxidos, dióxidos y sulfuros. Indagando en la forma de frenar estas emisiones o darle la vuelta al gran problema, se ha llegado a la conclusión de que la única forma en que se puede ayudar es purificando este aire. Para ello se debería plantear la idea de crear unos dispositivos purificadores de aire que se puedan acoplar en los autobuses de toda la red metropolitana de las ciudades. Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius 20 3. FASE OUT-IN 3.1. ESTUDIO DE NECESIDADES ETNOGRÁFICAS El estudio etnográfico de este trabajo debería centrarse en las ciudades europeas que contengan este problema de contaminación del aire. En el marco más general, una noticia encontrada del 2017 afirma que la Comisión Europea amenazó con llevar a los tribunales a cinco países como son Alemania, Francia, Reino Unido, Italia y España los cuales llevan años superando los valores permitidos de dióxido de nitrógeno (NO2). El valor máximo permitido que se contempla es de 40 microgramos por metro cúbico de NO2 de media anual. En la siguiente tabla se puede observar un estudio de 2014 en el cual aparecen las ciudades europeas con más contaminación: Figura 4: Tabla sobre sobre la generación de NO2 en Europa en 2014 Está extraída de una noticia de “El País” y nos informa del límite legal y de la media anual expresada en microgramos por metro cúbico. En el año 2021 en que nos encontramos las leyes son más restrictivas, ahora los límites máximos son menores y no solo en referencia al NO2, otros gases como el dióxido de azufre, amoniaco, óxidos de nitrógeno, compuestos orgánicos volátiles, metano y el llamado “carbono negro” también son considerados en estas leyes. Además, el año pasado, la Asociación Europea del Medio Ambiente conmutó el Pacto Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius 21 Verde, con tal de crear en estas ciudades más zonas verdes y azules para que la propia naturaleza nos ayude a revertir esta situación. Esto nos indica que en Europa la preocupación no es poca en términos de medio ambiente, pero está claro que no se llega al objetivo en muchos países de la Unión Europea. ¿De qué sirve poner leyes y multas en consecuencia si no se encuentran soluciones para tal problema? 3.2. PATENTES, MERCADO Y EMPRESAS En el mercado existente de purificadores de aire podemos distinguir fácilmente dos tipos de ellos, los purificadores de aire industrial y los domésticos. Los de tipo industrial están enfocados para empresas con naves industriales grandes para poder limpiar la propia creación de partículas y contaminantes, eliminando el riesgo para sus propios trabajadores. En este ámbito no se puede indagar en el mercado, ya que no es una información expuesta al público corriente. Un ejemplo de empresa dedicada a este sector es la NJORD AIR CLEAN, fabricante sueco que se especializa en este sector. A continuación, se pueden ver algunos de los sistemas que fabrican: Figura 5: Purificador industrial creado por la empresa NJORD AIR CLEAN En el ámbito doméstico sí que existe un mercado diferenciado de venta de purificadores de aire. Muchas marcas que no solo se dedican a ello, con la nueva situación COVID19, han diseñado y vendido su propio dispositivo de purificación de aire. Según un estudio realizado en 2021 por una web llamada guiadeproductos.com, han recogido los 10 purificadores de aire comerciales mejor valorados y más vendidos. Se presentarán por valoración de mejor a peor. Todos se caracterizan por diseños y tamaños similares, utilizan filtros tipo HEPA e intentan integrarse lo mejor posible en el aspecto de un hogar. - Rowenta XL PU6080F0 Este dispositivo tiene 4 niveles de filtración con sensor de nivel de contaminación y gas de ajuste automático, el cual se puede conectar con una app. Dispone de clase de eficiencia energética A y su precio varía según los metros cúbicos que alcanza con límite de 140 m2. Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius 22 Figura 6: Rowenta XL PU6080F0 - Xiaomi Mi Air Purifier Pro Esta empresa tiene en su catálogo dos de los tres purificadores más vendidos. Este dispone de pantalla display y conexión WiFi, su máximo alcance es para estancias de 60 m2. Figura 7: Xiaomi Mi Air Purifier Pro - Xiaomi AC-M6-SC Este otro dispositivo fabricado por Xiaomi se compone por 3 capas anti partículas y tiene suministro de aire limpio de 6660 litros de aire por minuto. Dispone de pantalla táctil, sensor de partículas láser, filtros de 360º y un motor sin escobillas. Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius 23 Figura 8: Xiaomi AC-M6-SC - Levoit LV-PUR131 Este dispositivo contiene 5 modos, 3 niveles de graduación y un indicador de calidad de aire. Funciona tanto para polvo, polen, ácaros como para olores de cocina o humo y para filtrar pelos de animales. Su alcance se limita a habitaciones de 48 m2 y está muy bien valorado para todas las personas con alergia. Figura 9: Levoit LV-PUR131 - Aiibot EPI188 Funciona a partir de 4 filtros los cuales eliminan partículas de hasta 0,3 micras y olores desagradables. Dispone de 4 velocidades, incluyendo el modo nocturno y de un temporizador de hasta 4 hora. Su alcance está pensado para estancias de 55 m2y se recomienda el cambio de filtros cada 6 meses. Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius 24 Figura 10: Aiibot EPI188 - Philips AC0820/10 Este purificador no indica ni el número ni el tipo de filtro que utiliza. LA única información que aporta es que elimina el 99,5% de los alérgenos y que controla superficies de hasta 49 m2. Figura 11: Philips AC0820/10 - Levoit LV-H132 Segundo dispositivo de la marca Levoit que entra en el ranking de los 10 más vendidos. Dispone de 3 filtros antipartículas de hasta 0,3 micras y 3 velocidades de purificación, además de no producir ozono como el otro diseño de esta marca. Un gran inconveniente es que su función es óptima en habitaciones de 12 a 20 m2. Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius 25 Figura 12: Levoit LV-H132 - Pro Breeze PB-P01_EU-FBA Este diseño destaca por ser el único de los mencionados con 5 filtros en su interior. Dispone de temporizador de 1 a 4 horas, modo descanso y 3 velocidades de purificación. Según la información asegura una limpieza del 99,97% de las partículas malignas en el aire además de los olores. Figura 13: Pro Breeze PB-P01_EU-FBA - TaoTronics Consta de 3 filtros de purificación para eliminar las partículas de hasta 3 micras de tamaño. Dispone del modo silencioso para las noches y además de un modo automático, el cual a partir de la calidad del aire ajusta de forma automática el nivel de purificación. Este modo es compatible con su cronometraje de hasta 12 horas para aumentar o disminuir el nivel según las necesidades. Por último, dispone de recordatorios inteligentes de cambio de filtros, estimados en 2000 horas por filtro. Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius 32 C. Figura 23: Filtro de carbono activo Se concluye que, dentro del purificador de aire se utilizarán tanto un filtro formado por musgo y el filtro de tipo HEPA. Estos dos son los que más aportan para el diseño y la purificación de aire que se requiere. 4.3.1. DISEÑOS CONCEPTUALES DE POSIBLES SOLUCIONES 4.3.1.1. DISEÑOS BÁSICOS En este apartado se verán los primeros sketches del purificador de aire. Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius 33 A. Figura 24: Boceto básico 1 B. Figura 25: Boceto básico 2 C. Figura 26: Boceto básico 3 D. Figura 27: Boceto básico 4 Son cuatro diseños sencillos y hechos a mano, para poder dar una idea de lo que se está buscando. 4.3.1.2. DISEÑOS MODULARES Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius 34 Figura 28: Bocetos básicos de los módulos A partir de estos dibujos podemos ver como estaría dividido el diseño A en diferentes módulos, teniendo en cuenta que los dibujos no están a escala y algunos de los módulos podrían cambiar o desaparecer, ya sea por espacio, necesidad o por economía. Otro punto a tener en cuenta, según el diseño escogido finalmente, cambiará la forma de la carcasa, de los filtros y del captador de agua. Finalmente, a partir de otra matriz de Stuart Pugh se elegirá el diseño más conveniente para su producción, a partir de las necesidades y requerimientos: Figura 29: Matriz Stuart Pugh de los diseños básicos Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius 35 Con lo que se concluye que la elección final puede ser una combinación de los diseños A y C, los cuales son los que presentan mejores cualidades y ventajas para su producción y utilidad. 4.3.1.3. ESTUDIO DE FUNCIONALIDAD Y ESTUDIO ERGONÓMICO BÁSICO Centrando el estudio en las dos variantes de diseño escogidas, está claro que el purificador de aire captará este aire por la parte enfocada a la parte anterior del autobús y la expulsará por la parte posterior. Esto es necesario, ya que cuando el autobús esté en marcha es la forma más fácil de captar el aire sin la necesidad de turbinas, el propio movimiento de aceleración del vehículo hará pasar el aire al interior del purificador. Otra de las funcionalidades interesantes a añadir, es la incorporación de turbinas, ya sea en la parte anterior o en los costados. Estas se pondrán en funcionamiento cuando el autobús este parado, en las paradas indicadas o en los descansos del conductor, gracias a estar conectadas a una batería eléctrica o a la propia batería del vehículo. Esto hará que la purificación de aire se lleve a cabo mucho más tiempo al día, en contra de hacerlo solo cuando está en movimiento. La siguiente funcionalidad a tratar viene dada por los tipos de filtros, más concretamente por el filtro de musgo, esta planta necesita de agua para vivir pues por consecuente será necesario incorporar un sistema de goteo en la parte superior de este filtro para que vaya nutriendo al propio musgo. Para hacerlo de una forma de autoabastecimiento sería conveniente añadir a la carcasa exterior un captador de agua de lluvia, pero encontramos un problema según en qué zona circule el autobús. Si su recorrido está en una zona más árida y con pocas lluvias no habría exactitud para tener el depósito de agua lleno, para ello hay una solución. Vendría dada por un depósito de agua colocado al lado del depósito de gasolina para que este se pueda rellenar manualmente a la misma vez que se recarga gasolina. Además, sería necesario una bomba de presión que envíe esta agua del depósito a través de tuberías hacia el sistema de goteo del filtro de musgo. Al hablar de la ergonomía básica del diseño solo nos centraremos en la visual, ya que el dispositivo no tendrá interacción con el usuario excepto la persona que se encargue de su mantenimiento a la hora de cambiar los filtros. La ergonomía visual se basa en que el diseño de la carcasa principalmente, no contraste mucho con la forma del autobús y no se vea como una parte totalmente externa y enganchada en la parte superior. Por ello, será una de las razones principales por las cuales la selección final se centra en el diseño A y C. 4.4. DESARROLLO DE LA SOLUCIÓN FINAL ADOPTADA 4.4.1. DISEÑO GLOBAL A continuación, se ve el diseño global hecho a mano de lo que será la solución final. En el momento de la creación a partir de diseño 3D se le añadirán los redondeos y otros detalles por pulir. Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius 36 Figura 30: Diseño básico conjunto final 4.4.2. DISEÑO MODULAR En este apartado dividiremos nuestro diseño en módulos para su fabricación. El primer módulo será la carcasa, dividida en dos partes, la carcasa superior, la cual es la que permite la entrada y la salida del aire. Además, posee dos agujeros circulares en los costados para poder colocar las turbinas con sus respectivos motores y en la parte interior se acoplará el sistema de goteo para el filtro de musgo. Figura 31: Diseño básico carcasa superior final La carcasa inferior es la que ira collada a la parte superior del autobús y tendrá dos paredes laterales las cuales canalizarán el aire y lo harán pasar por los dos filtros del purificador. Estas mismas paredes son las que sujetarán los filtros a partir de huecos o rendijas hechas en la parte interior. Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius 37 Figura 32: Diseño básico carcasa inferior final El segundo módulo será el de filtraje y estará compuesto por el filtro HEPA y el filtro de musgo. Estos dos filtros estarán diseñados de forma rectangular para encajar con la carcasa y obligar a que el aire pase de forma continua por ellos. Figura 33: Filtro HEPA Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius 38 Figura 34: Filtro de musgo El tercer módulo será el captador de aire y estará formado por dos turbinas de diseño propio y sus respectivos motores giratorios. Estos motores serán comprados a una empresa externa, pero no se diseñarán para el prototipo. Figura 35: Motor turbina Y el último módulo será el de goteo, el cual estará formado por 4 componentes. El depósito de agua, el cual se encontrará al lado del depósito de gasolina para poder ser rellenado externamente. El sistema de distribución, el cual hará gotear el agua de una forma controlada hacia el filtro de musgo. La bomba de agua se encargará de elevar el agua desde el depósito hasta el sistema de distribución que se encontrará en el purificador y finalmente, las tuberías canalizarán toda esta agua de un punto al otro. El depósito y el sistema de goteo serán diseñados pero las tuberías y la bomba de agua se comprarán ya fabricadas. Los dibujos que se expondrán a continuación son los primeros bocetos creados y no plasman la realidad del trabajo final. Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius 39 Figura 36: Sistema de distribución 4.4.3. DISEÑO DE DETALLE En este apartado se expondrán aspectos concretos del diseño del purificador una vez ya creado volumétricamente en 3D a partir de Solid Edge. Se irán numerando en orden de piezas y los aspectos remarcables de cada una. 4.4.3.1. CARCASA SUPERIOR Tanto la parte anterior como la posterior son iguales, están compuestas por rejillas para evitar la entrada de grandes objetos. Figura 37: Frontal carcasa superior En cada costado dispone de 5 nervios para reforzar su resistencia en contra del viento y otros agentes externos que puedan aplicar una fuerza. Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius 40 Figura 38: Detalle de los nervios Todos los cantos o vértices de esta carcasa serán redondeados. Por último, dispone de 5 agujeros abocardados en cada lado para poder ser atornillado a la carcasa inferior. Figura 39: Detalle de los agujeros 4.4.3.2. CARCASA INFERIOR En la parte anterior de la carcasa se anclarán las turbinas para recolectar aire, las cuales estarán encendidas en todo momento para poder asegurar que la recolección se lleve a cabo de forma óptima. Para anclar estas turbinas se ha diseñado una pared con agujeros del tamaño de las turbinas para que puedan ser encajadas y en su parte posterior se han hecho agujeros roscados para poder sujetarlas a partir de arandelas y tornillos. Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius 41 Figura 40: Frontal carcasa inferior Figura 41: Detalle de las turbinas y su fijación Justo después de la zona donde están ancladas las turbinas, existe un agujero en la base de la carcasa para poder pasar los cables de las turbinas que irán conectadas a la batería del autobús. Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius 48 Figura 53: Bomba de agua Salmson Aunque sea una mini bomba hidráulica, es suficiente la presión que genera ya que el depósito de agua es pequeño y la cantidad de agua que hay que transportar hacia el filtro es menor aún. Esta bomba será accionada manualmente a través de un botón, al presionarlo una sola vez enviará una carga de agua de 1,8 · 10-4 m3 de agua, el volumen exacto del tubo de goteo que irá irrigando la superficie del musgo poco a poco. Las medidas de este producto son las siguientes: Figura 54: Medidas bomba, vista lateral Figura 55: Medidas bomba, vista frontal 4.4.3.7. TURBINAS DE AIRE Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius 49 Las 5 turbinas captadoras de aire se han comprado a la empresa Soler & Palau y se ha extraído el archivo CAD de www.traceparts.com . Estas se encargarán de ayudar a recoger el aire del exterior hacia adentro del purificador e irán conectadas a la batería del autobús, para que al encender el coche también se enciendan automáticamente. Los cables pasarán por dentro de la carrocería del coche hasta entrar al purificador por el agujero de la carcasa inferior. Figura 56: Turbina Soler & Palau Figura 57: Medidas turbina, vista frontal 4.4.3.8. VÁLVULA ANTIRRETORNO Esta pieza se compra como las dos anteriores, esta vez a la empresa Parker Legris Connectic. Es la que deja pasar el agua al tubo de goteo, pero impide el retroceso de esta para que no se interrumpa el goteo cuando se llene el tubo. Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius 50 Figura 58: Válvula antirretorno de Parker Legris Connection Figura 59: Medidas válvula antirretorno, largada Figura 60: Medidas válvula antirretorno, anchura 4.4.4. DISEÑO ERGONÓMICO En este proyecto la única ergonomía a tener en cuenta en el diseño, es la ergonomía visual, la cual es la que se encarga de que el concepto que se lleva a cabo no difiera con el diseño del vehículo y no irrumpa con la estética visual, para que el purificador se integre de la mejor forma posible y se puede tratar como una pieza más del autobús. Esta ergonomía visual vendrá dada por la forma, el tamaño y el color del diseño. La forma será rectangular para que siga la forma del propio autobús, el tamaño será parecido al autobús de ancho para que pueda abarcar y recoger la mayor cantidad de aire en su funcionamiento. Por último, el color deberá poder ser variable para que tenga una conexión con el color del autobús al cual se le instale. 4.4.4.1. INTERACCIÓN PRODUCTO-USUARIO Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius 51 En este apartado se tendrá en cuenta el momento en el que una persona entre en contacto con el purificador de aire y en la forma en que se hará. Este tipo de dispositivo no es necesario que sea manipulado para su funcionamiento, ya que irá colocado en la parte superior del autobús y cumplirá su cometido de forma autónoma. Pero sí que existirán tres casos en los que será necesaria la interacción de una persona, para poner en marcha las turbinas, para rellenar el depósito de agua y para cambiar los filtros. Para el encendido de las turbinas sería conveniente colocar un botón en los mandos del autobús para que el propio conductor pudiera accionarlo u otra opción sería que fuera conectado a la misma batería del vehículo y se iniciara en el momento que el autobús tenga encendido el contacto. Para el llenado del depósito de agua, el propio conductor al llenar el tanque de gasolina debería llenar también este depósito con agua. Por último, pasado un tiempo y una cantidad concreta de tiempo utilizado sería conveniente cambiar el filtro HEPA del purificador. El trabajador de mantenimiento debería subir a la parte superior del autobús para extraer la carcasa superior, intercambiar los filtros y volver a atornillar las carcasas. 4.4.4.2. FUNCIONALIDAD Y USO La funcionalidad del dispositivo se basa en la entrada del aire por una rejilla anterior ya sea gracias a la velocidad del autobús o al funcionamiento de las turbinas, posteriormente este aire se hará pasar por unos filtros para purificarlo y dejarlo salir al exterior libre de impurezas. Su uso será prácticamente autónomo, con el depósito lleno gracias a la interacción humana el conductor solo deberá encender las turbinas y la bomba de agua una vez cada cierto tiempo para suministrar agua al musgo. Por lo demás, la purificación de aire la hace el purificador sin ayuda de manipulación externa. 4.5. DEFINICIÓN FORMAL Y DIMENSIONAL DEL PRODUCTO FINAL En este apartado se mostrará el conjunto entero del diseño y su tamaño para dar una idea de las dimensiones de este. Para ello, se mostrará el alzado y el perfil en este orden. Para dar las medidas se ha utilizado el PMI y cotas del mismo programa de edición con el que se ha creado el diseño, por lo tanto, las medidas están en mm. Además, las fotografías que se muestran no están a escala. 4.5.1. PLANO FORMAL Y DIMENSIONAL Figura 61: Medidas purificador completo, vista frontal En el alzado se puede ver que la altura del conjunto será de 360 mm, sin contar con los tornillos, los cuales irán perforados dentro del autobús y no se verán. Se eligió una altura Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius 52 un poco superior a la palma de una mano, para que tuviera suficiente superficie, pero no sobresaliera demasiado y no contrastara con la estética del vehículo. La anchura de la base será de 1500 mm, un metro y medio, para así poder abarcar la mayoría de la anchura del autobús. Figura 62: Medidas purificador completo, vista lateral 4.6. DISEÑO Y ESTÉTICA Como dato previo a analizar, es que el purificador se creará a partir de acero inoxidable, o al menos toda su carcasa exterior. Es necesario saberlo antes de hablar sobre el acabado y la textura que tendrá. 4.6.1. ACABADO SUPERFICIAL Y TEXTURAS Los colores del autobús suelen ser de un aspecto cristalino y refractante, no utilizan el color mate. Para continuar con la misma estética, ya que el producto será un conjunto, el color del acabado de la pintura también será cristalino para no eliminar el acabado metálico del propio acero inoxidable. Se utilizará una pintura antioxidante de efecto metálico, está le dará a la carcasa más resistencia a la corrosión y el color deseado. La textura del producto será sin rugosidad, para conseguir esa forma pulida, al finalizar las chapas de las carcasas se le aplicará un tratamiento de electro pulido al acero inoxidable. Este eliminará cualquier rugosidad que se haya formado en la chapa en cualquiera de sus procesos de conformación. 4.6.2. COLOR TRIM El color del purificador estará basado en los autobuses en los cuales se coloque, de esta forma no desentonará con los colores del propio autobús y se alcanzará una mayor ergonomía visual, ya que el diseño de la forma ya está pensado para coincidir con la forma del vehículo. En el caso de este proyecto se elegirán dos tipos de autobuses que circulan por Barcelona, uno de ellos utiliza el amarillo, negro y blanco y el otro el rojo, negro y blanco. A continuación, se verán los ejemplos de estos autobuses: Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius 53 Figura 63: Autobús de la línea amarilla de Barcelona Figura 64: Autobús de la línea roja de Barcelona El purificador ya sea para cualquier autobús utilizará una forma de coloración general, variando los colores del diseño. Para el primer autobús, el diseño del purificador quedará de esta manera: Figura 65: Ejemplo de color de purificador 1 En cambio, para el segundo autobús, el rojo, será de esta otra forma: Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius 54 Figura 66: Ejemplo de color de purificador 2 Como se puede apreciar, en los dos casos la parte de arriba será blanca para evitar que el purificador se sobrecaliente, ya que los colores oscuros recogen más el calor de los rayos del Sol. Además, los bordes siempre serán negros y el color que cambiará será el de los laterales. El pantone utilizado para cada color serán los siguientes: Figura 67: Pantone blanco utilizado en la carcasa Figura 68: Pantone negro utilizado en la carcasa Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius 55 Figura 69: Pantone amarillo utilizado en la carcasa Figura 70: Pantone rojo utilizado en la carcasa 4.6.3. GRÁFICA DE PRODUCTO En el caso de este tipo de producto, los grafismos no son algo a destacar, ya que no es usado por personas como clientes, sino que los usuarios que manejan el producto son los propios trabajadores de mantenimiento. Por ello, el único grafismo que se encontrará en el exterior y por lo tanto será visible, será la marca o logotipo del purificador. Cabe comentar que, si será visible, pero no para la gente que vaya a pie, ya que cuanto menos visible sea el purificador mejor y sus dimensiones ya hacen que este no esté muy expuesto. Además, no existe sitio para poner el logotipo de forma que se vea para la gente que va a pie, entonces el mejor sitio para colocarlo sería en la parte superior del purificador, ya que es blanca y se diferenciará mucho mejor el estilismo del grafismo. Este sería un ejemplo de cómo quedaría al ser añadido. Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius 56 Figura 71: Detalle de el logotipo en la carcasa El logotipo será marcado a partir de láser a color para metales. Este tipo de procesos, además de marcar el contorno, le añade el color en el mismo momento, lo que beneficia al eliminar un proceso de pintado. En el caso del interior del purificador, no se ha considerado que sea necesario añadir grafismos de montaje y desmontaje de las piezas, ya que no tiene mucha complejidad y las personas que lo manejen se da por supuesto que serán expertos en este tipo de operaciones. 4.6.4. IMAGEN CORPORATIVA Y DE PRODUCTO. LOGOTIPOS Primeramente, en referencia al logotipo de la corporación, sin un nombre es difícil crear un logotipo que tenga relación con la empresa ni su objetivo. Para ello, se le debe dar un nombre que tenga cohesión con el objetivo de hacer una ciudad y un mundo más limpio del que conocemos. El color verde y su traducción al inglés se asocian con un medio ambiente limpio y libre de impurezas, por ello se le da el nombre de Green Social City enfocando su objetivo en hacer que la sociedad de una ciudad disfrute de la mejor manera de esta. El logotipo deriva de las siglas de la organización: Figura 72: Logotipo empresa Green Social City Aspectos a tener en cuenta en este logotipo son los colores, además del verde, el azul es un color que también se asocia a la amabilidad con el medio ambiente, por ello los dos colores utilizados son estos. Otro aspecto a tener en cuenta, es que la C de la palabra City esta puesta del revés. Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius 57 Esto se debe a la necesidad de formar un símbolo con las letras azules, el símbolo infinito, con el cual se quiere expresar el objetivo fundamental de todas aquellas empresas y productos que se enfocan en mejorar el mundo, un mundo que no se degrade y sea infinito para todas aquellas generaciones que vendrán después. Para el diseño del logotipo del producto es una historia diferente, ya no se centra en el nombre del producto, ya que este será Air Purifier by Green Social City. Se deben utilizar ideas que provengan del diseño, de la utilidad o del funcionamiento del producto. El diseño del logotipo del purificador es el siguiente: Figura 73: Logotipo Air Purifier de Green Social City A partir del azul y el verde, los mismos colores utilizados en el logotipo de la corporación, busca representar el recorrido del aire que se produciría para purificarlo a partir de una turbina en el centro del dibujo. En los dos logos se utilizan los mismos colores. Estos son los siguientes: Figura 74: Pantone verde para logotipo de empresa y purificador Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius 64 El filtro HEPA está formado por un cuadro de acero galvanizado y fibra de vidrio en el interior. Para la formación del cuadro, el acero será fundido a altas temperaturas y será moldeado con un molde permanente. Este molde debe ser rociado previamente con lubricante para que sea más fácil la extracción fría de la pieza. Figura 86: Proceso de moldeado por inyección Una vez la pieza es extraída, se procederá al galvanizado de esta. Para ello, primeramente, se desengrasa en un baño de sosa cáustica, después en vinagre y por último en ácido sulfúrico para activar la pieza superficialmente. Después de estos tres baños, se sumerge en un baño de zinc líquido y al ser extraída se enfría a partir de un chorro de aire frío. Este proceso da lugar a una fina capa que da protección extra a la pieza. Figura 87: Proceso de galvanizado Para formar el interior del filtro, se creará una malla de fibra de vidrio. Para ello, el vidrio fundido que es conseguido en forma de bolas, se vuelve a fundir en un horno y posteriormente se inyecta por unos rodillos con boquillas para obtener la forma de filamento. Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius 65 Figura 88: Proceso de confección de filamentos 6.5. FILTRO MUSGO El cuadro exterior de este filtro se forma igual que el cuadro de acero galvanizado del filtro HEPA, exceptuando que hay que añadir dos anillas para poder pasar el tubo de PVC en la parte superior a partir de soldadura TIG, que también ha sido explicada anteriormente. Para el interior, se crearán alambres de acero inoxidable a partir de un proceso de trefilado, haciendo pasar tubos macizos de este material por tubos más finos para conseguir el tamaño deseado. Figura 89: Proceso de trefilado Posteriormente estos alambres, se soldarán en forma de red al cuadro de acero galvanizado. Por último, a esta red, se le añadirá musgo cultivado el cual deberá estar un tiempo en condiciones idóneas de humedad para que el propio musgo se adhiera a la red de alambre. 6.6. TAPÓN El tapón se producirá a partir de acero inoxidable y con procesos que ya se han explicado anteriormente. La materia prima será fundida y moldeada a partir de un molde permanente para darle la forma deseada directamente. Para finalizar, la parte más fina del tapón se mecanizará para darle la forma de rosca y Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius 66 así se pueda acoplar al tubo de PVC. 6.7. DEPÓSITO DE AGUA El depósito de agua se producirá a partir de chapas de acero galvanizado. Estas chapas que se han formado previamente con los procesos que se han desarrollado en los puntos anteriores, serán cortadas a la medida y soldadas posteriormente para formar un cubo. Se mecanizará un agujero en dos de los lados opuestos para que sean la entrada y salida de agua y posteriormente estos agujeros serán mecanizados con la forma de rosca para así poder acoplar los tubos de acero inoxidable. Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius 67 7. ESTUDIO Y ANÁLISIS DE RESISTÉNCIA El análisis de resistencia se hará a partir de la suposición de diferentes fuerzas que se creen a partir de agentes climáticos u otros agentes externos que puedan influenciar en las carcasas exteriores. Este proceso se llevará a cabo a partir del programa virtual FEMAP, el cual calcula y ejemplifica el comportamiento de los materiales al recibir cargas de fuerza exteriores. Antes de empezar con los estudios, se elegirá el material del sólido. Figura 90: Proceso de selección en FEMAP En el caso del purificador se elegirá el acero inoxidable de la biblioteca de FEMAP. Posteriormente, se hará el mallado de la pieza. El cual en el momento de los análisis se ocultará su visión para que el programa no tenga problemas de carga. Figura 91: Mallado en FEMAP Por último, se creará el empotramiento de la pieza, el cual estará ubicado en la parte inferior. Este se marca con las “F” que se muestran debajo de la pieza, pero también se ocultarán para no afectar a la velocidad del programa. Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius 68 7.1. FUERZA DEL VIENTO Primeramente, se supondrá un viento de 130 km/h, además hay que tener en cuenta que la superficie a la resistencia del viento es de 0,45 m2 o menor, la densidad del aire la tomaremos como 1,29 kg/m3 y pondremos un coeficiente aerodinámico de 1. Con estos datos, la fuerza resultante del aire es de 378,49 N y es la que se utilizará para ejemplificar la fuerza del viento en una borrasca que golpee constantemente al purificador de una forma directa. Esta fuerza se impondrá en el frontal del conjunto. Pero hay que contemplar que en el estudio va a ser una fuerza constante y en la realidad no será así, ya que las rejillas dejarán pasar el aire y no acometerá con tanta presión contra la carcasa. Figura 92: Reacción del diseño a la fuerza del viento 1 Después de observar el resultado, aunque el viento llegará a generar una fuerza de 379 N constante, no podría llegar a deformar la pieza. La fuerza que se ha supuesto como constante no podrá ejercer ni un tercio de los 379 N que se han colocado debido a que la rejilla dejará pasar el aire y no acometerá constantemente. Aunque fuera así, con el resultado del análisis se puede observar que la mayor carga se la lleva la rejilla del medio y toda la demás superficie queda muy poco expuesta. Justo en el centro llega a recibir una presión de 30 MPa en la escala de Von Misses. En el caso del empotramiento inferior, el resultado es el siguiente: Figura 93: Reacción del diseño a la fuerza del viento 2 Se puede apreciar una pequeña presión en el inferior de la pieza, pero la cual solo llega a 15 MPa en la escala de Von Misses, es decir, que es insignificante. 7.2. NIEVE Suponiendo que cayera una nevada y se acumulara nieve encima del purificador, se ha llevado a cabo un estudio en el cual se supone que se quedarían unos 5 Kg de nieve encima de la parte superior del diseño. Estos 5 Kg se traducen en 50 N de peso Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius 69 constante. Al hacer el estudio, la pieza se deformaría de esta forma: Figura 94: Reacción del diseño a la acumulación de peso Esto supone un problema, ya que la placa superior de la carcasa es muy fina. Para solucionar este problema habría que añadir unos soportes en el interior de la carcasa que se utilicen en forma de vigas de contención. 7.3. VIBRACIÓN Para simular la vibración crearemos tres fuerzas tanto en el empotramiento como en los laterales de la pieza. Estas serán de 50 N y no serán constantes, sino variables, para que se asemejen más a una fuerza de vibración, ya que FEMAP no tiene una opción para este tipo de fuerza. Al reproducir el análisis no se observa ninguna deformación en la pieza. Toda la tensión se crea en los laterales y no llega a 1 MPa en la escala de Von Misses. Figura 95: Reacción del diseño a la vibración del vehículo 7.4. VIENTO O FUERZA LATERAL Este procedimiento será parecido al primer análisis, se creará una fuerza variable en el lateral para simular un viento de fuerza lateral u otro tipo de fuerza que se le pueda ejercer al diseño durante su uso. La fuerza será de 378,49 N, para simular un viento de 130 km/h, una gran borrasca. Este es el resultado: Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius 70 Figura 96: Reacción del diseño a una fuerza lateral No existe deformación, ya que el empotramiento y los nervios laterales se llevan la mayoría de la presión hacia ellos. 7.5. TEMPERATURA El análisis de temperatura es innecesario, ya que el calor al que puede estar sometido el purificador es de unos 50 ºC como mucho, tomando las temperaturas de los puntos más calientes del planeta. Pero el punto de fusión del acero inoxidable se encuentra en un baremo entre los 1.325 y los 1.530 ºC, es decir que, en ningún caso la temperatura afectará al diseño programado. Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius 71 8. REDISEÑO Después del estudio de resistencia llevado a cabo y al calcular el peso total del conjunto, se ha llegado a la conclusión de que se debía rediseñar las carcasas exteriores debido al gran peso que acarreaban. Este rediseño consta de reducir los grosores de las carcasas hasta 3 mm, de esta forma conseguir un peso total racional para que sea montado en la parte superior de un autobús. En las siguientes imágenes se puede apreciar el cambio de un diseño a otro. Figura 97: Detalle del grosor de la carcasa superior después del rediseño Figura 98: Detalle del grosor de la carcasa superior después del rediseño Lo que conlleva que la unión entre carcasas y la unión con la chapa del autobús cambie. Al contrario del primer diseño, donde había dos tipos de agujeros para hacer estas dos uniones, en el nuevo diseño con un mismo agujero uniremos las dos carcasas entre sí y al exterior del autobús. Se puede ver en las fotografías anteriores. El resultado definitivo, con el logo ya colocado sería el siguiente: Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius 72 Figura 99: Resultado final del purificador después del rediseño Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius 73 9. ESTUDIO DE COSTES. PRESUPUESTO En este apartado se dará el coste total de la producción de este purificador de aire. Para ello se ha dividido en tres partes: el precio de los materiales primarios para la producción de piezas, el precio de los procesos de fabricación de estas piezas y la compra de piezas o componentes que ya están creados. La suma monetaria de los materiales para crear las piezas de nuevo diseño asciende a 1.230,40€. La producción de estas piezas, a partir de un estudio de consumo de electricidad suma 1.595,79€ y las piezas o componentes comprados acumulan un gasto de 44,50€. La suma total de estos tres estudios es de 2.870,69€. En este cálculo no se incluye la mano de obra, que esta puede variar según las piezas o conjuntos que se manden crear. Cuanto más producto se pida para producir, el coste sería menor, pero ya que no tenemos esos datos se puede estimar que la creación, ensamblado y puesta a punto de este diseño rondaría sobre los 3.500€. En el caso de que la producción fuera en masa el precio se reduciría considerablemente, aunque es difícil estimar el precio completo de un purificador de esta manera. Los estudios realizados se han llevado a cabo a partir de hojas de Excel, divididas en tres partes como se ha comentado anteriormente. Se adjuntan estas hojas a continuación. 9.1. PRECIO DE LOS MATERIALES PARA LA PRODUCCIÓN DE PIEZAS Figura 100: Tabla del coste de la producción de piezas 9.2. PIEZAS COMPRADAS A OTROS FABRICANTES Figura 101: Tabla del coste de las piezas compradas Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius 80 12. EMBALAJE Y TRANSPORTE. PACKAGING El embalaje del purificador será sencillo, ya que está destinado a proteger y hacer sencillo el transporte del producto a su destinatario. No es un producto que se venda en tiendas normales por lo que el packaging no estará enfocado en el marketing y la aceptación visual. Consistirá en cajas de cartón rectangulares, para facilitar la colocación y la superposición de algunas cajas encima de otras. La carcasa superior se colocará sola en una caja debido a su peso, y se recubrirá con papel de burbuja y posteriormente se le añadirá plástico absorbe golpes por toda la caja antes de ser cerrada. Esta primera caja irá colocada sobre un palé de madera de un tamaño un poco superior a la caja de cartón. Figura 110: Plástico de burbujas Posteriormente, se llevará a cabo el mismo proceso con la carcasa inferior. Esta será recubierta con plástico de burbujas y él absorbe golpes para luego ser cerrada en una caja de cartón que también será colocada sobre un palé. Figura 111: Palé El depósito de agua también ira en su propia caja con el mismo recubrimiento y encima de un palé. Estos tres componentes van sobre palé debido a su gran peso. Por último, se empacarán las piezas pequeñas como los filtros, los ventiladores y los tubos en cajas más pequeñas para cada tipo de pieza. Estos componentes también irán protegidos con papel de burbuja y plástico absorbe golpes y de esta manera se podrán apilar todas estas cajas en un solo palé. Además, se sujetarán estas cajas al palé con tiras de plástico para que no se muevan en el transporte. El transporte se efectuará a partir de camiones de transporte de mercancías, ya que es la forma más cómoda y asequible para llevar a cabo este tipo de transporte. Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius 81 13. IMPACTO AMBIENTAL En este apartado, se tratarán los aspectos ecológicos y de sostenibilidad que se tienen en cuenta a la hora del diseño, fabricación y venta del producto. 13.1. ASPECTOS ECOLÓGICOS Y SOSTENIBLES DEL PRODUCTO (ECODISEÑO) Si se quiere referir al ecodiseño, se habla de una forma de alargar el valor de los productos para que estén dentro de un círculo de vida libre de residuos. Es decir, que los materiales no terminen su vida útil y adopten nuevas funciones. Hay diferentes principios y criterios que rigen el ecodiseño, en este apartado se explicarán a la vez que se compararán con el diseño de este purificador. Uno de los criterios que sigue este purificador es que las piezas diseñadas están formadas con materiales totalmente reciclables. Es decir, son piezas que se pueden producir a partir de materiales que ya están dentro de este círculo de vida útil porque ya han tenido otras funciones y han sido reciclados. Es el caso del acero, el PVC y la fibra de vidrio. Siguiendo con los materiales, estos son resistentes a agentes externos que pudieran afectarlos y recortar su vida útil. Es decir que son materiales de larga duración. El consumo de energía o producto en la vida útil del purificadores totalmente mínima. De electricidad se nutrirá de la propia batería del autobús y el agua que necesita el filtro de musgo no es una cantidad ni mucho menos desorbitada, al contrario, con el sistema de goteo diseñado se consigue un ínfimo sobre este recurso. Otro punto a tener en cuenta es la poca variedad de materiales que componen el diseño, cosa que facilita la separación y clasificación a la hora del reciclaje. Hay que tener en cuenta que, aunque materiales como el acero o el PVC no provienen de fuentes renovables, sí que pueden provenir directamente de un círculo libre de residuos. Por lo tanto, ayudarán a no agotar esos recursos. Además, una de las características más importantes de este tipo de máquina en frente al ecodiseño, es básicamente para lo que está destinada, reducir los contaminantes del aire sin generar otros tóxicos. Añadir, que la idea es que fuera de forma global y no de forma individualizada, ya que la idea es poder vender este producto a toda una comunidad o país para que la adapte en su propio sistema de autobuses. 13.2. NIVEL DE CONTAMINACIÓN El nivel de contaminación es un aspecto objetivo que tiene que ser tangible para los clientes que puedan estar interesados en este tipo de producto. Para ello hay que centrarse en dar datos y números que referencien de forma clara el nivel de contaminación que se produciría tanto en la fabricación como en el reciclaje del purificador. Los datos se extraerán de la huella de CO2 que se produce tanto en la fabricación como en el reciclaje de los materiales que constituyen este producto. Sin poner los materiales de los productos comercializados que se han comprado para llevarlo a cabo, como los ventiladores o los tornillos Se utilizará una hoja de Excel en la cual aparecerán los kg de cada material usado, la huella de CO2 por kg de material tanto en la fabricación como en el reciclaje y la huella de CO2 total. La huella de CO2 total del purificador 4218 kg aproximadamente. Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius 82 Figura 112: Tabla de la huella de CO2 total del purificador en kg Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius 83 13.3. RECICLAJE DEL PRODUCTO Después de haber hecho una aproximación de la huella de CO2 total de este producto, se procederá a una breve explicación sobre el tipo de reciclaje que se utilizará para cada pieza o material que la componga. 13.3.1. ACERO INOXIDABLE Y ACERO GALVANIZADO Este material, al ser un metal de aleación, se clasifica según el material aleado que contienen para posteriormente ser compactados en bloques grandes. Con estos bloques ya formados, se procederá al cortado en bloques más pequeños para después separar las aleaciones. Este proceso se lleva a cabo a partir de magnetismo, corrientes eléctricas, flujos de aire o sistemas de flotación, según el tipo de material que sea. Por último, se funde el material separado y se clasifica según el nivel de pureza para destinarlo a diferentes aplicaciones futuras. 13.3.2. PVC El PVC, es un material 100% reciclable, como es el caso del acero. Su reciclaje es muy fácil de llevar a cabo y tiene un cierto parecido con el anterior material. Se constituye de dos partes, en la primera se reduce el plástico a trozos pequeños, lo que da pie a la segunda parte. Debido a que el segundo paso es fundir el material y será más sencillo si está en trozos más pequeños. Después, este material ya está preparado para darle vida a otro producto. 13.3.3. FIBRA DE VIDRIO El caso de este material es un poco diferente a los mencionados anteriormente. Las fibras de vidrio, primeramente, deben ser separadas de los químicos que las unen. Para ello, se utilizan otros químicos que deshacen esta resina para poder recuperar los hilos de vidrio. Estos se deben limpiar cuidadosamente y se vuelven a cortar con dos orientaciones diferentes para que queden todas de un tamaño parecido. Después de este paso, las fibras de vidrio ya pueden ser reutilizadas tanto para la misma aplicación para la cual se habían destinado, añadiendo otra vez la resina correspondiente o últimamente se utilizan mucho para ser mezcladas con hormigón, otros materiales de construcción o aislantes acústicos y térmicos. Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius 84 14. DEFINICIÓN FINAL DEL PRODUCTO 14.1. CONTEXTUALIZACIÓN Para contextualizar el funcionamiento de este purificador hay que hablar sobre su valor añadido. Es un purificador de un uso no individualizado, es decir, está pensado para un uso global y que haga el mayor bien posible a toda una comunidad. Para poder abastecer una gran zona y a la vez purificar la mayor cantidad de aire posible, se ha destinado a funcionar en la parte superior externa de los autobuses. De esta forma, una flota entera de autobuses de una ciudad, tomaría un valor añadido. Además de transportar a personas también podrá ayudar a estas mismas a respirar un aire más puro en sus desplazamientos por su ciudad. Se ubicará en la parte frontal del techo, así aprovechará el movimiento del autobús para recoger el aire contaminado y expulsarlo ya purificado. Hay que tener en cuenta que cuando este parado también seguirá haciendo su función, para eso están instaladas las 5 turbinas en su parte frontal que recogerán el aire, aunque este en la parada o en un atasco. A partir de las siguientes fotografías se puede hacer una idea de cómo quedaría el producto final una vez colocado y en funcionamiento. Añadir que estas fotos son de autobuses de Barcelona y por eso el color de la carcasa exterior busca asemejarse a los colores de su flota de buses. Figura 113: Simulación frontal del purificador montado en un autobús Figura 114: Simulación lateral del purificador montado en un autobús Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius 85 Figura 115: Simulación superior del purificador montado en un autobús 14.2. FUNCIONALIDAD Y USO El funcionamiento es sencillo, en el momento que el autobús se enciende y la batería está en funcionamiento, el purificador también empieza a funcionar. Las turbinas de aire conectadas a ella se encienden y empiezan a girar y a recoger aire hacia el interior del purificador. Este proceso se mejora en cuanto el autobús arranca ya que facilita la captación del aire con su movimiento. El aire que entra dentro del purificador pasa primeramente por el filtro HEPA y posteriormente por el filtro de musgo antes de volver a salir al exterior. Figura 116: Función interior del purificador Para que el filtro de musgo tenga una óptima utilización y no perezca, será necesario que se vaya suministrando agua periódicamente. Este proceso inicia con la presión de un pulsador que el propio conductor debe activar, aproximadamente cada dos horas, lo que hará que una bomba recoja una cantidad exacta de agua del depósito y la haga subir por unos tubos hasta el filtro de musgo que se encuentra en el interior del Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius 86 purificador. Desde ahí pasa por una válvula anti retorno y llega hasta el tubo de goteo que se encuentra en la parte superior del filtro y va cayendo poco a poco, regando el musgo. Figura 117: Función interna del conjunto del filtro de musgo. Este depósito de agua se encontrará al lado del depósito de gasolina, de esta forma podrá tener una entrada como la del combustible y se podrá rellenar de la misma forma. Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius 87 15. CONCLUSIONES El motivo de este trabajo es abordar un gran problema como es la contaminación. Para ello se ha llevado a cabo un estudio previo para reforzar una idea que podría contribuir a la minimización de los contaminantes del aire producidos en masa por las grandes ciudades, la creación de un purificador de aire acoplado en la parte externa superior de un autobús. De esta forma se consigue que tanto el purificador como el autobús se retroalimenten y generen un valor añadido. El autobús consigue que el purificador de un paso de calidad y llegue a donde un purificador de venta individualizada no llegaría. El purificador da un sentido más positivo al autobús, además de transportar personas, les purifica el aire por donde pasa. Se han seguido las pautas del ecodiseño se ha intentado llevar a cabo respetando al máximo los parámetros de este tipo de metodología. Pero, al fin y al cabo, todos los procesos de fabricación requieren de métodos que producen CO2, pero que se pueden controlar gracias a sistemas de ventilación y purificación Se ha querido diseñar de forma que sea ligero y resistente, aunque probablemente se debía haber centrado más en la ligereza. Debido a que, pensando fríamente, es un producto el cual estando destinado a ciudades y no estará expuesto a grandes inclemencias del tiempo ni otros aspectos que puedan suponer un riesgo para este diseño. Sin contar este aspecto, el diseño ha sido llevado a cabo de forma correcta y es viable su fabricación. Sistema purificador de aire contaminado acoplado en la parte exterior de un autobús. Tomeu Bover Rius 88 WEBGRAFÍA - Smog: qué es, c. and Aldariz, I., 2021. ▷ Qué es el Smog: Tipos, Causas, Consecuencias y Soluciones 🏭 🌫️ . [online] Greenteach. Disponible en: <https://www.greenteach.es/smog-que-es/> [ 10 enero 2021]. - guiasdeproductos.com. 2021. Mejores Purificadores de Aire 2020 - guiasdeproductos.com. [online] Disponible en: <https://www.guiasdeproductos.com/purificador-deaire/?utm_source=adwords&utm_campaign=guiasdeproductos-bing-genairpurifier21> [10 enero 2021]. - 2021. [online] Disponible en: <https://elpais.com/internacional/2017/01/13/actualidad/1484338094_275966.html > [10 enero 2021]. - Álvarez, R., 2021. Este enorme purificador de aire es capaz de transformar el smog en piezas de joyería. [online] Xataka.com. 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