Este documento describe el diseño y desarrollo del Basket Returner, un dispositivo para devolver el balón de baloncesto al jugador después de un lanzamiento. Consta de cuatro módulos principales: recolector, base, booster y soporte giratorio. El documento explica el proceso de diseño, incluido el análisis de requisitos, generación de conceptos, especificaciones, simulaciones y cálculos. El Basket Returner tiene un alcance máximo de 7 metros y devuelve el balón a una altura de 1,4 metros en un

1. Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica
Línea de Investigación, Innovación y Desarrollo Tecnológico
XXVI MUESTRA
DE MÁQUINAS Y PROTOTIPOS
BASKET RETURNER
Avellaneda, Diego Andrés
Parra; Juan Camilo
Puentes; John R.
Bogotá D.C., junio de 2010

2. ANTECEDENTES Y FUNDAMENTACIÓN
• Antecedentes el proyecto
Se plantea como una necesidad en el baloncesto colombiano estimular su práctica
evitando que el jugador tenga que recoger el balón luego del lanzamiento al aro, ya que
esto genera pérdida de tiempo y disminución en el ritmo de juego.
El objetivo del equipo de diseño es implementar conocimientos interdisciplinares
mediante una metodología establecida de diseño, obteniendo al final del proceso un
prototipo que satisfaga la necesidad planteada, lo que permitirá mejorar la técnica del
lanzamiento al aro y el nivel competitivo del deportistas.
Una media de los clientes potenciales desea un dispositivo que le ayude en la práctica
de baloncesto devolviendo el balón luego del lanzamiento al aro, muy cerca o a distintas
distancias de la posición inicial, con un alcance de 1/4 de cancha, a la altura del pecho,
caracterizado por su calidad, facilidad de uso y facilidad de ensamble y desensamble.

3. ANTECEDENTES Y FUNDAMENTACIÓN
•Financiamiento
El principal cliente identificado es la liga de Bogotá y los clubes privados adscritos a torneos y a
la liga nacional.
Aun no hay una oferta concreta de financiamiento, pero se espera contactar a los gerentes de los
clubes en Bogotá.
Costo del proyecto

4. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA DE DISEÑO
¿Por qué?
En la práctica de baloncesto es tedioso ir por el balón luego del lanzamiento al aro, lo
que genera pérdida de tiempo y disminuye ritmo al jugador. Por esta razón es
necesario implementar algún mecanismo que facilite esta labor.
¿Qué y Para qué?
El producto se denomina Basket Returner , que es un dispositivo físico y funcional,
que devuelva al usuario el balón después de que éste realice un lanzamiento al aro,
agilizando su práctica y evitándole recoger el balón manualmente.

5. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA DE DISEÑO
¿A quién ?
El principal cliente identificado son los clubes privados de baloncesto adscritos a la
Liga de Bogotá.
‘’sin embargo, ellos aclaran que debe ser diseñado basados en la opinión de los deportistas que
ellos manejan, que son quienes harán uso del producto, y en esta categoría se encuentran los
deportistas novatos y de alto rendimiento’’
Aficionados al baloncesto, muy interesados en adquirir un producto de estas
características.
•¿Dónde y Cuándo?
El prototipo será dispuesto en la infraestructura de la Universidad Nacional de
Colombia a finales del primer semestre del 2010, y será introducido al mercado para el
segundo semestre de 2010

6. REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE

7. [1] http://airborneathletics.com/drdish.php
ANÁLISIS DE LA COMPETENCIA (BENCHMARKING)
Boomerang PRO™ Zbounder

8. [1] http://airborneathletics.com/drdish.php
ANÁLISIS DE LA COMPETENCIA (BENCHMARKING)
• iMake • Dr. Dish

9. ESPECIFICACIONES DE INGENIERÍA (QFD)

10. ESPECIFICACIONES DE INGENIERÍA (QFD)

11. DIAGRAMA DE DESCOMPOSICIÓN FUNCIONAL

12. GENERACIÓN DE CONCEPTOS:
VALORACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN GENERADAS
Árbol de clasificación de conceptos: Categoría estructural

13. GENERACIÓN DE CONCEPTOS:
VALORACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN GENERADAS
Árbol de clasificación de conceptos: Categoría estructural

14. GENERACIÓN DE CONCEPTOS:
VALORACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN GENERADAS
Árbol de clasificación de conceptos: Categoría impulso de balones

15. GENERACIÓN DE CONCEPTOS:
VALORACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN GENERADAS
Árbol de clasificación de conceptos: Categoría impulso de balones

16. GENERACIÓN DE CONCEPTOS:
VALORACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN GENERADAS
Árbol de clasificación de conceptos: Categoría impulso de balones

17. GENERACIÓN DE CONCEPTOS:
VALORACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN GENERADAS
Árbol de clasificación de conceptos: Categoría captación de energía

18. GENERACIÓN DE CONCEPTOS:
VALORACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN GENERADAS
Tabla de combinación de conceptos: Categoría estructural
Categoría estructural
Ai Soporte Bi Recolectar balones Ci Almacenar balones
A1 Ganchos al tablero B1 Estructura con malla C1 Canal rígido
A2 Armadura al piso B2 Malla suelta C2 Aros unidos por membrana
C3 Malla
Combinación Concepto resultante
A1 B1 C3 a
A1 B2 C3 b
A2 B1 C1 c
A2 B1 C2 d
A2 B1 C3 e
A2 B2 C1 f
A2 B2 C2 g
A2 B2 C3 h

19. GENERACIÓN DE CONCEPTOS:
VALORACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN GENERADAS
Tabla de combinación de conceptos: Categoría impulso balón
Categoría de impulso de balón Combinación Concepto resultante
Aplicar energía mecánica al 11 i
Gi Controlar trayectoria Hi
balón
12 j
Movimiento angular plano Cuna de empuje activada por
G1 posicionado manualmente por el H1 resorte lineal a extensión que se 13 k
usuario y elevación fija controla por motor paso a paso 14 l
Movimiento angular plano por 16 m
Resorte lineal comprimido por
G2 medio de un puente H y elevación H2
solenoide 17 n
fija
Movimietno angular plano de 18 o
Resorte angular con golpeador
manera secuencial por medio de 21 p
G3 H3 controlado por motor paso a
sistema de engranajes y
paso 22 q
microcontrolador, elevación fija
23 r
Resorte de ballesta activado por
H4
caida del balón 24 s
H5 Martillo con volante acoplado 26 t
H6 Pistón neumático
27 u
Rodillos giratorios alimentados
H7 por motor DC y controlado por 28 v
voltaje 35 w

20. GENERACIÓN DE CONCEPTOS:
VALORACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN GENERADAS
Tabla de combinación de conceptos: Categoría flujo balón
Categoría de flujo de balón
Combinación Concepto resultante
Controlar Flujo Permitir el flujo del balón hacia el 11 x
Di Ei
(señal) impulsor
02 y
Compuerta retractil lineal activada por 13 z
D1 Temporizador E1
solenoide
14 aa
pulso mecánico del
D2 E2 Leva - pasador con motor DC
usuario 24 ab
Rueda con aspas con trinquete ac
E3 15
activada por motor DC
ad
Compuerta retractil angular activada 16
E4
por motor DC ae
E5 Palanca reguladora con contrapeso 26
Barra en ángulo pivotada activada por af
E6 07
solenoide
Escotilla sostenida por resorte lineal y
E7
activada por peso

21. GENERACIÓN DE CONCEPTOS:
VALORACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN GENERADAS
Conceptos generados de la primera etapa de generación del concepto
nomenclatura caracteristicas
b Soporte de la malla al tablero mediante ganchos. Malla sin estructura y suelta
h Soporte estructural para apoyar la malla desde el suelo. Malla suelta
j movimiento angular plano manual. Impulso del balon con resorte de ballesta
lv Control del movimiento angular plano con puentes H. Impulso del balón con resorte de ballesta
combinaciones
b-lv
b-j
h-lv
h-j
A lo largo del desarrollo del proyecto, el equipo de trabajo ha estado continuamente
replanteando y reevaluando conceptos, especialmente en el modulo del Booster

22. GENERACIÓN DE CONCEPTOS:
VALORACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN GENERADAS
Evolución conceptual del modulo del Booster: primer concepto
Problemas presentados por este
concepto:
•Posible falla en la argolla del
resorte
•Demasiada perdida de potencia
debido a la fricción entre las
rodachinas y el riel.
•Alta probabilidad que el sistema
se trabe.

23. GENERACIÓN DE CONCEPTOS:
VALORACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN GENERADAS
Evolución conceptual del modulo del Booster: segundo concepto
Ventajas respecto al anterior
concepto.
•Disminución de la fricción debido
a rozamiento
•Mas estabilidad en el
lanzamiento
Problemas presentados por este
concepto:
•Alto numero de componentes
mecánicos

24. GENERACIÓN DE CONCEPTOS:
VALORACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN GENERADAS
Evolución conceptual del modulo del Booster: tercer concepto
Ventajas respecto al anterior
concepto.
•Menor numero de piezas
•Presenta mas estabilidad
Problemas presentados por este
concepto:
•Alto volumen ocupado

25. GENERACIÓN DE CONCEPTOS:
VALORACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN GENERADAS
Evolución conceptual del modulo del Booster: cuarto concepto
Ventajas respecto al anterior
concepto.
•Menor numero de piezas
•Presenta mas estabilidad

26. GENERACIÓN Y EVALUACIÓN DEL PRODUCTO

27. GENERACIÓN Y EVALUACIÓN DEL PRODUCTO

28. GENERACIÓN Y EVALUACIÓN DEL PRODUCTO

29. PLANO ELÉCTRICO BOOSTER

30. CALCULO DINÁMICO TEÓRICO

31. SIMULACIÓN DINÁMICA

32. EXPERIMENTO DINÁMICA

33. CÁLCULO DEL RESORTE HELICOIDAL A COMPRESIÓN

34. CÁLCULO DEL RESORTE HELICOIDAL A COMPRESIÓN

35. CÁLCULO DEL RESORTE HELICOIDAL A COMPRESIÓN

36. OPTIMIZACIÓN BOOSTER

37. DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA

38. DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA

39. DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA
El Basket Returner es un dispositivo diseñado para satisfacer varias necesidades del jugador de
baloncesto: Recoger el balón, devolverlo a una altura y distancia adecuadas y en un amplio
ángulo plano de lanzamiento .
Consta de cuatro módulos principales: Recolector – Base – Booster – Soporte Giratorio.
De éstos se obtienen dos subconjuntos: el recolector y el Returner; el primero va fijo al tablero
de la cancha y el segundo se soporta del piso.
Las especificaciones del producto son:
 Alimentación por corriente alterna a 110 V y 60Hz.
 Volumen ocupado: 2.2m x 1.5m x 3m
 Peso total: 44 kg.
-El dispositivo tiene gran variedad de materiales , escogidos bajo los criterios de resistencia
mecánica, peso, disponibilidad comercial y estética.
Ángulo de barrido: 0 ° a 180° a 2 RPM
 Alcance máximo: 7m a una altura de 1.4m
Tiempo de ciclo: 8 seg.

40. DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA
El Basket Returner funciona bajo el siguiente ciclo:
1. El usuario elige si quiere una rutina de entrenamiento con posición estática ó con rotación
oscilatoria.
2. Si es oscilatoria debe definir un rango angular ≤ 180 °
3. Se realiza el lanzamiento y el balón es recogido en la malla y direccionadolo hacia el Booster
4. En el Booster el balón activa un sensor que inicia la compresión del resorte al activar el clutch.
El motor de impulso está girando siempre.
5. Cuando el resorte alcanza la deflexión de trabajo se activa otro sensor que desactiva el clutch y
libera el resorte , realizando el lanzamiento.
6. El balón es devuelto al usuario y con el siguiente lanzamiento se reinicia el ciclo.
Nota: Durante el funcionamiento en rotación oscilatoria el giro es constante en el ángulo fijado.

41. BASE SOPORTE

42. BASE SOPORTE

43. TRANSMISIÓN

44. TRANSMISIÓN

45. SOPORTE GIRATORIO

46. BOOSTER

47. BOOSTER

48. RECOLECTOR

49. APORTE Y VALOR SOCIAL DEL DISEÑO
La Universidad Nacional de Colombia como universidad Pública, contemplo en este proyecto
fomentar y apoyar la inclusión de tecnología de origen nacional con un bajo costo, en las
prácticas deportivas de Baloncesto, uno de los deportes menos favorecidos en el ámbito
económico en el tradicional entorno social donde el apoyo financiero del estado y de las
instituciones privadas se enfoca mayoritariamente en el futbol.
El departamento de ingeniería mecánica en su Línea de investigación y fomento del desarrollo
tecnológico, pretende incursionar en esta disciplina, practicada por deportistas de alto
rendimiento, novatos y aficionados, que involucra a un sector muy amplio de personal en
distintas ramas del conocimiento, trabajando por mejorar el desempeño y los beneficios en
este deporte.

50. ANÁLISIS ECONÓMICO
COSTOS ASOCIADOS CON EL PROCESO DE DISEÑO
•Inversión de tiempo
•Esfuerzo en el proceso de diseño por parte de los integrantes del grupo
•Inversión de tiempo y dinero en la cotización de componentes estándar y materiales
•Impresión de los respectivos planos
• experimentación con preprototipos
El estimado asociado a los costos del proceso de diseño, ha sido 1.400.000
COSTOS DE MATERIALES
Modulo Precio de
materiales
Recolector 120.000
Base 105.000
Soporte giratorio 205.000
Booster 270.000
TOTAL 700.000

51. ANÁLISIS ECONÓMICO
COSTOS DE ENSAMBLE
El tiempo estimado de ensamble ha sido de aproximadamente 20 horas/hombre.
Gracias al proceso de diseño, se ha reducido al mínimo posible la inversión en tiempo
y capital en esta actividad en especial.
Los principales desperdicios de material han sido debido a los retales de los cortes
realizados

52. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
•Es importante programar de manera coherente las metas previstas a lo largo del
tiempo estimado para el desarrollo del proyecto con el fin de dar una exitosa
culminación al proyecto.
•En caso de que alguna actividad programada para cierto tiempo no se cumpliera, el
equipo de trabajo debe aumentar sus esfuerzos en ponerse al día con el cronograma
previamente definido .
•Es necesario aumentar la estimación del tiempo de fabricación de las piezas
mecánicas, en un factor mínimo del 40%, con el fin que si se llegara a presentar algún
percance, el equipo de trabajo tenga un rango de tiempo suficiente para reaccionar y
generar soluciones adecuadas a los percances presentados.
•Todos los componentes, sin excepción, han pasado por varios procesos de rediseño,
en algunos de los cuales, como el Booster, ha sido necesario hacer experimentos con
el fin de observar su comportamiento y medir variables, dando como resultado un
componente optimizado. No obstante, a pesar de las diversas iteraciones en el
proceso de rediseño, lo que ha generado algunas muy buenas optimizaciones, es
necesario recalcar el hecho que aun es factible la optimización y mejora de gran
cantidad de partes, módulos y sus respectivas interfaces.

53. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Y
HERRAMIENTAS DE INGENIERÍA EMPLEADAS
1. ULRICH KARL, EPPINGER STEVEN; Diseño y desarrollo de productos, Enfoque
Multidiciplinario. Editorial McGraw-HILL. 2004.
2. ULLMAN DAVID. The mechanical design process. Editorial McGraw-HIL International editions.
1992.
Páginas web en donde aparece el Benchmarking
1. http://www.shootandstar.com/
2. http://www.zbounder.com/
3. http://airborneathletics.com/imake.php
4. http://www.quikshotusa.com/
5. http://airborneathletics.com/drdish.php
6. http://www.boomerangbasketball.net/index.html

54. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Y
HERRAMIENTAS DE INGENIERÍA EMPLEADAS
http://www.guayasceg.com/fabricacion-cables-control.html
http://www.paginasamarillas.com/www.multiguayas.com/web_13528316_2_6_
2759_1_1/index.aspx
Norma API.9a ISO 10425, 2003

55. MUCHAS GRACIAS
Avellaneda, Diego Andrés / daavellanedab@unal.edu.co
Parra; Juan Camilo / jcparrad@unal.edu.co
Puentes; John R. / jrpuentesg@unal.edu.co