Metodología TRIZ aplicada al análisis y desarrollo de sistemas de aprovechamiento de energía biomecánica

Autor: Alesanco Sáenz, Elsa; 

Tipo de documento: Tesis

Director/es: Jiménez Macías, Emilio; García Alcaraz, Jorge Luis ; 

Universidad: Universidad de La Rioja

Año: 2015 

Texto completo open access 

Resumen: El presente estudio continua la labor iniciada en el año 2007 con el Proyecto de Investigación y Desarrollo Tecnológico "Energía de paseo" solicitado a la Universidad de La Rioja por la empresa Cauchos Ruiz Alejos, S.A., y llevado a cabo por miembros del equipo de investigación "Modelado, simulación y optimización de sistemas industriales eléctricos" y "Grupo de diseño integral", de los departamentos de Ingeniería Eléctrica e Ingeniería Mecánica de la Universidad de La Rioja bajo la dirección de uno de los directores de esta tesis. La autora de esta Tesis fue contratada para participar como investigadora en ese proyecto de investigación. En él se analizaban las distintas opciones existentes para el aprovechamiento de la energía que no se utiliza al caminar, y que, por tanto, se desperdicia. Una vez elegida la opción más adecuada se desarrolló y patentó un novedoso dispositivo que generaba energía eléctrica suficiente para la carga de móviles u otros dispositivos electrónicos similares, aprovechando los movimientos y las fuerzas realizadas por el cuerpo humano al caminar. En una segunda fase, gracias a la experiencia y los conocimientos adquiridos durante el desarrollo del primero dispositivo, se diseñó y patentó un segundo dispositivo diferente fundamentado en la misma base teórica de aprovechar la energía al caminar, pero que sirviera en este caso para regular la temperatura en el zapato, bien calentando o refrigerando el interior de dicho zapato. Tomando como punto de partida el proceso de diseño de estos dispositivos, la autora, junto con los directores de la tesis, se planteó la necesidad de continuar la línea de ese proyecto, ahora con un enfoque más académico, buscando por un lado mejorar los resultados obtenidos en los estudios de investigación desarrollados, y por otro lado, demostrar la funcionalidad de dichos dispositivos, analizando el impacto que generan sobre el medio ambiente y comparándolo con los generados por otros dispositivos comerciales existentes. Para la búsqueda de mejoras en los dispositivos estudiados, se ha utilizado la Teoría de Resolución de Problemas Inventivos (TRIZ), que es una metodología de resolución de problemas y de invención, que permite aplicar el concepto de Innovación al desarrollo de soluciones de problemas técnicos y científicos, aprovechando el conocimiento existente en otros campos para obtener soluciones innovadoras a los problemas. Para conocer y comparar el impacto ambiental causado por los dispositivos analizados se ha utilizado la metodología del Análisis de Ciclo de Vida (ACV), que evalúa todos los aspectos de la producción y el uso del dispositivo, desde el uso de recursos y las emisiones ambientales desde la extracción y tratamiento de las materias primas hasta su desecho cuando se deja de utilizar. El ACV del dispositivo muestra un impacto ambiental negativo (es beneficioso para el medio ambiente) al sustituir el uso de otros elementos que pueden hacer su misma labor, como baterías y pilas, altamente impactantes por sus elementos químicos. --- This study continues the work begun in the year 2007 with the Project for Research and Technological Development "Walking energy " ordered to the University of La Rioja by the company Cauchos Ruiz Alejos, SA, and carried out by several members of the research team "Modelling, simulation and optimization of industrial electrical systems" and "integrated design group", departments of Electrical Engineering and Mechanical Engineering at the University of La Rioja under the direction of one of the directors of this thesis. The author of this thesis was hired to participate as a researcher in that project. The study describes the different existing options for taking advance of the energy that is not used while walking, and therefore is wasted. After choosing the most suitable option a new device was developed and patented. This device generated enough electricity to charge mobile phones or other similar electronic devices, using the movements and forces made by the human body while walking. In a second phase, thanks to the experience and knowledge acquired during the development of the first device, a second, different device was designed and patented, based on the same theoretical basis of exploiting the energy generated while walking, but in this case that energy was used to regulate the temperature inside the shoe, by heating or cooling the shoe. Taking as a starting point the design process of these devices, the author, along with the directors of the thesis, considered the need to continue the line of this project, now with a more academic approach, seeking on the one hand improve the results of research studies developed, and on the other hand, demonstrate the functionality of such devices, analyzing the impact generated on the environment and compared with those from other existing commercial devices. To search for improvements in the studied devices, the Theory of Inventive Problem Solving (TIPS) was used, which is a problem-solving methodology and invention that applies the concept of innovation to develop solutions for technical and scientific problems, taking advantage of existing knowledge in other fields for innovative solutions to problems. To find and compare the environmental impact caused by the tested devices the methodology of life-cycle assessment (LCA) has been used, which evaluates all aspects of the production and use of the device, from resource use and environmental emissions from extraction and processing of raw materials to disposal when no longer in use. The LCA of the device shows a negative environmental impact (it is beneficial for the environment), to replace the use of other elements that can do the same work as batteries and cells for their highly polluting chemicals.