Ingeniería Mecánica · 2026
Diseño de máquina multipropósito modular para entrenamiento físico en entornos residenciales unifamiliares
Este proyecto presenta el diseño de una máquina multipropósito modular concebida específicamente para el entrenamiento físico en entornos residenciales unifamiliares en Colombia. El problema central abordado es la alta tasa de sedentarismo en el país y las limitaciones de las máquinas comerciales, las cuales suelen ser costosas, voluminosas y difíciles de adaptar a las restricciones arquitectónicas de las viviendas, como la altura mínima de 2,40 metros establecida por la Resolución 0750-2014. El objetivo general fue diseñar un sistema modular que optimice el espacio disponible garantizando eficiencia mecánica y seguridad. La metodología empleada incluyó una revisión de literatura sobre ergonomía y biomecánica, la definición de requisitos funcionales, el modelado tridimensional en entorno CAD mediante Autodesk Inventor y la realización de análisis por elementos finitos (FEA) para validar la integridad estructural.
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Contenido
- Introducciónp. 13
- Planteamiento del Problemap. 14
- Objetivosp. 15
- Objetivo Generalp. 15
- Objetivos Específicos:p. 16
- Metodologíap. 16
- Revisión de Literatura y Estado del Artep. 16
- 4.1.1 Máquinas de Gimnasio Multipropósitop. 16
- Manufactura Sosteniblep. 18
- Definición de Requisitosp. 19
- 4.2.1 Requisitos Funcionalesp. 19
- 4.2.2 Requisitos No Funcionalesp. 20
- Diseño Conceptualp. 21
- 4.3.1 Generación De Alternativas Funcionalesp. 21
- 4.3.2 Modelado Tridimensional en Entorno CADp. 22
- 4.3.3 Simulación Estructural y Validación Digitalp. 22
- Selección de Materialesp. 23
- 4.4.1 Criterios Técnicos de Selecciónp. 23
- 4.4.2 Criterios de Sostenibilidadp. 24
- Análisis de Costos y Viabilidadp. 24
- Documentación y Presentaciónp. 25
- Diseño y Desarrollop. 25
- Descripción General del Sistemap. 25
- Presentación de Planosp. 27
- Validación Ergonómica del Diseñop. 39
- 5.3.1 Criterios Antropométricos Generalesp. 39
- 5.3.2 Validación por Subsistema de relevanciap. 45
- 5.3.3 Validación Digitalp. 62
- Ejercicios Asociadosp. 62
- 5.4.1 Ejercicios para Hombrosp. 63
- 5.4.2 Ejercicios para Pectoralp. 64
- 5.4.3 Ejercicios para Espaldap. 66
- 5.4.4 Ejercicios para Brazop. 68
- 5.4.5 Ejercicios para Piernasp. 69
- 5.4.6 Ejercicios para Abdomenp. 70
- Materiales y Simulación Estructuralp. 71
- 5.5.1 Sistema de Poleasp. 71
- 5.5.2 Maquina Smithp. 74
- 5.5.3 Power Rackp. 79
- Costosp. 81
- 5.6.1 Costo de Materialesp. 81
- 5.6.2 Costo de Mano de Obrap. 81
- Resultadosp. 82
- Conclusionesp. 83
- Bibliografíap. 85
- Anexosp. 92
- Anexo 1p. 92
- Anexo 2p. 93
- Anexo 3p. 94
- Anexo 4p. 95
- Anexo 5p. 96
- Anexo 6p. 96
- Anexo 7p. 97
- Anexo 8p. 98
- Anexo 9p. 99
- Figura 1 Vista isométrica de estructura de Power Rackp. 27
- Figura 2 Vista isométrica de Sistema de Poleas ensamblado en Power Rackp. 28
- Figura 3 Vista isométrica del sistema de poleas del Power Rack en despiecep. 29
- Figura 4 Vista Isométrica En Explosión De Estructura Modular De Maquina Smithp. 30
- Figura 5 Vista isométrica en explosión de soporte para barrap. 31
- Figura 6 Vista isométrica en explosión de soporte inferior para barrap. 32
- Figura 7 Vista isométrica en explosión de soporte para discosp. 33
- Figura 8 Vista isométrica en explosión de Soporte Para Fondosp. 34
- Figura 9 Vista isométrica en explosión de Pines Magnéticosp. 35
- Figura 10 Vista lateral derecha de Soporte Auxiliar Para Elevaciónp. 36
- Figura 11 Vistas principales de soporte de seguridad para pesos libresp. 37
- Figura 12 Vistas principales de Barra Para Dominadas Multi-agarrep. 38
- Figura 13 Dimensiones del Power Rackp. 46
- Figura 14 Resorte del sistema de sujecion de "Trolleys"p. 49
- Figura 15 Vista frontal Máquina Smithp. 52
- Figura 16 Vista superior de soporte para fondosp. 55
- Figura 17 Vista lateral Pin de Seguridadp. 56
- Figura 18 Vista superior de Soporte Auxiliar para Elevaciónp. 57
- Figura 19 Barra Para Dominadas Multi-agarrep. 60
- Figura 20 Ejercicios para Hombrosp. 63
- Figura 21 Ejercicios para Pectoralp. 64
- Figura 22 Ejercicio "Fondo en Paralelas"p. 65
- Figura 23 Ejercicios para Espalda Parte 1p. 66
- Figura 24 Ejercicios para Espalda Parte 2p. 67
- Figura 25 Ejercicios para Brazop. 68
- Figura 26 Ejercicios para Piernasp. 69
- Figura 27 Ejercicios para Abdomenp. 70
- poleasp. 21
- Figura 29 Características técnicas de polea 901/80p. 93
- Tabla 1 Matriz de Configuraciones Funcionalesp. 21
- Tabla 2 Parámetros Antropométricos requeridosp. 40
- Tabla 3 Definición de codificaciónp. 42
- de poleasp. 73
- Tabla 5 Resumen de resultados del análisis de tensión de Safety Hook y Safety Pinp. 76
- Tabla 6 Datos de los Imanes de Neodimio usados en los Pines de Seguridadp. 92
- Tabla 7 Tabla comparativa de propiedades mecánicas de acerosp. 94
- Tabla 8 Características técnicas de Cable de Acero para poleap. 95
- Tabla 9 Valores de referencia de fuerza máximap. 96
- Tabla 10 Percentiles (hombres, 75–82 kg)p. 96
- Tabla 11 Tabla de características principales del rodamiento KB25-PPp. 97
- Tabla 12 Tabla de características principales del rodamiento 61806-2Zp. 98