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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACION UNIVERSITARIA
UNIVERSIDAD POLITÉCNICA TERRITORIAL DEL ESTADO ARAGUA
“FEDERICO BRITO FIGUEROA”LA VICTORIA- ESTADO ARAGUA
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACION UNIVERSITARIA
UNIVERSIDAD POLITÉCNICA TERRITORIAL DEL ESTADO ARAGUA
“FEDERICO BRITO FIGUEROA”LA VICTORIA- ESTADO ARAGUA
Propuesta de Diseño de Cinta Trasportadora Portátil Multifuncional,
basado en las Normas Covenin para la Ejecución de Transferencia de
Material.
LA VICTORIA, noviembre 2012.
i
INDICE GENERAL.
Introducción. 1
Capítulo I. Contextualización del problema. 21.1Planteamiento del problema. 2Objetivos del proyecto. 31.2 Objetivo General. 31.2.1 Objetivos Específicos. 31.3 Justificación. 41.4 Alcance.1.5 Limitaciones.1.6 Objetivos Específicos y Tareas.
455
1
Capítulo II. Referencias teóricas. 072.1 Antecedentes de la Investigación o Problema. 072.2 Bases Teóricas. 092.2.1. El Durazno características y propiedades. 102.2.2. Defectos del durazno.
112.2.3 Tratamiento potscosecha 122.3. Definición de Términos Básicos. 13
Capítulo III. Memoria descriptiva. 15
3. Objetivos de la investigación. 15
3.1. Objetivo específico: Determinar las dimensiones mínimas y
máximas que pueden presentar los duraznos.
a. Enumerar los diferentes tipos de duraznos que se produce en la colonia Tovar 15
b. Estudio de variables a considerar. 153.2 Objetivo específico: Establecer los requerimientos y características funcionales de la máquina seleccionadora de Duraznos.
18a. Estudiar el mercado para levantar información sobre las
diferentes máquinas seleccionadoras de Duraznos existentes. 18
Métodos de selección de durazno. 21b. Interpretar el funcionamiento de la máquina seleccionadora
de Duraznos. 22
c. Establecer los requerimientos técnicos de la máquina seleccionadora de Duraznos a diseñar. 23
3.3 Objetivo específico: Estudiar las posibles alternativas para el diseño de la máquina seleccionadora de Duraznos. 23
a. Descripción conceptual de los sistemas y subsistemas que caracterizan una máquina seleccionadora de Duraznos. 23
b. Proponer diferentes alternativas para cada uno de los sistemas 24
c. Evaluar las alternativas de diseño propuesta. 25d. Seleccionar la alternativa de diseño más idónea para
satisfacer las necesidades. 26
3.4 Objetivo específico: Diseñar la máquina seleccionadora de Duraznos de acuerdo a la alternativa seleccionada.
27a. Elaboración de un bosquejo que ilustre la alternativa seleccionada para el diseño de la máquina seleccionadora
27
2
de Duraznos.b. Realizar los cálculos correspondientes al diseño de la máquina seleccionadora de Duraznos. 27
INTRODUCCION.
El objetivo de este proyecto socio integrador es diseñar una cinta
transportadora portátil que nos permita disminuir los esfuerzo que se generan
por los trabajadores en diferente area de trabajo y empresas en una jornada
laboral de 8 horas.
En el capítulo I, se establece que los pequeños, medianos y grandes
productores necesitan ser más eficientes e innovadores, pues la
competencia ya no es solo local, sino global. Consciente de este nuevo reto
han apostado por tecnificar sus procesos productivos para ofrecer de este
modo un producto con la más alta calidad y que.
En el capítulo II, en los antecedentes se mencionan publicaciones o
estudios que guardan relación con la presente investigación, que permitieron
sentar una base solida para el desarrollo de este proyecto socio integrador.
Con respecto a las bases teóricas,inicialmente se estudia las características
fundamentales de los duraznos cosechados en la Colonia Tovar, Venezuela.
Edo Aragua, luego se realiza un estudio de maquinas existentes en el
mercado, para establecer los distintos principios de clasificación aplicables,
se establecen algunos requerimientos que junto a los criterios inherentes al
comportamiento lógico de los elementos mecánicos bajo ciertas condiciones
regirán el diseño de la maquina.
En el capítulo III, Se establecen alternativas de diseño para cada
sistema, se utiliza una matriz morfológica para tomar la decisión de diseño
final, se escoge el principio de selección por tamaño de eje rotativo y mesa
inclinada.Se procede a determinar mediante diagramas de cuerpo libre las
distintas fuerzas externas que afectan a los elementos que componen la
maquina, para luego realizar los cálculos correspondientes con la finalidad de
establecer susdimensiones considerando que el diseño siempre sea lo más
seguro posible.
3
En el capítulo IV, Se procede a detallar cada uno de los elementos de la
maquina seleccionadora de duraznos, se realizan los planos
correspondientes, y una simulación en software de la maquina en 3D.
Finalmente se realiza una estimación del costo de los materiales necesarios
para construir la maquina
En el capítulo VI se encuentran las conclusiones y recomendaciones.
CAPITULO I.
Contextualización del problema.
4.2Planteamiento del problema.
La revista ASERCA, (2003) define al durazno (PrunuspersicaL.
Batsch) “como un frutocaducifolio originario de China que ocupa una de las
mayores superficiescultivadas a nivel mundial. Por ejemplo para el año 2002,
se estimó que la producción mundial fue de aproximadamente 11.5 millones
de toneladas”. En nuestro continente Argentina y Chileson los países con
más hectáreas sembradas,es por ello,que cuentan con sistemasproductivos
altamente tecnificados, que permiten clasificar el producto de acuerdo a sus
características y a los requerimientosexigidos por los consumidores y la
industria,entre estos requerimientos tenemos: el sabor, el color de la cáscara,
el color de la carne, el grado de madurez, la frescura, la ausencia de daños
superficiales (golpes, rayados,Manchados),los grados brix, la firmezay uno
de los más determinantes el tamaño del fruto.
Según el centro nacional de investigaciones agropecuaria, (CENIAP,
2004),en el municipio Tovar de la republica Bolivariana de Venezuela,el cual
fue fundado en 1843 por un grupo de inmigrantes del estado de Baden
Alemania, “existen por lo menos 23 poblados agrícolas que tienen el cultivo
de durazno como su principal fuentede ingreso, sembrando de este
modo,una superficie aproximada de 1810 hectáreas (ha), lo querepresenta
4
una población de 305.200 plantas con un rendimiento promedio de
111,73kg/planta”lo que da un volumen total de la zona de 34 millones de
kg/año.
Debido al crecimiento demográfico y al augeeconómico experimentado
en los últimos años en nuestro país, ha venido incrementándose
significativamente la cantidad de durazno consumido por habitante,
obligando a los pequeños, medianos y grandes productores a ser más
eficientes e innovadores, pues la competencia ya no es solo local, sino
global. Consciente de este nuevo reto los productores de durazno han
apostado por tecnificar sus procesos productivos para ofrecer de este modo
un producto con la más alta calidad y que satisfaga los requerimientos de los
consumidores y la industria.Bajo este esquema la finca socio productiva,
ubicada en el municipio Tovar Edo Aragua, con una capacidad para sembrar
5hectáreas se ha trazado la meta de adquirir una maquina seleccionadora de
duraznos que permita la clasificación por tamaño del producto, esta selección
aunque es opcional es ventajosa pues, ciertos tamaños reciben un valor o
precio mayor que otros en el mercado. Este procesoes tedioso realizarlo de
manera manual pues es necesario que los operarios estén entrenados en la
clasificación de los tamaños demandados, además,se realiza de manera
subjetiva (visualmente) generando cansancio y fatiga extrema al operario.
Considerando lo antes expuesto se pretende diseñar una
maquinaseleccionadora de duraznos cuyo propósito esclasificar a los
duraznos de acuerdo a su tamaño lo que permite a su vez, incrementar la
ganancia, darle al consumidor la calidad o el tamaño del producto que
demanda, destinar el producto de acuerdo a su uso final, y sustituir el trabajo
físico ejecutado por los seres humanos. Estamáquina se puede poner a
disposición de los pequeños productores y cooperativas para que puedan
obtener la máxima ganancia.
Ahora bien, ¿Cuál es el tamaño mínimo y máximo que puede tener un
Durazno?, ¿Cuáles serian los requerimientos y características funcionales de
5
la maquina seleccionadora de duraznos?,¿Qué alternativas podrían
satisfacer las necesidades detectada?, ¿bajo qué criteriosse debe diseñar
una maquina seleccionadora de duraznos?.
1.2 Objetivo General.
Diseñar una máquina seleccionadora de Duraznos para una finca socio
productiva, ubicada en la colonia Tovar. Edo Aragua.
1.2.1 Objetivo Específicos.
Determinar los parámetros necesarios para clasificar por tamaños los
duraznos, desde el punto de vista comercial.
Establecer los requerimientos y características funcionales de la
máquina seleccionadora de Duraznos.
Estudiar lasposibles alternativas para el diseño de la máquina
seleccionadora de Duraznos.
Diseñar la máquina seleccionadora de Duraznos de acuerdo a la
alternativa seleccionada.
Estimar los costos de fabricación de la maquina seleccionadora de
duraznos.
1.3 Justificación.
Mediante el desarrollo de este proyecto socio integrador con el cual,
se pretende diseñar una máquina seleccionadora de Duraznos,se busca
poner a disposición delos pequeños productores de la Colonia Tovar,
cooperativas y afines una maquina que permita seleccionar automáticamente
los duraznos según su tamaño para que de este modo puedan ser vendidos
de acuerdo a su clasificación, esto permitirá una mayor captación de
ingresos, tener productos de calidadal separar el producto suelto pequeño, la
suciedad, el polvillo, las ramitas y hojas del producto final para de este
6
modoser más competitivo. De esta manera se busca garantizar el retorno
justo de los recursos al productor, pues el precio del durazno se establece de
acuerdo al tamaño mínimo presente en el lote que está en venta. Además,
esta investigación puede servir como aporte o referenciapara el desarrollo de
otras investigaciones o diseño de máquinasdestinadas a la selección de
diferentes rubros, hortalizas y frutas.
1.4 Alcance.
Este proyecto esta enmarcado en el Plan Nacional Simón Bolívar y se
llegara hasta el diseño de una máquina seleccionadora de Duraznos para
una finca socio productivaubicada en la colonia Tovar. Edo Aragua. Como
resultado del diseño se originaran unos planos e información técnica de
relevancia.
1.5 Limitaciones.
Este estudio se restringeal diseño de una máquinaque automáticamente
seleccione los Duraznossegún su tamaño, El tiempo de investigación se
calcula de 1 año para la recolección de información, análisis de los datos, y
desarrollo del diseño, se procura entonces con el desarrollo de este trabajo
especial de grado poner a disposición de los interesados una herramientas
más en pro del procesamiento de duraznos, que permita mayor retorno de
recursos a los productores.
1.6 Objetivos Específicos y Tareas.
1.6.1Objetivo específico:Determinar los parámetros necesarios para
clasificar por tamaños los duraznos, desde el punto de vista comercial.
a. Tareas.
1. Establecer las diversas categorías de tamaño para los duraznos
producidos en la colonia Tovar.
7
2. Estudio de variables a considerar.
1.6.2 Objetivo específico:Establecer los requerimientos y características
funcionales de la máquina seleccionadora de Duraznos.
a. Tareas.
Estudiar el mercado para levantar información sobre las
diferentesmáquinas seleccionadoras de Duraznos existentes.
Interpretar el funcionamiento de la máquina seleccionadora de
Duraznos.
Establecer los requerimientos técnicos de la máquina seleccionadora
de Duraznos a diseñar.
1.6.3 Objetivo específico:Estudiar las posibles alternativas para el diseño
de la máquina seleccionadora de Duraznos.
a. Tareas.
Descripción conceptual de los sistemas y subsistemas que
caracterizan una máquina seleccionadora de Duraznos.
Proponer diferentes alternativas para cada uno de los sistemas o
subsistemas.
Evaluar las alternativas de diseño propuesta.
Seleccionar la alternativa de diseño más idónea para satisfacer las
necesidades.
1.6.4 Objetivo específico:Diseñar la máquina seleccionadora de Duraznos
de acuerdo a la alternativa seleccionada.
a. Tareas.
Elaboración de un bosquejo que ilustre la alternativa seleccionada
para el diseño de la máquina seleccionadora de Duraznos.
Realizar los cálculos correspondientes al diseño de la máquina
seleccionadora de Duraznos.
8
Simulación de la maquina en software de diseño y Levantamiento de
planos de la máquina seleccionadora de Duraznos.
1.6.5 Objetivo específico:Estimar los costos de fabricación de la maquina
seleccionadora de duraznos.
a. Tareas.
Evaluar los costos de fabricación concernientes a lamáquina
seleccionadora de Duraznos.
CAPITULO II
REFERENCIAS TEORICAS.
Para Arias, (1999), los antecedentes de la investigación “Se refiere a los
estudios previos y tesis de grado relacionadas con el problema planteado, es
decir, investigaciones realizadas anteriormente y que guardan alguna
vinculación con el problema en estudio” (p.14). Por tanto se escogieron las
siguientes investigaciones debido a la relación que de una manera u otra
guardan con el presente trabajo especial de grado.
2.1 Antecedentes de la Investigación o Problema.
García, A.(2006).“Caracterización física y química de duraznos
(prunuspersica(l.) batsch) y efectividad de la refrigeracióncomercial en frutos
9
acondicionados”. Universidad Central de Venezuela.Venezuela.Realiza una
evaluación delos duraznos tipo Amarillo provenientes delas zonas
productoras de la Colonia Tovar, estado Aragua, su estudiotiene como
objetivo caracterizar la calidad fisicoquímica del durazno, establecer
categorías comerciales y evaluar la importancia de larefrigeración comercial
con el fin de mantener su calidad y alargar su vida útil.De este
modo,Realizóunamuestra total de 240 duraznos donde analizó la distribución
de frecuencia paradeterminar cinco categorías de calidad de duraznos de
acuerdo al peso, las cualesvariaron en un rango de 59,7 a 132 g. Entre las
variables más destacadas de calidad estuvieron los sólidos solubles totales
conpromedios de 18,2 ºBrix, la acidez con 0,44 % como ácido cítrico y la
firmeza con 13,7 kgf·mm-1. Además, estableció que, luego deacondicionar
los frutos con los tratamientos antes descritos, la refrigeración alargó la vida
útil hasta 9 días a diferencia delalmacenamiento al ambiente donde la vida
útil fue de 6 días.
Esta investigación guarda relación con el presente proyecto, pues
todasestas características fisicoquímicas que determino en los duraznos
sembrados en la Colonia Tovar. Edo Aragua serán tomadas en cuenta para
el diseño de la máquina seleccionadora de Duraznos.
Vázquez, M. (2004). “Diseño de un sistema semi-automatizado y
flexible de selección y clasificación de piñas según su peso y color, con
capacidad de 5000 cajas en un turno de 8 horas”. Universidad de las
Américas Puebla .”. Mexico.El proyecto se desarrolló en la zona productora
de piña al sureste de la república Mexicana del estado de Veracruz, durante
el estudio se detecto que los productores no contaban con la tecnología
adecuada para automatizar el proceso de selección de la piña, se analizó el
principio de selección y clasificación de fruta, también, se considero los
posibles daños físicos que puede sufrir una fruta durante el proceso de
clasificación y traslado, así mismo, se analizó las Maquinas existentes en el
10
mercado, se estableció los requerimientos técnicos para el diseño de los
distintos elementos de maquina entre los cuales se puede mencionar; una
estructura de perfil de aluminio estructural, sistema de trasporte de charola,
soporte para actuadores, sensores, sistema de sistema de volteo adaptado
altransporte por cadena deslizante, además, estableció cotización y costo del
proyecto
Guarda relación con el presente estudio, pues los principios básicos de
selección y clasificación de fruta, así como la metodología explicados por el
autor se considera en la siguiente propuesta, por supuesto que adaptándola
al proceso de clasificación de durazno con el fin de poner a disposición delos
pequeños productores de la Colonia Tovar, cooperativas y afines una
maquina que permita seleccionar automáticamente los duraznos según su
tamaño para que de este modo puedan ser vendidos de acuerdo a su
clasificación, esto permitirá una mayor captación de ingresos, tener
productos de calidadal separar el producto suelto pequeño, la suciedad, el
polvillo, las ramitas y hojas del producto final para de este modoser más
competitivo.
Rosalina, P. (2002).“Máquina para pesado y clasificación de piezas de
fruta ysimilares.”.Valencia. España. Estudió el contexto operacional de los
equipos para clasificación de frutas según su peso, estableció las funciones
de cada una de los componentes de la maquina destinadas a efectuar el
pesajede productos hortifrutícolas, los cuales, entran a la maquina a granely
salen de ellaen cajasde almacenamiento con el peso marcado. La máquina
posee una estructura regular simétrica conrespecto a un eje central en la
cual giran unastazas” o cubetasportadoras de las piezas de frutao similares
con capacidad de giro libre sobre un eje horizontal,estando además
dotadasde mecanismos individuales de vuelco controladasdesde el sistema
del controlador centralizado queprovocará su vuelco sobre la cinta
previamente seleccionada para conseguir lapesada individual deseada. La
11
capacidad de procesamiento máxima se estableció en 18000 cajas/dia con
un peso máximo de 250gramos por pieza de fruto.
El diseño propuesto por el autor presenta un grado de complejidad
bastante elevado, lo que se puede traducir en un alto costo de construcción,
en la presente investigación por el contrario se plantea un diseño sencillo, de
fácil construcción, considerando materiales y recursos dispuestos en el país,
todo ello, con la finalidad que pueda estar a disposición de los pequeños
productores quienes no manejan grandes capitales para obtención de
tecnología.Sin embargo, si se tomara en cuenta la metodología que utilizo
ese autor para el diseño de piezas y elementos mecánicos. Lo que facilitara
la realización del diseñola máquina seleccionadora de Duraznos para una
finca socio productiva, ubicada en la colonia Tovar. Edo Aragua
2.2 Bases Teóricas.
La fundamentación teórica de la investigación se centró en los
estudiosque se han desarrollados sobre eldiseño de maquinas similares, de
las cuales comofuente se consideró a los antecedentes citados
anteriormente. Por otro lado, se considera como principal fuente bibliográfica
al libro de diseño de elementos de máquina de Robert L Mott, y al libro de
teoría de maquinas y mecanismos de Joseph Edward Shigley. Por otro
lado,es válido mencionar quepara Arias, (1999), las bases teóricas
“Comprenden un conjunto de conceptos y proposiciones que constituyen un
punto de vista o enfoque determinado, dirigido a explicar el fenómeno o
problema planteados” (p. 14).
Considerando lo antes expuesto a continuación se desarrollan algunas
teorías que ayudaron a comprender el problema, la metodología y las
herramientas que apoyan el diseño de una maquinaseleccionadora de
Duraznos según su tamaño.
2.2.1. El Durazno características y propiedades.
12
Estas características son tomadas de la norma interna
AGROPECUARIA MARLEE. S.A.(2006).
a. DURAZNO: Fruto perteneciente a la familia rosáceas, género
yespecie PrunusPerssica L. Batsch, de forma, tamaño, color y sabor
característicos de acuerdocon la variedad, los cuales son de hueso (semilla)
pegado.ver figura 1.
Figura 1. Durazno.
Fuente.García, A (2006).
b. Características físicas del durazno.
1.Durazno maduro: Es aquel que ha alcanzado su desarrollo en el cual
se asegura lacontinuación y el término del proceso de maduración; presenta
el color, sabor, textura y aromacaracterísticos de la variedad, y con una
dureza superior a 3.1 kg/cm2.
2.Durazno blando o demasiado maduro: Es aquel que se encuentra
en la fase final delproceso de maduración, presenta una firmeza de la pulpa
o resistencia a la penetracióndemasiado baja.
3. Durazno bien formado:Es aquel que presenta la forma y desarrollo
característico de lavariedad señalando la forma puede ser ligeramente
irregular sin alterar la apariencia ypresentación de la figura de la fruta.
4.Durazno deforme: Es aquel que no presenta la forma y desarrollo
característico de lavariedad por lo que la apariencia y presentación de la fruta
se ven alteradas, tanto en su formaestá presentando una punta demasiado
pronunciada y deformaciones en su piel haciéndolaaparentar rugosa.
13
5.Diámetro ecuatorial: Cuando se mide el tamaño en función del
“diámetro ecuatorial”,esto significa el tamaño a partir de la parte central de la
fruta o diámetro máximo.
6. Dureza.Los frutos deben tener de Dureza un promedio superior a 3.1
kg/cm2.
7. El Índice de redondez (IR): se obtieneproyectando sobre papel
milimetrado lassecciones longitudinal y transversal del fruto y calculando el
área del producto con respecto al círculo circunscrito (Figura 2).
Figura 2. Criterio para la determinación del índice de redondez (IR)
Fuente: García, A (2006).
2.2.2 .Defectos del durazno.
a. Control de Calidad: se toma una muestra de 100 frutos siendo
representativa de todos los cajones. Se revisa fruto por fruto clasificándola de
la siguiente manera:
b. Fruta con defectos críticos: Dentro de esta se encuentran todos
aquellos duraznos que presentan pudrición o daños por pájaros.
14
c. Fruta con defectos mayores: En estos se toman aquellos frutos que
presentan marcas, tallones o rajaduras cicatrizadas mayores a 20 mm, fruta
deforme, y cualquier otro defecto que altere seriamente la apariencia y
calidad del durazno.
d. Fruta con defectos menores: Para esta clasificación se incluyen
frutos con manchas superficiales, daño por granizo, raspaduras que cubran
un área no mayor a 15 mm además de frutos abiertos en el área de sutura
cuya longitud no sea mayor a 20 mm, todos los anteriores defectos deberán
estar cicatrizados.
2.2.3 Tratamiento potscosecha.
Según García(2006) en Venezuela se han adoptado “tecnologías
postcosecha enmarcadas en sistemas integradospara la normalización y el
control de la calidad de los rubros”, de este modo se aplica un conjunto de
prácticas en el manejo para cumplir con las exigencias de calidad de los
mercados y obtener mayos rentabilidad.
a. Clasificación por tamaño.
Según Vázquez, M. (2004)La clasificación por tamaño de los productos
es “opcional, pero puede ser ventajosa si ciertos tamaños reciben un valor o
precio mayor que otros en el mercado. En la mayoría de las empacadoras
pequeñas, la clasificación manual es todavía una práctica común”. Los
operarios deben estar entrenados en la clasificación de los tamaños
demandados y para el empacado inmediato del producto en el envase
correspondiente o para colocarlo ya clasificado en su empaque. La
clasificación por tamaño puede realizarse visualmente usando calibradores
de tamaños estándar, también, es común que algunas muestras
15
representativasde los diferentes tamaños se mantengan a la vista de los
operarios para una fácil referencia.
b. Recepción de fruta.
Pesaje: Al ingresar a la planta de selección y empaque se pesa el
transporte con la fruta que se envía del campo a fin de conocer la
cantidad recibida, una vez pesado se envía inmediatamente al área de
descarga.
Descarga de cajones: El lugar destinado para este fin debe ser
sombreado y fresco para evitar que la fruta se deteriore, ahí se bajan
del camión los cajones de dos en dos y se colocan separados por
variedades.
2.3. Definición de Términos Básicos.
Carcasa Cubierta metálica que sirve de protección a unelemento
mecánico.
Cloro Elemento químico situado en el grupo de loshalógenos (grupo
VII A) de la tabla periódica de loselementos.
Efecto invernadero Fenómeno por el que determinados
gasescomponentes de una atmósfera planetaria retienenparte de la energía
que el suelo emite por haber sidocalentado por la radiación solar.
Humedad Es la cantidad de vapor de agua presente en el aire.
Impacto ambiental: posibilidad de ocurrencia de eventos no
deseados con daños al ambiente.
Impacto en seguridad: posibilidad de ocurrencia de eventos no
deseados con daños a personas.
16
Inocuidad Libre de contaminación microbiana y apta para elconsumo
humano.
trabajo químico que puedepresentarse en estado sólido, líquido o
gaseoso.
Presión Fuerza por unidad de superficie.
Potencia Cantidad de trabajo efectuado por unidad de tiempo.
Recinto Espacio delimitado para determinadas aplicaciones.
Temperatura Parámetro termodinámico del estado de un sistemaque
caracteriza el calor, o transferencia de energía.
Voltaje Diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos.
17
CAPITULO III
MEMORIA DESCRIPTIVA.
Para Raguso,(1995) “La metodologíaes la disciplina que estudia los
métodos utilizados en un trabajo científico, y en general, en todo esfuerzo
pensante que conduzca al razonamiento”(p 485). Es decir, es el conjunto de
procedimientos y técnicas dispuestas de manera tal que funcionen de
estrategia que al aplicarse en el desarrollo de una investigación o estudio
permitan alcanzar una meta.
En virtud de lo antes mencionado, a continuación se presenta el camino
seguido para alcanzar el objetivo general de esta investigación. Que no es
más que ir cumpliendo los objetivos específicos y sus tareas respectivas.
3. Objetivos de la investigación.
3.1 Objetivo específico: Determinar las dimensiones mínimas y máximas
que pueden presentar los duraznos.
3.1.1. Tareas.
a. Enumerar los diferentes tipos de duraznos que se produce en la
colonia Tovar.
En el estado Aragua específicamente en la colonia Tovar predomina la
variedadde duraznojarillezco, durazno amarillo o durazno tipo criollo, por
tanto tales variedadesson las que se considera para el desarrollo del trabajo
especial de grado.
b.Estudio de variables a considerar.
18
Peso de los duraznos; García, A (2006), en su estudio determino el peso
de los duraznos, usando una balanza gravimétrica calibrada a ± 0,01 g,
estableció entonces que, “Los frutos se caracterizaron por un ampliorango de
pesos promedios que varió de 59,7 a 132gramos”. Este rango Tiene como
media aritmética 95.85gr, considerando lo antes mencionado se establece
una clasificación o categorías según el peso, la cuales se nombran a
continuación:
Premium peso>126,4 g.
I (126,4-106,4 g).
II (106,4-86,4 g).
III (86,4 -66,4 g).
IV(< 66,4 g).
SegúnGarcía, A (2006). “En la zona de estudio predominó la categoría
II”cuyas características físicas promedio aparecen enel Cuadro 1.con
respecto alEl Índice de redondez (IR)el autorlo obtuvoproyectando sobre
papel milimetrado lassecciones longitudinal y transversal del fruto
ycalculando el área del producto con respecto alCírculo circunscrito, el índice
de redondez promedio obtenido fue de 0,88, este resultado esindicativo de
una drupa de forma regular de tipogloboso, con un color amarillo
representado porlos valores promedio de luminosidad de L, a y b.Con
relación a las características químicas(Cuadro 1).
García, A (2006),encontró un “alto contenido desólidos solubles y
acidez, indicativo de un frutoácido-dulce, lo cual representa su
principalcaracterística por la amplia aceptación del frutopara el mercado de
consumo fresco”. De acuerdo a las cualidades químicas y alpromedio de la
fracción de la pulpa (mesocarpio)de 90,1 % (Cuadro 1), el fruto se consideró
idealpara la obtención de pulpa a nivel agroindustrial.Los valores de firmeza
obtenidos por García, A (2006). (13,7 kgf·mm-1)sugieren que los frutos
pueden considerarseresistentes a las prácticas tradicionales de manejoen la
19
cosecha y el transporte, siendo significativaesta característica durante la
comercialización y de gran significancia para el diseño de la máquina para
selección de durazno según el tamaño.
Cuadro 1. Características físicas de los frutos de durazno
procedentes de la colonia Tovar en época de lluvia. 2005-2006.
Fuente. García, A (2006).
García, A (2006),determinó el tamaño de los duraznos enfunción del
diámetro mayor (diámetro polar) ymenor (diámetro ecuatorial) y la forma la
estimócomparando las sección longitudinal y transversalcon las formas
propuestas por Mohsenin (1978).Vercuadro 2.
Cuadro 2. Categorías comercialesdel durazno según su
tamaño.
20
Fuente. García, A (2006).
A pesar que en el cuadro 2, se presenta las categorías comercial del
durazno según su tamaño, para el diseño de la maquina seleccionadora se
procede a unificar algunas categorías con el fin facilitar el diseño, ahorrar
espaciofísico y recursos materiales. Entonces se establece la siguiente
clasificacióncomo criterio para el diseño de la maquina seleccionadora de
duraznos según su tamaño.Ver cuadro 3
Cuadro 3. Categoríasdel durazno consideradas para el diseño de la
maquina.
Clasificación
Diámetro ecuatorial (mm)
incluidos
excluidos
Tipo I 71 92Tipo II 51 70Tipo III 30 50
Fuente. Los Autores 2012.
3.2 Objetivo específico: Establecer los requerimientos y características
funcionales de la máquina seleccionadora de Duraznos.
3.2.1. Tareas.
a. Estudiar el mercado para levantar información sobre las diferentes
máquinas seleccionadoras de Duraznos existentes.
21
A continuación se presenta las características más relevantes de los
modelos de maquinas presente en el mercado.
GREFA presenta el equipo para clasificación automática electrónica
por peso y color de frutas de manzanas, kiwis, tomates, duraznos,
limones, albaricoques, limas, naranjas, mangos, pomelos, nectarinas y
otras frutas redondas a ovaladas con un peso entre 20 y 400 gramos y
un diámetro mínimo de 35 mm. El producto es llevado con cuidado en
cangilones individuales que son pesados cada uno en un puente de
pesado con celdas de carga, utiliza un software de computadora que
controla16 sensoresópticos de colorclasifican la fruta por tamaño y
madurez. Ver figura 03.
Figura 03. MaquinaGREFA
Fuente
internet
.www.poscosecha.com/es/empresas/greefa/_id:16591,seccion:catalogo
_de _productos,producto.
FliteRollerTable. Este equipo clasificador de frutasutiliza un
sistema de clasificación mecánicoque estácompuesto por una
serie de rodillos con diferentes aberturas entre ellos, que permiten
clasificar por tamaño la fruta, además elimina la suciedad y otros
desperdicios. Ver figura 4.
22
Figura 04. MaquinaFliteRollerTable.
Fuenteinternet.www.key-technology.com.mx/soluciones-de-
procesamiento/clasificacion-por-tamano/sistema-mecanico/
default.html.
Clasificador de tamaño Iso-Flo®.Separa las moras por tamaño,
expone las cerezas a las máquinas descarozadoras, desintegra los
aglomerados y quita los finos de cereales y vegetales. Es el
clasificador más versátil del mercado para productos húmedos,
secos o congelados. Ver figura 5.
Figura 05. Maquina Iso-Flo®9u.
Fuenteinternet.www.key-technology.com.mx/soluciones-de-
procesamiento/clasificacion-por-tamano/sistema-mecanico/default.html.
Volquete HKD.La fruta se vacía por rotación en una cinta de salida
con la evacuación progresiva de los frutos en la parte superior,durante
este proceso no hay daños en la fruta debido a un cojín relleno dispuesto
a lo largo del equipo, las tazas de clasificación, diseñadas para repartir
los productos utilizando balanzas mecánicas, que se puedeninstalar por
mediante un reloj indicador, posee velocidad máxima de 2,3 tazas /
segundo / carril y está disponible con 2, 3 o 4 carriles. Ver figura 6.
23
Figura 06. Maquina Volquete HKD.
FuenteInternet.http://www.frumac.com/Espanol/FruitsCitrusFruits.htm
El sistema InVision 9000Compac es tecnología de última generación
para la clasificación de frutas por color, calidad externa cáscara,
tamaño y forma. La clave para la exactitud del InVision 9000 es la
captura de múltiples imágenes (hasta 30 imágenes) completando el
100% de la superficie de cada fruta, permitiendo de esta forma que las
manchas capturadas se analicen desde el mejor ángulo posible. El
InVision 9000 opera a una velocidad estándar de 15 frutas por
segundo por línea. El software utiliza el tamaño real de su fruta
durante el proceso de análisis de las imágenes capturadas con el fin
de lograr mayor precisión en la clasificación. Este sistema permite
empaquetar en ambos lados del calibrador, tieneuna capacidad de
procesamiento de 450 frutas por minuto y el error en la exactitud del
pesaje es menor a +/- 1gm por fruta, además puede calibrar por color,
tamaño, forma, densidad y calidad interna.Ver figura 7.
Figura 07. MaquinaInVision 9000 Compac.
24
Fuente. internet http://www.poscosecha.com/es/empresas/compac-
sorting-equipment-ltd/
_id:30810,seccion:catalogodeproductos,producto:3040/
Clasificadora de Vegetable&fruit(Shandong Refine Fruit&
Vegetable MachineryTechnology). El equipo cuenta con un
tambor rotativo dividido en cuatros secciones las cuales
presentanagujeros calibrados. La fruta es descargada en interior
del tambor, el cual, al girar por acción de la fuerza centrípeta
obliga a la fruta apasar por los agujeros calibrados realizando
deesta manera la clasificación. El equipo presenta las siguientes
características: 7500*1100*1600 (milímetro), Voltaje: 380 (v),
Energía: 0.75 (kilovatio), Capacidad de producción: 2-3 (t/h). Ver
figura 8.
Figura 8. Maquina Clasificadora de Vegetable&fruit.
Fuenteinternet. http://spanish.alibaba.com/product-gs/vegetable-fruit-
sorting-machine-461736528.html
Una vez que se levanto la información sobre las diferentes máquinas
seleccionadoras de frutas existentes en el mercado, se puede establecer que
según las características que se tomen en cuenta para clasificar la fruta, ya
sea sus dimensiones, sus propiedades ópticas o sus características
organolépticaslos equipos presentan distintosprincipios de
funcionamiento,entre los que se puede mencionar:
25
La calibración por peso. Se realiza con el producto situado sobre
pequeños contenedores arrastrados por una cadena que, después de un
recorrido de estabilización, los hace pasar sobre una célula de carga situada
en un punto fijo. La señal electrónica recibida por el ordenador central
determina la apertura del mecanismo que hace bascular el contenedor en el
compartimento correspondiente. La capacidad de selección puede ser de
unos 10 elementos/segundo por cada línea, con precisión de ±1 g.
La calibración por tamaño mediante bandas divergentes, o rodillos
giratorios. Que transportan el producto, el cual queda libre en el momento
en que su dimensión es inferior a la separación de la banda o el rodillo
correspondiente.La capacidad de trabajo depende de la longitud del
calibrador y del número de calibres establecidos.
Calibración por sistemas ópticos. La fruta se mueve individualizada
como en los sistemas de clasificación por peso, pasando frente a cámaras de
visión con diferentes tipos de luz. La imagen captada de cada fruto permite
establecer su clasificación por forma y dimensiones, por densidad, por color,
o incluso por la presencia de defectos. La capacidad de selección puede ser
de unos 10 elementos/segundo por cada línea.Entre los sistemas de
calibración óptica se encuentra los que utilizan luces infrarrojas no agresivas
para detectar algunas características internas del fruto, como color e índices
de materia seca, de azúcar y de aceite. Se basan en analizar la luz absorbida
por la fruta para determinar características relacionadas con el índice de
azúcar.
La selección por tamaño mediante tambores, tamices y bandas con
agujeros calibrados. Cada máquina consta de una pieza o conjunto de ellas
que han sido perforadas con agujeros de tamaños estándar específicos.
Estos agujeros se disponen de tal manera que la fruta pasa primero por los
26
de menor tamaño y luego por los de mayor tamaño, luego la fruta calibrada
según su tamaño se dirige a diferentes zonas de embalaje.
b. Interpretar el funcionamiento de la máquina seleccionadora de
Duraznos.
La máquina para selección de duraznos según su tamaño, consiste en un
equipo que realiza la separación de la fruta de acuerdo a sus características
físicas/químicas,es importante mencionar que según la propiedad de la fruta
que se considere se establece un principio de funcionamiento, sin embargo
al considerar el proceso como un todo, se concluye que la selección de fruta
es similar para los diferentes tipos de maquinas, pues, constan de zona de
alimentación, zona de selección y zona de descarga.
c. Establecer los requerimientos técnicos de la máquina
seleccionadora de Duraznos a diseñar.Una vez establecida la
necesidad, se enumeran los requerimientos técnicos que consisten
básicamente en una lista de lo que se desea lograr.
Según un estudiode la capacidad de producción del cliente se
establece que el Volumen máximo de producto a procesar es de
2ton/día.En un turno de trabajo de 8:00am a 5:00 pm, es decir 8
horas.
El voltaje disponible es de 110/220voltios.
El material de diseño de la maquina que tiene contacto con la fruta
debe garantizarel cumplimiento de las normas sanitarias.
Durante el proceso se deben extraer partículas y objetos no
deseados.
Durante el proceso de selección de la fruta no se deben originar
en la fruta defectos de calidad (críticos, mayores y menores), se
considera para el diseño una Dureza promedio superior a 3.1
kg/cm2.
La maquina debe poseer buena apariencia estética.
27
La maquina debe ser de fácil mantenimiento, pues no se dispone
de mano de obra calificada para ejecutar esta labor.
Como se determinó en el cuadro 3 se establecieron 3 categorías
que se utilizaran para establecer la selección del durazno según
su tamaño
Tipo I 71 92
Tipo II 51 70Tipo III 30 50
3.3 Objetivo específico: Estudiar las posibles alternativas para el diseño
de la máquina seleccionadora de Duraznos.
3.3.1 Tareas.
a. Descripción conceptual de los sistemas y subsistemas que
caracterizan una máquina seleccionadora de Duraznos. Una vez
estudiadas las distintas maquinas seleccionadoras de fruta disponibles en
el mercado,se establecen los siguientes sistemas para garantizar un
control óptimo durante la formulación de las diferentes alternativas, pues
más adelante durante el desarrollo de esta tesis de grado en cada uno de
ellos se propondrá posibles soluciones.
Sistema de mando o Arranque.En este sistema se agrupan el
conjunto de componentes o elementos que son capaces y
permiten energizar el equipo de manera segura cuando el
operador lo amerite e indique.
Sistema motriz.Está compuesto por los elementos que permiten
transformar la energía de suministro eléctrica en los distintos
movimientos mecánicos requeridos por la máquinapara cumplir
con su función.
Sistema de alimentación de la fruta.Consiste en el dispositivo
capaz de almacenar y dosificar el durazno con el fin de alimentar a
la máquina de acuerdo al volumen máximo que se desea
28
procesar. Incluye el traslado del durazno hasta la fase de calibrado
o selección.
Sistema de calibrado del producto.Posee los componenteso
elementos que permiten al equipo cumplir su función de diseño, es
decir la selección de los duraznos de acuerdo a su tamaño de una
manera eficiente y sin provocar daños o defectos de calidad en el
producto. Incluye el traslado del producto hasta la fase de
descarga.
Sistema de descarga del producto.Este sistema recibe
yagrupaal durazno que proviene de la fase de calibración o
selección considerandolos tipos o categoríasestablecidas en el
cuadro 3.Incluye el traslado del producto hasta la fase de
empacado.
Sistema de empacado. Consiste en colocar el producto en un
contenedor o caja para su disposición final.
b. Proponer diferentes alternativas para cada uno de los sistemas o
subsistemas.Una vez establecidos los distintos sistemas que componen la
maquina seleccionadora de durazno, se procede a proponer posibles
soluciones para cada uno de ellos, siempre tomando en cuenta los
requerimientos técnicos mencionados anteriormente. Para ello se hará uso
de la matriz morfológica que muestra gráficamente las posibles alternativas,
que paraReyes, P (Marzo 2010) es un “método analítico-combinatorio creado
en 1969 por Fritz Zwicky, astrónomo del California Institute of Technology
(Caltech). Su objetivo es resolver problemas mediante el análisis de las
partes que lo componen”. Se basa en la concepción que cualquier objeto de
nuestro pensamiento está compuesto o integrado por cierto número de
elementos y sepuede considerar que estos tienen identidad propia y pueden
ser aislados. Esta matriz se muestra en el anexo A.1,donde se proponen
29
soluciones de alternativas para cada uno de los sistema de la maquina
seleccionadora de durazno.
c. Evaluar las alternativas de diseño propuesta.
En la literatura especializada y en la práctica profesional es frecuente el
empleo de algoritmos matemáticos para apoyar, el proceso de evaluación y
selección de alternativas. Para evaluar las alternativas propuestas para cada
uno se los sub-sistemas descritos en la matriz morfológica (anexo A.1) yque
componen la maquina seleccionadora de duraznos, se utilizara la matriz del
rango de actuación que segúnSanchez G. (2009)consiste en un“arreglo de
dos matricesquebusca seleccionar un conjunto de alternativas en dos etapas,
en la primera, se establece si las alternativas cumplirá o no con los objetivos
y en la segunda, las alternativas que aceptadas se valoran de acuerdo al
grado con el que se aproximen más a los resultados deseables”(p. 193).Así
pues, en la primera etapa simplemente a cada alternativa se le coloca sí o no
de acuerdo a si cumple con cada uno de los objetivosya establecidos y en la
segunda matriz, a cada alternativa se le asigna una calificación entre 1 a 10
para cada uno de los resultados deseables, y se multiplican por sus
correspondientes pesos ponderados que previamente han sido
determinados. Los factores a considerar se muestran en el cuadro 5 y los
resultados de la evaluación en losAnexosdel A.2. hasta el A.7.
Cuadro 4. Parámetros considerados para la Evaluación de alternativas
con sus respectivos pesos ponderales.
Parámetros de evaluación.Peso Ponderal escala
del 1 al 10Costo de fabricación 10Compatibilidad sanitaria 10Fabricación nacional 10Seguridad 9Simplicidad 9Confiabilidad o defecto en la 8
30
fruta.Rendimiento 7Vibración 7Reemplazo de componentes 6Ruido 6Facilidad de operación 5Presencia en mercado nacional 5Desempeño 4Aspecto visual 4total 100
Fuente. Los Autores 2012.
d. Seleccionar la alternativa de diseño más idónea para satisfacer las
necesidades.De acuerdo a los resultados arrojados por la matriz del rango
de actuación, los sistemas y subsistemas de la maquina seleccionadora de
duraznos a diseñar se pueden observar en la figura 9.
Figura 9. Esquema básico de la maquina seleccionadora de duraznos
Fuente. Los Autores 2012.
3.4 Objetivo específico: Diseñar la máquina seleccionadora de
Duraznos de acuerdo a la alternativa seleccionada.
3.4.1 Tareas.
31
a. Elaboración de un bosquejo que ilustre la alternativa seleccionada
para el diseño de la máquina seleccionadora de Duraznos.
A continuación se presenta un bosquejo de la maquina seleccionadora
de durazno, el cual servirá de referencia durante la realización del diseño
planteado. Ver figura 10.
Figura 10.Bosquejode la maquina seleccionadora de duraznos
Fuente. Los Autores 2012.
b. Realizar los cálculos correspondientes al diseño de la máquina
seleccionadora de Duraznos.
Diseño del sistema de calibrado.Tal como muestra la figura 9 y 10,El
sistema de calibrado consiste en un eje rotativoy una mesa inclinada. Para
determinar las dimensiones del eje se procede a calcular la relación de
transmisión necesaria,por la ecuación 3.1;
Donde;
1= velocidad angular de la polea impulsora.
2= velocidad angular de la polea impulsada.
It= relación de transmisión total
Si se considera que las revoluciones del motor es de 1725 Rpm
(revoluciones estándar) y las revoluciones del eje es 118 Rpm (revolución
recomendada para no producir daños en los duraznos)
32
Sustituyendo dichos valores en la ecuación 3.1, se obtiene;
.
Esta es una relación de transmisión altapara la transmisión de potencia
por correa y polea, si se utiliza una sola etapa se podría producir problemas
de deslizamiento debido a que el ángulo envolvente de la correa estaría
fuera de parámetros normales, por tanto se utilizarádos etapas, entonces;
i1= relación de transmisión primera etapa.
i2= relación de transmisión segunda etapa.
i1= i2 = 3,83
ahora, se determina el diámetro de las poleas para la transmisión de la
primera etapa, se establece el diámetro de la polea pequeña en 2,75in
69,85mm se selecciona un diámetro estándar de 70 mm por recomendación
del Mott, R pag 541:
D1= Diámetro de la polea impulsora.
D2= Diámetro de la polea impulsada.
Se despeja el diámetro de la polea impulsada D2 y se sustituye D1;
33
Se establece 10, 55 in 268mm como diámetro estándar, pag 541 Mott,R
Se calcula la velocidad angular de la polea impulsada 2 .
Se despeja ;
ahora, se determina el diámetro de las poleas para la transmisión de la
segunda etapa, se establece el diámetro de la polea pequeña en 70mm por
recomendación del Mott, R pag 541:
Se despeja el diámetro de la polea impulsada D2 y se sustituye D1;
Se calcula la velocidad angular de la polea impulsada 2, considerando que
ahora
Se despeja
Se calcula la velocidad tangencialpor medio de la ecuación 3.5,
propuesta por Shegley, la cual el resultado debe ser mayor a
34
1000ft/min18288 m/h, pues esta condición justifica se utilice una
transmisión de potencia por correas.Pag 339
Donde:
Vt= velocidad tangencial.
r= radio de la polea pequeña.
ù=velocidad angular de polea pequeña.
Sustituyendo;
, se cumple.
Se determina el peso que soporta el eje rotativo, para ello se establece
el área que en determinado momento puede ser ocupada por el producto,
para ello se considera las dimensiones de la mesa de calibración.
Área ocupada= Considerando el área promedio
ocupada por un durazno en 32,10 , entonces en 0,16 caben 50
duraznos con un peso promedio de 83,99g cada uno, el peso soportado del
eje es de 4,186Kg 41N
Como la mesa esta inclinada en un ángulo de 30°, este ángulo garantiza que
el durazno este siempre en contacto con el eje rotativo y se establece
experimentalmente ver anexo B2.Ver figura 11.
35
Figura 11. Diagrama de cuerpo libre del eje e indicación del ángulo de la
mesa de calibrado.
Fuente. Los Autores 2012.
. La componente en el eje y es:
.
La componente en el eje x es:
Por otro lado, Se asume que el eje rotativo tendrá un diámetro de 50 mm,
(diámetro funcional para evitar que los duraznos puedan saltar), la longitud
es de 1,07m se mide en CAD, y como material del mismo seestablece acero
AISI 1040, entonces se puede calcular su masa:
donde ;
m.eje= masa del eje.
V= Volumen del eje
ñ=densidad del acero 1040
por otro lado, el volumen de una barra cilíndrica es ;
donde:
r= radio del eje
l= longitud del eje
Sustituyendo, la ecuación 3.9 en la 3.10 queda;
36
la longitud del eje 2 es de 0,284 m, se mide en CAD y como material del
mismo se establece acero AISI 1040, entonces se puede calcular su masa:
Ahora bien, el torque máximo es la sumatoria del torque generado por la
resistencia que genera la carga o peso del durazno sobre el eje y el torque
necesario para mover la masa delos conjuntos eje- polea, considerando lo
antes expuesto se puede escribir la siguiente ecuación:
Y;
donde;
á= aceleración angular.
ùf= velocidad angular final.
ùi= velocidad angular inicial.
t1= tiempo de inicio.
t2= tiempo final.
La aceleración angular en el eje 1 es;
La aceleración angular en el eje 2 es;
37
Al sustituir la ecuación 3.12 en la 3.11, nos queda;
43,37lb*in
Se calcula la potencia requerida por la ecuación 3.15, propuesta por Mott. R
pag 287
.
P = Potencia requerida hp.
Se establece revoluciones del eje en 118 RPM, por recomendación de
diversos estudios para evitar daños en los duraznos.
38
Se establece una potenciaestándar de 0,25Hp, el cual posee un torque
de1,016 N*mpag 16-1 manual de formulas de ingeniería.
Figura 12. Fuerzas en poleas acanaladas para correas.
Fuente: Mott, Robert. 1995
Se calcula la fuerza neta de impulso,por la ecuación 3.16.Ver figura 12.
Donde;
Fn= Fuerza neta de impulso de la poleas.
T=Torque.
r= Radio de la polea.
Se calcula la fuerza de flexión en el eje1 debido a la tensión de la polea.
39
Donde;
Fb= Fuerza de flexión en el eje
Fn= Fuerza neta de impulso de la poleas.
.
Se calcula la fuerza neta de impulso en la segunda etapa:
Se calcula la fuerza de flexión en el eje2 debido a la tensión de la polea.
Se calcula el torque de diseño en el eje1
Se calcula el torque de diseño en el eje2
Se realiza los cálculos correspondientes al sistema de
transmisión por correasegunda etapa.
Se calcula la potencia de diseño,por la ecuación 3.18, propuesta por Mott. R
Donde;
Fs=Factor de servicio
Pd=Potencia de diseño
Hp=potencia calculada.
Para una maquina que funciona bajo condiciones normales durante 8
horas de trabajo Fs=1.1 (Pag 540 Mott).Ver figura 13.
40
Figura 13. Factor de servicio Fs.
Fuente: Mott, Robert. 1995
Entonces;
Se determina el tipo de banda a utilizar, para una velocidad de la polea
pequeña de 450Rpm .Ver figura 14.
Figura 14. Grafica de selección para bandas en V.
Fuente: Mott, Robert. 1995.
41
Según el grafico se recomienda una correa tipo(pag 539 Mott, R)
Se realiza una estimación del rango de la distancia entre centro,por la
ecuación 3.19, propuesta por Mott. R, los gráficos vienen en el sistema
británico por tanto se utilizaran estas unidades para el cálculo del sistema de
transmisión de potencia.
Pag 538 Mott
Donde;
D1= Diámetro de la polea impulsora. (70 mm 2,75in)
D2= Diámetro de la polea impulsada. (268 mm 10,55 in)
C= Distancia entre centros.
Para conservar espacio se hará la prueba con 12 in, luego se calcula la
longitud de paso,por la ecuación 3.19, propuesta por Mott. R
Donde;
D1= Diámetro de la polea impulsora.
D2= Diámetro de la polea impulsada.
C= Distancia entre centros.
Lc=Longitud de paso.
42
Se escoge una longitud de paso estándar. Ver Cuadro 4., entonces;
Cuadro 5. Longitudes estándar para correas 3v
Fuente: Mott, Robert. 1995.
Según tabla se escoge una longitud de correa estándar;
Se procede a calcular el B;
B= 106,47in
Se procede a calcular la distancia entre centros (C) real,por la ecuación 3.19,
propuesta por Mott. R pag 547
43
Se calcula el ángulo envolvente de la banda en la polea acanalada más
pequeña
Se calcula la potencia especificada (Pe), con el diámetro de la polea
pequeña 2,75in y las revoluciones 450Rpm..Ver figura 15.
44
Figura 15. Grafica de especificación de potencia correas 3V.
Fuente: Mott, Robert. 1995.
Según la grafica; por banda.
Se calcula el factor de corrección del Angulo envolvente.Ver figura 16.;
Figura 16. Grafica factor de corrección del Angulo envolvente.
Fuente: Mott, Robert. 1995.
45
Se calcula el factor de corrección de la longitud de paso .Ver figura
17.
Figura 17. Grafica de factor de corrección de la longitud de paso.
Fuente: Mott, Robert. 1995.
Considerando los dos factores se calcula la potencia especificada corregida
Pec
Se calcula el número de banda o correas necesaria
Donde;
Pd= Potencia de diseño
Pec= Potencia especificada corregida.
Resumen de diseño:
46
Motor eléctrico= 0,25hp, 1725 Rpm
Factor de servicio=1.1
Potencia de diseño= 0,27 hp
Banda= sección 3V/9N,longitud 47, 5 in 1200 mm
Cantidad de correas o banda= 1
Poleas acanaladas:
Impulsora= diámetro (D1) 70 mm, 1 ranuras 3V.
Impulsada= diámetro (D2) 268 mm, 1 ranuras 3V.
Velocidad real de salida: 117 Rpm
Distancia entre centros= 322,83 mm.
Para la transmisión numero 1,Se determina el tipo de banda a utilizar,
para una velocidad de la polea pequeña de 1725 Rpm .Ver figura
15.Seescoge3vx.
Para el diseño de esta transmisión se utilizaran los mismos diámetros de
polea,que la primera segunda etapa, así pues, las dimensiones serán igual,
sin embargo se considera que la polea pequeña gira 1725 rpm, la
especificación de potencia para una banda 3vx es 1,9 hp.Ver figura 16.El
factor de corrección del Angulo envolventey el factor de corrección de la
longitud de paso también se conserva igual que la segunda etapa.
Entonces al utilizar la ecuación 3.22;
Se calcula el número de banda o correas necesaria
Donde;
Pd= Potencia de diseño
47
Pec= Potencia especificada corregida.
Calculo de los diámetros mínimos para el diseño del eje del
sistema calibración.
Figura 18. Diagrama de cuerpo libre del eje.
Fuente. Los Autores 2012.
Del catalogo de optibelt, pag 51, Se considera que el peso de la polea
diámetro 268 mm es47,28N y la fuerza de flexión originada por la correa en
el eje es fb2= 166,28N
Haciendo Fy=0
Haciendo Mc=0
Se despeja Ray;
Sentido contrario
48
Luego se despeja Rcy de ecuación 3.26;
Para observar el diagrama de fuerzas de corte .Ver figura 19.
Figura 19. Diagrama de fuerza de corte vertical, se considera el peso de
la polea.
Fuente. Los Autores 2012.
Para observar el diagrama de momento flector .Ver figura 20.
Figura 20. Diagrama de momento flector vertical, se considera el peso
de la polea
Fuente. Los Autores 2012.
Haciendo Fx=0
49
Para observar el diagrama de fuerzas de corte .Ver figura 21.
Figura 21. Diagrama de fuerza de corte horizontal.
Fuente. Los Autores 2012.
Para observar el diagrama de momento flector .Ver figura 22.
Figura 22. Diagrama de momento flector horizontal.
Fuente. Los Autores 2012.
Considerando los diagramas de momento flector, se calcula el momento
máximo resultante en cada punto.
Punto A.
50
Punto B.
Punto C.
Punto D.
Mott, R. Establece que “aquellos ejes que soportan engranajes rectos o
cilíndricos y poleas acanaladas en forma de V, son ejemplos de flechas que
solo se ven sujetos a flexión y torsión”. página 298.
Considerando lo antes expuesto, se utilizara la fórmula propuesta por
Mott, R la cual, determina el diámetro para un eje sometido a flexión y
torsión, ecuación 3.26,
Donde;
N= Factor de seguridad
K1= Factor de concentración por flexión
Mf= Momento flector.
S`n=Resistencia por durabilidad modificada o fatiga
Sy= Resistencia a la fluencia
T=Torque.
Se escoge el material del eje. Acero AISI 1040 Propiedades A-4 (Mott).
-Sy= 489527767,81Pa -Elongacion 19%
-SU= 551580583,45 Pa - Sn= 206842718,79 Pa anexo
B2Figura 5-9 pag 145 Mott.
51
Se establece el factor de tamaño para diseño de ejes CS= o,86, anexo B3
figura 9-8 pag 297 Mott el eje tendrá un diámetro entre 50mm.
Se especifica un factor de confiabilidad para una confiabilidad de 0,99 se
selecciona factor confiabilidad CR =0, 81 pag 298 Mott.
Se Calcula la resistencia por durabilidad modificada.
S`n= Sn* Cs * CR*
S`n= 206842718,79 Pa * 0,86* 0,81
S`n= 144086637,8 Pa
Por recomendación del Mottpag 298, se escoge un factor de diseño N= 3
(condiciones industriales típicas).
Punto A
K1= Chaflan Bordes Redondo 1,5 ver anexo 1.
T=
Entonces;
Punto B
K1= Chaflan Bordes cortante 2,5 ver anexo c.1.
T=
52
Entonces;
Punto C
K1= ChaflanBordes cortante 2, ver anexo c1.
T=
Entonces;
Punto D
K1= Chaflan Bordes Redondo 1,5, ver anexo c1.
T=
al sustituir los valores en la ecuación 3. 29, queda;
Se escoge diámetros estándar para facilitar la selección de los rodamientos.
Ver cuadro 6
53
Cuadro 6. Diámetros estándar para el eje en cada punto.
Punto Diámetro
Elemento
montado.
Diámetro
Mínimo
Diámetro
estándar
A Da Rodamiento 9,29 mm 20 mm
B Db
Carga de
durazno 20,24 mm
50 mm
(funcional)
C Dc Rodamiento 24,7 mm 35 mm
D Dd Polea 9,29 mm 20 mm
Fuente. Los Autores 2012.
En los puntos a c y d se establecen diámetros más grandes para evitar
concentraciones excesivas de esfuerzos debido a cambios bruscos de
diámetro.
Se calcula el ángulo de deflexión para cada punto, para verificar que
este dentro de parámetros,por la ecuación 3.28, propuesta por Mott. R;
Donde;
è= Angulo de giro en radianes.
L= Longitud de la flecha o eje sobre la cual se calcula el ángulo de giro.
G= Modulo de elasticidad del material de la flecha o eje.
T= Torque transmitido.
J= Momento polar de Inercia.
Punto A.
Se calcula el momento polar de inercia J,por la ecuación 3.31, propuesta por
Mott. R;
54
Donde;
D= Diámetro del eje en la sección estudiada
Al reemplazar el diámetro en la ecuación 3.31:
al sustituirJa, en la ecuación 3.30, queda:
0,0532º
Punto B.
Al reemplazar el diámetro en la ecuación 3.31:
al sustituir Jb, en la ecuación 3.30, queda:
0,012º
Punto C.
Al reemplazar el diámetro en la ecuación 3.31:
al sustituir Jc, en la ecuación 3.30, queda:
55
0,0044º
Punto d.
Al reemplazar el diámetro en la ecuación 3.31:
al sustituir Jd, en la ecuación 3.30, queda:
0,0859 º
El ángulo de giro se encuentra dentro de parámetros normales de diseño.
Se calcula el peso real del eje;
Donde:
Vt.eje= Volumen del eje.
Ñ=Densidad del acero.
Donde;
r = radio de la sección analizada.
L= longitud de la sección analizada.
Entonces;
56
Se recalcula las reacciones considerando el peso real del eje.
Para observar el diagrama de fuerzas de corte .Ver figura 23.
Figura 23. Diagrama de fuerza de corte vertical, se considera peso real
del eje
Fuente. Los Autores 2012.
Para observar el diagrama de momento flector .Ver figura 24.
57
Figura 24. Diagrama de momento flector vertical, se considera el peso
real del eje
Fuente. Los Autores 2012.
Se recalcula el diámetro del eje en el punto B, Db
Se recalcula el diámetro del eje en el punto c, Dc
En conclusión al considerar el peso del eje no se afecta los resultados
finales, pues se mantienen los diámetros estándar señalados en el cuadro 5.
Se calcula los rodamientos necesarios en los puntos A y C del
eje.
Se calcula la vida útil recomendada L10, que recomienda para un rodamiento
que se utilizara en una maquina industrial en general se estima entre 20000 y
30000 horas.Ver cuadro 7.
Cuadro 7. Vida útil de diseño recomendada para cojinetes
58
Fuente. RoberMott. 1995
Se calcula la vida útil de diseño, se utiliza la ecuación propuesta por Mott,
pag 615
Donde,
L10h= vida útil de diseño en horas.
Ld= vida útil de diseño en revoluciones.
Rpm= revoluciones de giro del eje.
rev
Selección del rodamiento para el punto A. procedimiento propuesto por
Mott, R
Se calcula la carga de diseño;
Donde;
Pd= carga de diseño.
V= factor de rotación
R=resultante de las fuerzas radiales que actúan en el eje en determinado
punto.
59
Se establece el factor de rotación v en 1,0 pues la pista interna del
rodamiento gira junto al eje. Mott, R.pág. 617
Se calcula Ra, considerando las fuerzas radiales que se aplican en el punto
A;
Donde;
Fx= fuerza que actúa en el eje en x
Fy= fuerza que actúa en el eje en y
Entonces;
Se calcula la especificación básica de carga dinámica C.
Donde;
C=especificación básica de carga dinámica.
K= factor tipo de rodamiento, para rodamiento de bola se establece en 3
60
Considerando el diámetro de 20 mm, Se selecciona un rodamiento 6004
cuyos datos son C= 9300N, ver figura 25
Figura 25. Datos para selección de rodamientos eje 20 mm.
Fuente: Manual para rodamientos FAG. 1995.
Selección del rodamiento para el punto c.
Se calcula la carga de diseño por la ecuación 3.33;
Se calcula Rb, considerando las fuerzas radiales que se aplican en el
punto B;
Entonces;
Se calcula la especificación básica de carga dinámica C, por la ecuación
3.37.
61
Considerando el diámetro de 35 mm, se selecciona un rodamiento 6007
cuyos datos son C= 16300N ver figura 26.
Figura 26. Datos para selección de rodamientos eje 35 mm.
Fuente: Manual para rodamientos FAG. 1995.
Calculo del cuñero que trasmite la potencia al eje por medio de la
polea.
Según el cuadro 15, para un diámetro de 20 mm se recomienda una
cuña paralela cuya sección es 3/16*3/16.4.76mm*4.76mm.
Cuadro 8. Tamaño de la cuña contra diámetro del eje
62
Fuente. Robert Mott. 1995
La figura 27 muestra las dimensiones importantes de una cuña paralela.
Figura 27. Dimensiones de la cuña paralela
Fuente. Robert Mott
Se procede a calcular la profundidad del cuñero H/2
Según la tabla 10-2 Mottpag 334, se recomienda;
Radio del chaflán 1/32.
Chaflán a 45º 3/64.
Tolerancia= +0,005in.
63
Se realiza el cálculo de la longitud de la cuña. Se utilizara la formula que
toma en cuenta el apoyo, puesto que según Mott, R para “una cuña cuadrada
en la que la resistencia del material con que está hecha la cuña es menor
que la del eje o la de la masa las ecuaciones por falla de corte o de apoyo
por compresión dan el mismo resultado” pag 340.
Donde;
L= longitud mínima de la cuña
T= torque
N=factor de seguridad
D=diámetro del eje
W= ancho de la cuña
Sy= resistencia a la fluencia.
Se selecciona acero AISI 1020 como material para la fabricación de la
cuña el cual tiene una buena ductibilidad, se recomienda un factor de
seguridad N= 3 para condiciones típicas.
L= 0,00532m 5,32 mm
Se realiza los cálculos correspondientes al sistema de transmisión por
correa primera etapa.
En cálculos anteriores se obtuvo que en el eje 1:
T=3,88N*m
En el eje 2;
T=14,85N*m
El torque en la polea impulsora O motriz (Tm) es:
64
Figura 28. Diagrama de cuerpo libre del eje primera etapa de la
transmisión.
Fuente. Los Autores 2012.
Se hace sumatoria de fuerzas en el eje x
Haciendo Me=0
Se despejaRhx de 3.40;
16,91N
Entonces al despejar Rex de 3.39,
Rex= 26,62N
Se hace sumatoria de fuerzas en el eje y
Haciendo Me=0
Se despejaRhy de 3.42;
65
-75,83N sentido contrario
Se despeja Rey de 3.31;
La resultante, se calcula mediante la ecuación 3,36;
De igual modo;
Se calcula la especificación básica de carga dinámica C, para el punto e, por
la ecuación 3.37;
Se calcula la especificación básica de carga dinámica C, para el punto h por
la ecuación 3.37;
Se calcula el diámetro requerido en el eje de la segunda etapa. Se utiliza
ecuación 3.27
66
Considerando el diámetro de 20 mm, se selecciona 2 rodamiento 6004 cuyos
datos son C= 9,3KN ver figura 29.
Figura 29. Datos para selección de rodamiento eje 20 mm.
Fuente: Manual para rodamientos FAG. 1995.
Calculo de la mesa de la zona de calibrado.
Se establece la dimensión de la mesa en 0,200 m*0.9 m, sin embargo,
solamente 0,8 de la longitud estará bajo carga por peso del producto.
Considerando lo antes mencionado el área quedaría ,
en cálculo anterior se estableció que el peso a soportar es de 41 N
67
Figura 30. Ubicación del ángulo de la mesa
Fuente. Los Autores 2012.
Como la mesa esta inclinada en un ángulo de 30°,Ver figura 30. La
componente en el eje Y es:
.
La componente en el eje x es:
Se realiza el cálculo de carga máxima por longitud (q). Para ello en
primer lugar se calcula la presión generada por el producto en la mesa:
Donde;
P= presión
Py= componente en el eje y del peso del producto
Ap= area proyectada
68
Se calcula la carga máxima por longitud,por la ecuación 3.45, propuesta por
Mott. R
donde;
P= presión.
L= longitud.
Se calcula la carga puntual (Q),por la ecuación 3.47, propuesta por Mott. R:
Se establece la analogía que la mesa es una viga con espesor unitarioVer
figura 31;
Figura 31. Analogía de una viga con espesor unitario
Fuente. Los Autores 2012.
Donde;
Se escoge acero inoxidable AISI 312, como el material para fabricar
esta mesa. Sy= 207Mpadel apéndice a-15 del Mott
Se calcula el esfuerzo permisible de diseño;
69
d = esfuerzo permisible de diseño.
Sy= resistencia del material a la fluencia.
N= factor de seguridad.
Se considera un factor de seguridad N= 2,5 para condiciones de carga típica,
entonces;
Si;
Donde;
M= Momento
Z= coeficiente de sección polar
Y;
donde;
B=ancho de la plancha
Tp= espesor de la plancha
Entonces al sustituir 3.46 en 3.45, queda;
Despejando tp queda;
70
Se calcula el momento max (M);Ver figura 32.
Figura 32. Diagrama de cuerpo libre de la mesa de la zona de calibrado
Fuente. Los Autores 2012.
Sustituyendo;
.
Se calcula el espesor de la plancha
2,6 mm.
Se escoge un espesor estándar de 3 mm, La dimensión de esta lamina de
acero AISI 312 es de200mm*800mm*3mm.
Cálculo de la mesa de la zona de empacado o
mesaseleccionadora.
71
Utilizando el autocad se determina que el área de la mesa de empacado
es de , mediante calculo se estima que esa área puede ser ocupada
por 100 duraznos con un área promedio de 0,00321 lo que representa
8,33Kg de fruta que es equivalente a 82,39N
Figura 33. Ángulo de inclinación de la mesa de la zona de empacado o
seleccionadora
Fuente. Los Autores 2012.
Como la mesa esta inclinada en un ángulo de 10°,Ver figura 33. La
componente en el eje Y es:
.
La componente en el eje x es:
Se realiza el cálculo de carga máxima por longitud (q). Para ello en
primer lugar se calcula la presión generada por el producto en la mesa:
Donde;
P= presión
Py= componente en el eje y del peso del producto
Ap= area proyectada
72
Se calcula la carga máxima por longitud
donde;
P= presión.
L= longitud.
Se establece la analogía que la mesa es una viga con espesor unitario;
Donde;
Se escoge acero inoxidable AISI 312, como el material para fabricar
esta mesa. Sy= 207Mpa.del apéndice a-15 del Mott
Se calcula el esfuerzo permisible de diseño;
d = esfuerzo permisible de diseño
Sy= resistencia del material a la fluencia
N= factor de seguridad
Se considera un factor de seguridad N= 2,5 para condiciones de carga típica,
entonces;
73
Se calcula el momento max (M), Para ello se considera la figura 34
Figur34. Diagrama de cuerpo libre de la mesa de la zona de empacado o
mesa seleccionadora
Fuente. Los Autores 2012.
Sustituyendo;
Se calcula el espesor de la plancha, se utiliza la ecuación 3.38
2,7 mm
Se escoge un espesor estándar de 3 mm, La dimensión de esta lamina acero
inoxidable es de 500mm*1000mm*2 mm.
Calculo de la estructura que soporta la mesa
Se calcula el peso total que soportara la estructura, mediante la siguiente
fórmula:
Donde;
Wt= peso total que soportara los parales.
74
Wd= peso generado por los duraznos.
Wp= peso generado por la plancha de acero.
Wa = peso generado por los accesorios.
Calculo del peso generado por los duraznos.
Estos pesos ya han sido establecidos anteriormente para el cálculo del
espesor de las lamina de acero, entonces.
Calculo del peso generado por la lámina de acero.
Wl1 = peso de la lamina de acero zona de calibrado.
Wl2= peso de la lamina de acerozona de empacado.
Calculo del peso de peso de la lamina de acerozona de calibrado.
A=área
Fc= factor de conversión , para acero inoxidable.
3,76 kg
Calculo del peso de la lamina de acerozona de empacado, ecuación 3.53
7,57 kg
Calculo del peso generado por la lámina de acero.
75
111,18 N
Calculo del peso de los accesorios.
como accesorios se consideran peso del motor, peso de la polea
pequeña, peso de las varillas guías, peso de los laterales este peso se
establece en 204,13 N
Se calcula el peso total que soportara los parales.
Se calcula los soportes o parales de la estructura, se utilizara la ecuación de
Euler:
Figura 35. Diagrama de cuerpo libre de la mesa de la zona de calibrado
y empacado
Fuente. Los Autores 2012.
Haciendo Fy=0 Ver figura 35.
76
Se procede a calcular la sección de la columna se considera la ecuación de
Euler, se asume una columna larga. Este cálculo se realiza a la columna
critica
Donde;
N= Factor de seguridad
Pa= carga aplicada a la columna.
K= factor de fijación de la columna
L= largo de la columna.
E= Modulo de elasticidad del material
I= Momento de inercia.
Considerando a K= 1 por estar la columna fija en los extremos y un factor de
seguridad de 3 , queda:
1,54*
Se escoge una tubería estructural de sección cuadrada 3mm con un
I=0,017 y un r = 0,261 in.
Se verifica la razón de delgadez (Cc) para evaluar si el cálculo se realizo con
la ecuación adecuada;
Donde;
E= Modulo de elasticidad del material
Sy= Resistencia a la fluencia
77
Por otro lado se calcula;
Sustituyendo;
Si;
se justifica utilizar la ecuación de Euler, en este caso;
180,99>128,31 (se cumple, el cálculo es correcto).
La mesa de alimentación o alimentador de durazno se fabrica con esta
misma tubería 25*25*3mm y con lamina de acero inoxidable A-312 de 3mm
de espesor,
78
CAPITULO IV
RESULTADOS.
4.1 Simulación de la maquina en software de diseño y Levantamiento de planos de
la máquina seleccionadora de Duraznos. Ver anexo c
4.2 Objetivo específico: Estimar los costos de fabricación de la maquina
seleccionadora de duraznos.
4.2.1 Tareas.
Evaluar los costos de fabricación concernientes a la máquina seleccionadora
de Duraznos.
El análisis de costo permite determinar el monto total de fabricación y montaje
de la maquina seleccionadora de durazno, para ello se considera los costos directos e
indirectos.
Para determinar el costo directo se considera los siguientes aspectos:
Materiales directos.
Elementos normalizados.
Costo de maquinado.
Costo de montaje.
Ahora bien, los materiales directos, son aquellas materias primas que se utilizan
para construir los elementos que conforman la maquina seleccionadora de durazno,
ver cuadro 09:
79
Cuadro 9. Materiales directos.
Material Cantidad Peso
Valor
unitario Valor total
Eje cilíndrico de acero 1040
diámetro 50 mm, longitud 1m 01 --------------- 1500 1500
Lamina de acero inoxidable312
1200*2400*3mm 01 --------------- 6613 6613
Angulo de 20*20mm 01 --------------- 100 100
Lamina de acero A-36 1200*2400*
12mm 01 --------------- 2451 2451
Plancha de acero 500*500*12.mm 01 --------------- 600 600
Tubo estructural cuadrado
40*40*3mm largo 6m 01 --------------- 279 279
Tubo estructural cuadrado
25*25*3mm largo 6m 02 --------------- 200 400
subtotal 11943
Fuente. Los Autores 2012.
Elementos normalizados, son aquellos componentes de la maquina que se adquieren
ya fabricados y que están disponible en el mercado.Ver cuadro 10
Cuadro 10. Elementos normalizados
Material Cantidad Peso
Valor
unitario
Valor
total
Polea perfil trapezoidal diámetro del
paso 70 mm, dos canales para correa
3V/9N con agujero 20mm para montaje 02
-------------
-- 100 200
Polea perfil trapezoidal diámetro del
paso 268 mm, dos canales para correa
3V/9N con agujero para montaje 20 mm 02
-------------
-- 300 600
correa 3V/9N, 2800mm de longitud. 02
-------------
-- 200 400
Rodamiento 6004, montando en soporte 03
-------------
-- 230 690
80
Rodamiento 6007, montando en soporte 01
-------------
-- 350 350
Motor electrico1/4 HP. 01
-------------
-- 300 300
SubtotalBsf 2540
Fuente. Los Autores 2012.
Costo de montaje estos costos se relacionan con la mano de obra necesaria para
realizar el montaje de la maquina seleccionadora de duraznos, se establecen que lo
pueden realizar dos personas, en un tiempo de 5 dias
Cuadro 11.costo porMano de obra
Personas Salario/dia
Días para el
montaje. subtotal
1 135 5 675
1 135 5 675
sub totalBsf 1350
Fuente. Los Autores 2012.
El cuadro 12, muestra el total de los costos directos
Cuadro 12. Costos directo
Componente de costo costo
Materiales directos 11943
Elementos Normalizados 2540
Montaje 1350
Maquinado 1500
total costo directosBsf 17293
Fuente. Los Autores 2012.
Para determinar el costo indirecto se considera los siguientes aspectos:
Materiales indirectos.
Costo de ingeniería.
81
Gastos imprevistos.
Los materiales indirectos son aquellos materiales secundarios que se utilizan para
la fabricación de la maquina, que dan un acabado final o son necesarios para el
montaje de un elemento principal Ver cuadro 13.
Cuadro 13.costos indirecto
Material indirecto Cantidad Peso
Valor
unitario
Valor
total
pintura anti
corrosiva 01galon ----- 100 100
Thiner 01 ---- 50 50
Electrodos 7018
3/32 02 Kg ---- 60 120
subtotal 270
Fuente. Los Autores 2012.
El costo de ingeniería se considera el tiempo que los ingenieros han dedicado al
diseño de la maquina, se valoriza entonces el conocimiento, el diseño se realizo en
100 horas, un ingeniero con experiencia cobra 30 Bsf la hora por 100 horas = 3000
bsf.
Los gastos imprevistos: se considera los gastos de transporte, o cualquier
gasto adicional que se genera para la fabricación y montaje de la maquina
seleccionadora de durazno, se establece en 3000bsf
Como se observa en loscuadro 09, 10, 11,12 y 13 el costo de la maquina en el
primer trimestre del año 2012 es de 23563 Bsf Resulta un precio accesible para el
pequeño y mediano productor.
82
CONCLUSIONES.
Cada uno de los sistemas de la maquina seleccionadora de durazno se diseño de
una manera segura, para ello los distintos componentes se dimensionaron
considerando los procedimientos establecidos por especialistas en el diseño de
elementos mecánicos, de este modo se garantiza que soporten las fuerzas externas e
internas a las cuales están sometidos.
Durante la realización de este proyecto socio integrador se contemplo diversas
alternativas como solución de diseño a la problemática planteada, que no es más que
la necesidad de seleccionar los duraznos de acuerdo a su tamaño, sin embargo,
mediante una evaluación que utilizo algoritmos matemáticos se logro seleccionar la
mejor alternativa, de este modo se alcanzo un diseño sencillo, que se caracteriza por
una baja mantenibilidad, que no requiere un personal especializado para su operación
y manutención, se logro además, un diseño fácil de fabricar, que se caracteriza por
presentar una baja exigencia eléctrica y de potencia.
Por otro lado, según el análisis de costo se logro un diseño que puede ser
adquirido por medianos y pequeños productores los cuales obtendrán mayor
rendimiento al poder vender el producto de acuerdo a las exigencias de sus clientes y
con la calidad que se espera.
El diseño alcanzado es capaz de procesar 2toneladas de fruta día, de este modo
en un corto plazo de tiempo se obtendrá el retorno de la inversión necesaria para la
adquisición, montaje, operación y mantenimiento de la maquina.
83
El sistema de calibrado, consiste en un eje que giraa 118 Rpm que se diseña a
flexión, torsión y fatiga, presenta un diámetro de 50 mm en la zona que está en
contacto con la fruta.
RECOMENDACIÓN.
Al momento de construir la maquina se debe respetar las dimensiones
propuestas en este trabajo especial de grado, si por algún motivo no se puede
contar con algún material propuesto en esta investigación para los distintos
componentes que conforman la maquina, la sustitución debe ser objeto de
estudio.
Se considero el acero inoxidable como material para la realización de la mesa
de empacado y calibración, por sus beneficios sanitarios y por sus ventajas
que ofrece durante la construcción.
La correa del sistema de transmisión de potencia debe mantenerse con una
tensión adecuada para evitar deslizamiento y falla prematura. También se
recomienda jamás utilizar este equipo sin la guarda protectora de la correa.
Como se está manipulando alimento, se recomienda pintar la estructura de la
maquina con un fondo anticorrosivo con acabado sintético.
Se sugiere automatizar la alimentación de la fruta, pues la misma se realiza de
manera manual.
Si se desea incrementar la velocidad de procesamiento se puede añadir una
cinta transportadora que desplace la fruta a través del eje rotativo con un
motor de velocidad variable, aunque hay que tener en cuenta que se
incrementaría los costos considerablemente.
84
LISTA DE REFERENCIAS.
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3ª edición: Editoreal Episteme.
García AurisDamely M.(2006).Caracterización física y química de duraznos
(prunuspersica(l.) batsch) y efectividad de la refrigeracióncomercial en frutos
acondicionados. Trabajo de grado publicado. Universidad Central de
Venezuela.Venezuela.
Mott, Robert (1995). Diseño de elementos de máquina.Mexico.
segundaedicion: editorial Hall hispanoamericana. Universidad de Dayton.
Paniagua Rosalina Olaechea. (2002).Máquina para pesado y clasificación de
piezas de fruta ysimilares.Trabajo de grado no publicado.Valencia. España.
Pytel, Andrew. (2011).Resistencia de materiales. Mexico.Cuarta edición. Editorial
alfaomega. Universidad de Oxford.
Garcia, Rafael Diaz (2010). Manual de formulas de ingeniería . editorial
LIMUSA.Mexico
Raguso, Estefano. (1995). Manual de metodología para universitarios.Merida
Venezuela.
85
Sabino, C. (1996). El Proceso de la investigación. Santa Fe de Bogotá: segunda
edición.Editorial Panamericana.
Shigley, Joseph (1995). Diseño en ingeniería mecanica. Mexico.
cuartaedicion: editorialMcgraw Hill. Universidad de Michigan.
TAMAYO, Mario. (1995).Metodología formal de la Investigación
Científica.México D.F. Editorial Limusa, S.A.
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cajas en un turno de 8 horas”. Trabajo no Publicado.Universidad de las Américas
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Sampieri, Hernandez. (1997). Metodología de la investigación. Edo de Mexico:
Ediciones Mac Graw Hill.
Sanchez, Gabriel (2009). Matrices para la evaluación y selección de
alternativas.Trabajo no Publicado.Universidad de las Américas Puebla.”. Mexico
Páginas de internet.
http://sian.inia.gob.ve/repositorio/revistas_tec/ceniaphoy/articulos/n5/arti/
esoto.htm centro nacional de investigaciones agropecuaria, (CENIAP, 2004)
[consulta: 2011, Mayo 21]
AGROPECUARIA MARLEE. S.Ahttp://www.montereal.com.mx/[consulta:
2011, Mayo 21]
86
http://www.scielo.org.ve/scielo.php?pid=S0378&script=sci_arttext[consulta:
2011, Mayo 21]
http://html.rincondelvago.com/tecnicas-de-la-investigacion-documental.html.
[consulta: 2011, Marzo 10]
http://www.ugr.es/~edelgado/Tecnicas/Material%20didactico.html. [consulta:
2011, Marzo 8]
http://www.xing.com/profile/Santiago_GarciaGarrido/.[consulta: 2011,
Marzo 22]
http://www.monografias.com/trabajos13/cosecha/durazno.shtml. [consulta:
2011, Marzo 4]
http://www.durazno.com/.[consulta: 2011, Abril 22]
http://www.twpl.co.uk. [consulta: 2011, Marzo 22]
http://www Aptools.co.uk. [consulta: 2011, Marzo 18]
http://sisbib.unmsm.edu.pe/BibVirtual/Publicaciones/indata/v05_n2/
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http://www.definicionabc.com/general/durazno.php.[consulta: 2011,Febrero
08]
http://upcommons.upc.edu/pfc/bitstream/2099.1/3180/2/31298-2.pdf 2012,
febrero
87
AnexosAnexo A.1. Matriz Morfológica para la selección de sistemas y subsistemas.
Anexo A.2. Evaluación de alternativas sistema de mando o arranque.
Anexo A.3. Evaluación de alternativas sistema Motriz.
Anexo A.4. Evaluación de alternativas sistema de alimentación de la fruta..
Anexo A.5. Evaluación de alternativas sistema de de calibrado del producto..
Anexo A.6. Evaluación de alternativas sistema de descarga del producto.
Anexo A.7. Evaluación de alternativas sistema de Empacado.
88
Anexo A.1. Matriz Morfológica para la selección de sistemas y subsistemas.
Fuente. Los Autores 2012.
89
Anexo A.2. Evaluación de alternativas sistema de mando o arranque.
Fuente. Los Autores 2012.
90
Anexo A.3. Evaluación de alternativas sistema Motriz.
Fuente. Los Autores 2012.
91
Anexo A.4. Evaluación de alternativas sistema de alimentación de la fruta.
Fuente. Los Autores 2012.
Anexo A.5. Evaluación de alternativas sistema de calibrado del producto.
92
Fuente. Los Autores 2012.
Anexo A.6. Evaluación de alternativas sistema de descarga del producto.
93
Fuente. Los Autores 2012.
A.7. Evaluación de alternativas sistema de Empacado.
94
Fuente. Los Autores 2012.
95
Anexo B
B.1. FORMATO DE ACTIVIDADES DEL PROYECTO
SOCIOINTEGRADOR.
B.2. VELOCIDADES DE LOS DURAZNOS ENSAYO
PRACTICO.
B.3. FACTORES DE CONCENTRACION DE ESFUERZO.
B.4. VELOCIDADES DE LOS DURAZNOS ENSAYO
PRACTICO.
96
ANEXO B.1. FORMATO DE ACTIVIDADES DEL PROYECTO SOCIOINTEGRADOR.
Có
dig
o
MxxLínea de Investigación:
01 Programa:Coordinador:
20xx-xx
Proyecto:Máquina seleccionadora de durazno.
Tutor:IngHugo Lambertus
Código General del proyecto:
M00-01-20xx-xx
Participantes:
Jorge Colmenarez y Pedro Rodríguez
Objetivo general del proyecto:
Diseñar una máquina seleccionadora de Duraznos para una finca socioproductiva, ubicada en la colonia Tovar. Edo Aragua.
Objetivo específico:
Determinar los parámetros necesarios para clasificar por
tamaños los duraznos, desde el punto de vista comercial.
Tareas
DescripciónHora
sRequerimientos
1
Establecer las diversas categorías
de tamaño para los duraznos
producidos en la colonia Tovar.
40
Búsqueda de información a través de internet, libros, manuales, entrevistas, visita a mercados del país.
2 Estudio de variables a considerar. 20Establecer geometría, materiales volumen de producción de la finca.
Objetivo específico:
Establecer los requerimientos y características funcionales de la máquina seleccionadora de Duraznosaser diseñada.
Tareas
DescripciónHora
sRequerimientos
1Estudiar el mercado para levantar información sobre las diferentes maquinas seleccionadora de Duraznos.
50Búsqueda de información a través de internet, libros, manuales, entrevistas.
2Interpretar el funcionamiento de la máquina seleccionadora de Duraznos.
20Establecer relaciones entre mecanismos.
3 Establecer los requerimientos técnicos 35 Establecer y evaluar los
97
Có
dig
oMxx
Línea de Investigación:
01 Programa:Coordinador:
20xx-xx
Proyecto:Máquina seleccionadora de durazno.
Tutor:IngHugo Lambertus
Código General del proyecto:
M00-01-20xx-xx
Participantes:
Jorge Colmenarez y Pedro Rodríguez
de la máquina seleccionadora de Duraznos a diseñar.
parámetros de la máquina. Establecer las especificaciones de diseño.
Objetivo específico:
Estudiar las posibles alternativas para el diseño de la máquina seleccionadora de Duraznos.
Tareas
DescripciónHora
sRequerimientos
1Descripción conceptual de los sistemas y subsistemas que caracterizan una máquina seleccionadora de Duraznos.
15
Determinar el diseño conceptual de la máquina: unidad de carga, unidad de selección y unidad de descarga.
2Proponer diferentes alternativas para cada uno de los sistemas o subsistemas.
30
Estudiar el funcionamiento, propiedades y características de las máquinas
3Evaluar las alternativas de diseño propuesta.
20Establecer método de evaluación Cualitativa/ Cuantitativo.
4Seleccionar la alternativa de diseño más idónea para satisfacer las necesidades.
20Elegir la alternativa de mejor diseño, de acuerdo a evaluación de parámetros.
Objetivo específico:
Diseñar la máquina seleccionadora de Duraznosde acuerdo a la alternativa seleccionada.
Tareas
DescripciónHora
sRequerimientos
98
Có
dig
oMxx
Línea de Investigación:
01 Programa:Coordinador:
20xx-xx
Proyecto:Máquina seleccionadora de durazno.
Tutor:IngHugo Lambertus
Código General del proyecto:
M00-01-20xx-xx
Participantes:
Jorge Colmenarez y Pedro Rodríguez
1
Elaboración de un bosquejo que ilustre la alternativa seleccionada para el diseño de la máquina seleccionadora de Duraznos.
20
Dibujar sistemas, subsistema, partes y componentes que conforman la máquina seleccionadora de Duraznos.
2Realizar los cálculos correspondientes al diseño de la máquina seleccionadora de Duraznos.
50Utilizar criterio de diseños, según apliquen
3
Simulación de la maquina en software de diseño y Levantamiento de planos de la máquina seleccionadora de Duraznos.
60 Diseño Asistido por Computador (CAD)
Objetivo específico:
Estimar los costos de fabricación de
la maquina seleccionadora de
duraznos.
20
Tareas Descripción Horas Requerimientos
1Evaluar los costos concernientes a la máquina seleccionadora de Duraznos.
20 Costo.
Fuente. Los Autores 2012.
99
100
ANEXO B.2. VELOCIDADES DE LOS DURAZNOS ENSAYO PRACTICO.
longitud (m) peso del durazno prueba(gr) Angulo (º) Lanzamiento Tiempo(s) Velocidad(m/s)
1,17 66,02
3
1 se queda --------2 3,52 0,3323863643 se queda --------4 se queda --------5 se queda --------
Promedio 3,52 0,332386364
5
1 2,2 0,5318181822 2,52 0,4642857143 2,68 0,4365671644 2,22 0,5270270275 2,38 0,491596639
Promedio 2,4 0,4875
10
1 1,33 0,8796992482 1,34 0,8731343283 1,4 0,8357142864 1,3 0,95 1,2 0,975
Promedio 1,314 0,890410959
15
1 1,15 1,0173913042 1,21 0,9669421493 1,15 1,0173913044 1,28 0,91406255 1,23 0,951219512
Promedio 1,204 0,971760797
20
1 1,12 1,0446428572 1,23 0,9512195123 1,08 1,0833333334 1,08 1,0833333335 1,21 0,966942149
Promedio 1,144 1,022727273
25
1 0,95 1,2315789472 0,9 1,33 0,9 1,34 0,93 1,2580645165 0,9 1,3
promedio 0,916 1,277292576
30
1 0,92 1,271739132 0,86 1,3604651163 0,9 1,34 0,89 1,3146067425 0,94 1,244680851
Fuente. Los autores 2012
101
ANEXO B.3. FACTORES DE CONCENTRACION DE ESFUERZO.
Fuente. Mott, R 1995
ANEXO C. Planos.
102
![Niveles de Lecto-escrituraflor [Autoguardado] - Copia - Copia - Copia](https://img.pdfslide.es/doc/110x75/55cf98cd550346d03399c148/niveles-de-lecto-escrituraflor-autoguardado-copia-copia-copia.jpg)
