Vol. 23 No. 1 (2024): Revista UIS Ingenierías
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Application of the QFD methodology to the design of a hybrid tubular collector of residual moisture from the environment and rainfall

Ricardo Andrés García-León
Universidad Francisco de Paula Santander
Armando Rafael Cervantes-Padilla
Universidad Francisco de Paula Santander
Gustavo Guerrero-Gómez
Universidad Francisco de Paula Santander

Published 2024-04-16

Keywords

  • QFD,
  • mechanical design,
  • water,
  • collector,
  • sustainability,
  • machine,
  • humidity,
  • panels
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How to Cite

García-León , R. A., Cervantes-Padilla, A. R., & Guerrero-Gómez , G. . (2024). Application of the QFD methodology to the design of a hybrid tubular collector of residual moisture from the environment and rainfall. Revista UIS Ingenierías, 23(1), 141–158. https://doi.org/10.18273/revuin.v23n1-2024012

Abstract

In this study, the design of a hybrid collector for ambient humidity and rainwater harvesting was developed for water collection, utilizing design theories and methods. The mechanical design was carried out using the Quality Function Deployment (QFD) methodology, which provided tools for modeling a rainwater and humidity collection system that was cost-effective, energy-independent, and easy to implement and manage. The structure of the acrylic rainwater collector demonstrated adequate hardness and strength (with a required energy of 4.7 lb/ft), capable of withstanding rain load and the weight of solar panels, with superior resistance to that of a conventional roof made of tiles. Furthermore, a visually appealing design was achieved, optimal for installation in parks and mall entrances, as it provides potable water, energy, and shade. Finally, it was evidenced that a design without the implementation of the cooling system could offer an optimal solution for water supply in areas where there is no access to potable water and the annual rainfall exceeds 150 days.

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References

  1. R. Quiroga-Martínez, “Indicadores ambientales y de desarrollo sostenible: avances y perspectivas para América Latina y el Caribe,” Chile, 2007.
  2. A. H. Correa Sastoque, “Diseño de un sistema de captación y aprovechamiento de aguas lluvias como alternativa de ahorro de agua potable en la Universidad Libre de Colombia, sede Bosque Popular, bloque P y cafetería,” Universidad Libre, 2014.
  3. M. P. Ricardo Calzadilla, A. Gómez Arias, R. Martín Fernández, V. Cutie Cansino, and O. Martínez Díaz, “Estudio de las precipitaciones para el diseño de sistema de captación de agua de lluvia,” Rev. Ing. Agrícola; vol. 10, Núm. 2, 2020.
  4. N. A. López Hernández, O. L. Palacios-Vélez, M. Anaya-Garduño, J. Chávez-Morales, J. E. Rubiños-Panta, M. García-Carrillo, “Diseño de sistemas de captación del agua de lluvia: alternativa de abastecimiento hídrico,” Rev. Mex. Ciencias Agrícolas, vol. 8, no. 6, pp. 1433–1439, 2017, doi: https://doi.org/10.29312/remexca.v8i6.314
  5. S. Devetak Álvarez, “Plataforma contra la desertificación. Atrapanieblas. Agua, difusión e innovación tecnológica IV región, Chile,” Universidad de Chile, 2014.
  6. BBC-News, “Chile: los atrapanieblas que capturan agua en Atacama, uno de los lugares más secos del mundo,” BBC, 2015. https://www.bbc.com/mundo/noticias/2015/05/150521_atrapanieblas_chile_desierto_lp.
  7. G. Y. Muñoz Martínez, J. S. Suárez Guerrero, “Rain Wall: Sistema vertical que implementa la recolección de aguas lluvias y cultivos hidropónicos.” Universidad Gran Colombia, Bogotá, Colombia, pp. 1–123, 2020.
  8. Y. Mosquera and M. Ramírez, “Obtención de Agua Mediante Condensación de la Humedad del Aire de la Ciudad de Santa Marta,” Universidad Antonio Nariño, 2020.
  9. Z. M. Ruiz Garzón, A. D. Peña Vega, and M. A. Cardoso Polania, “Diseño de sistema para el aprovechamiento de agua lluvia y ahorro de agua potable en el colegio la nueva esperanza del municipio de la calera - Cundinamarca,” Universidad Gran Colombia, 2018.
  10. W. D. Velandia-Bernal, W. A. Ortiz-Forero, “Propuesta para la captación y uso de agua lluvia en las instalaciones de la Universidad Católica de Colombia a partir de un modelo de recolección de agua,” Universidad Católica de Colombia, 2017.
  11. A. K. Quintero-Ortiz, “Diseño de un sistema de riego con reservorio como alternativa de aprovechamiento de aguas lluvias en la Universidad Francisco de Paula Santander Ocaña,” Universidad Francisco de Paula Santander Ocaña, 2017.
  12. C. M. Peñaloza-Velásquez, M. A. Peñaloza-Velásquez, “Evaluación de un sistema piloto de captación de agua mediante la tecnología de aprovechamiento de la niebla en sectores estratégicos del municipio de Ocaña,” Universidad Francisco de Paula Santander Ocaña, 2020.
  13. IDEAM, “Metodología de la operación estadística de variables meteorológicas,” Colombia, 2018. [Online]. Available: http://www.ideam.gov.co/documents/11769/72085840/Documento+metodologico+variables+meteorologicas.pdf/8a71a9b4-7dd7-4af4-b98e-9b1eda3b8744
  14. D. Ullman, The mechanical design process. New York: McGraw-Hill, 2010.
  15. K. V. Clavijo Bernal, J. F. Araujo Arrieta, E. S. Ortega Vivas, “Estudio de factibilidad para la implementación de un sistema pluvial ecosostenible.” Universidad Gran Colombia, Bogotá, Colombia, 2017.
  16. C. Arroyave, A. Maya, and C. Orozco, “Aplicación de la metodología QFD en el proceso de ingeniería de requisitos,” Universidad EAFIT, 2007.
  17. E. A. Rodríguez Gasca, E. de J. Cortés Torres, and C. A. Cortés Peña, “Aplicación de la metodología QFD en el desarrollo de una impresora 3D,” Rev. Colomb. Tecnol., vol. 2, no. 28, pp. 47–54, 2016, doi: https://doi.org/10.24054/16927257.v28.n28.2016.2463
  18. J. EL Mesbahi, I. Buj-Corral, A. EL Mesbahi, “Use of the QFD method to redesign a new extrusion system for a printing machine for ceramics,” Int. J. Adv. Manuf. Technol., vol. 111, no. 1–2, pp. 227–242, 2020, doi: https://doi.org/10.1007/s00170-020-05874-x
  19. R. A. García-Léon, W. Jaimes-Gonzalez, L. D. Becerra, E. Flórez-Solano, M. Cabellos-Martínez, D. Meneses-Torres, “Application of the QFD method to the design of a cocoa pulping machine,” Int. J. Syst. Assur. Eng. Manag., pp. 1–12, 2021, doi: https://doi.org/10.1007/s13198-021-01416-0
  20. E. Flórez-Solano, R. A. García-León, E. Sanchez-Ortiz, “Diseño de un sistema alimentador para un horno rotatorio en la producción de fosfato en norte de Santander,” Rev. Colomb. Tecnol. vol. 1, no. 29, pp. 70–80, 2017, doi: https://doi.org/10.24054/rcta.v1i29.192
  21. V. Sengazani Murugesan, A. H. Sequeira, S. K. Jauhar, V. Kumar, “Sustainable postal service design: integrating quality function deployment from the customers perspective,” Int. J. Syst. Assur. Eng. Manag., vol. 11, no. 2, pp. 494–505, 2020, doi: https://doi.org/10.1007/s13198-019-00906-6
  22. T. Lager, “The industrial usability of quality function deployment: A literature review and synthesis on a meta-level,” R D Manag., vol. 35, no. 4, pp. 409–426, 2005, doi: https://doi.org/10.1111/j.1467-9310.2005.00398.x
  23. R. A. García-León, M. Rodríguez-Castilla, W. Quintero-Quintero, “Analysis of a molding machine using methodologies and theories of design,” J. Phys. Conf. Ser., vol. 1708, p. 012026, 2020, doi: https://doi.org/10.1088/1742-6596/1708/1/012026
  24. SolidBI, “Solidworks - Qué es y para qué sirve,” WebPage, 2020.
  25. P. Xu, J. Zhu, H. Li, Y. Wei, Z. Xiong, X. Xu, “Are bamboo construction materials environmentally friendly? A life cycle environmental impact analysis,” Environ. Impact Assess. Rev., vol. 96, p. 106853, 2022, doi: https://doi.org/10.1016/j.eiar.2022.106853