DISEÑO DE ELEMENTOS DE MÁQUINAS I.

DISEÑO DE UNA MÁQUINA PELADORA Y PICADORA DE FRUTAS Y TUBPERCULOS PARA INDUSTRIAS DE ALIMENTOS PROCESADOS.

JOHAN SEBASTIAN VERA AVELLANEDA – 25471516

MIGUEL STIVE HUÉRFANO VÉLEZ – 25471564

ANTEPROYECTO.

Ing. JUAN EDILBERTO RINCÓN PARDO

FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA Y MECATRÓNICA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA

BOGOTÁ

26 de agosto de 2015

CONTENIDO

INTRODUCCIÓN……………………………………………………………………………………………………………………….4

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA...........................................................................................4

1.1 Descripción y formulación del problema……………………………………………………………………………4

1.2 El cliente…………………………………………………………………………………………………………………………...4

1.3 El entorno………………………………………………………………………………………………………………………….4

1.4 Antecedentes…………………………………………………………………………………………………………………….5

2. JUSTIFICACIÓN…………………………………………………………………………………………………………………….5

3. OBJETIVOS DE LA SOLUCIÓN....................................................................................................53.1 Objetivo general.....................................................................................................................53.2 Objetivos específicos..............................................................................................................6

4. ALCANCES Y LIMITACIONES DEL PROYECTO.............................................................................64.1 Alcances..................................................................................................................................64.2 Limitaciones............................................................................................................................6

5. VIABILIDAD DEL PROYECTO......................................................................................................75.1 Viabilidad técnica...................................................................................................................75.2 Viabilidad económica.............................................................................................................75.3 Viabilidad comercial...............................................................................................................75.4 Viabilidad financiera...............................................................................................................85.5 Viabilidad ambiental...............................................................................................................85.6 Viabilidad legal........................................................................................................................8

6. MARCO DE REFERENCIA............................................................................................................86.1 Marco conceptual................................................................................................................... 86.2 Marco legal o normativo.........................................................................................................96.3 Marco teórico..........................................................................................................................96.4 Hipótesis................................................................................................................................10

7. INVESTIGACIÓN A REALIZAR....................................................................................................107.1 Requerimientos científicos....................................................................................................107.2 Soporte científico..................................................................................................................107.3 Brecha científica.....................................................................................................................117.4 Investigación a realizar...........................................................................................................117.5 Metodología de la investigación............................................................................................11

7.6 Técnicas de recolección de información.................................................................................12

8. INTEGRACIÓN MULTIDISCIPLINARIA........................................................................................12

9. METODOLOGÍA DEL DISEÑO....................................................................................................12

10. RECURSOS Y PRESUPUESTO...................................................................................................13

11. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES...........................................................................................13

BIBLIOGRAFÍA..............................................................................................................................13

INTRODUCCIÓN

El crecimiento de la industria de alimentos es cada vez más notorio, puesto que es una industria que no puede acabarse debido a la demanda diaria de alimentos por la población mundial. Por lo anterior se presenta en dicha industria que los procesos de preparación de alimentos deben ser más rápidos y eficientes, para lo cual es necesario tener la materia prima cada vez más preparada y lista para crear recetas culinarias o alimentos enlatados; para la solución y ayuda a lo ya mencionado se presenta la propuesta de diseñar una máquina que sea capaz de pelar (remover la cáscara) y rebanar en pedazos dicho alimento, ya sea una fruta o un tubérculo.

Es claro que en la actualidad se presentan algunos mecanismos manuales que realizan la actividad descrita, pero la finalidad de la máquina es realizarlo de una manera más rápida y eficiente y así mismo optimizar el proceso haciendo este en masa dependiendo de la fruta o tubérculo a pelar y rebanar. Para realizar este proceso de pelado y rebanado se debe tener en cuenta que no todas las frutas o tubérculos pueden ser procesadas en la máquina, pues se presentan varios factores que pueden limitar el proceso como el tamaño del alimento, la fuerza necesaria para realizar el corte y no deteriorar la materia prima, entre otros, debido a esto se procede a realizar una descripción sobre la máquina que se piensa diseñar en donde se dan los parámetros que se pueden encontrar durante dicho proceso de diseño.

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

1.1 Descripción y formulación del problema.La necesidad surge debido a que en muchas empresas pequeñas y medianas de alimentos procesados, se utiliza mano de obra netamente manual, por ejemplo, para las empresas que procesan la piña para pizzería o repostería en general, la forma de procesarla es manual, es decir que las personas son las que se encargan de pelar y picar la fruta únicamente con ayuda de herramientas manuales como cuchillos y tablas; por esto y más ejemplos, surge la necesidad de diseñar una máquina capaz de realizar este mismo trabajo reduciendo la carga laboral de los operarios y el riesgo que esto conlleva (cortaduras, golpes, accidentes laborales en general) y que a su vez, sea económica y sencilla para un alcance fácil a dichas empresas.

1.2 El cliente.El mercado objetivo de la máquina se centra en las empresas dedicadas a procesar frutas y tubérculos, especializadas en mercados como repostería, comidas rápidas, enlatados, conservas, etc., donde se necesita una alta capacidad de producción y versatilidad para procesar diversos productos alimenticios. El objetivo de la máquina está enfocado en empresas del tipo Zenú (enlatados), Arcor (duraznos en almíbar), Mistral (piña en trozos), etc.

1.3 El entorno.El proyecto está destinado a las empresas medianas con una capacidad de producción mediana que distribuyen los productos a mercados locales. Además, la carga laboral de los

empleados se ve reducida en estas empresas debido a que cuentan con una herramienta más ergonómica y segura, lo que ahorra costos de mano de obra y aumenta la capacidad de producción, lo que genera más y mejores ingresos para la empresa.La razón para diseñar este proyecto consiste básicamente en el consumo masivo de estos alimentos procesados en los mercados y negocios locales que, además de tener un gran potencial de crecimiento, permite incentivar el crecimiento de la economía local y la generación de nuevos empleos como la capacitación para el uso de la máquina, la operación y el mantenimiento de la misma. Es conocido que las empresas grandes dedicadas al procesamiento de alimentos se encuentran ubicadas dentro de lo que se denominan “zonas francas” o zonas industriales, aunque muchas otras empresas medianas y pequeñas, denominadas de ahora en adelante como PYMES, se encuentran ubicadas en sectores dentro de ciudades medianas y grandes, o a sus alrededores para facilitar el transporte y distribución de los productos; por esto, se debe tener en cuenta que la construcción de la máquina, su distribución y ensamble se deben llevar a cabo de manera fácil y eficiente para minimizar los gastos que esto pueda ocasionarle al cliente, además de tener en cuenta el espacio que la máquina ocupará dentro de las instalaciones de la empresa.El presupuesto de diseño, investigación, evaluación, construcción de un prototipo y las pruebas necesarias para las posibles modificaciones, es de aproximadamente $15’000.000, debido a que son necesarios mecanismos complejos para desarrollar la función principal de la máquina y los materiales a usar, ya que se debe tener en cuenta que es una máquina para el procesamiento de alimentos para el consumo humano y debe cumplir con las normas de salubridad establecidas por el gobierno.

1.4 AntecedentesPara las PYMES, este problema se solucionaba mediante trabajo manual, es decir, personas que con las manos y herramientas como cuchillos y guillotinas realizaban el trabajo de pelar la piña y descorazonarla, al igual que las manzanas, sandías, papas, etc., lo que toma un tiempo considerable además de la necesidad de contratar varias personas para poder aumentar la capacidad de producción y los riesgos que implica manejar herramientas de este tipo en cuanto a accidentes laborales. Sin embargo, en las PYMES ha sido el modelo más efectivo y económico para realizar una producción mediana.

2. JUSTIFICACIÓNLa industria alimenticia presenta una gran importancia en la sociedad en general, por esto generar productos de mejor calidad y de manera eficaz se vuelve una constante, además optimizar el tiempo de dichas industrias se vería reflejado en una producción de alimentos procesados más alta por lo cual se vuelve importante generar una máquina que pueda hacer el proceso de pelado y rebanado no solo de un alimento, sino que tenga la versatilidad de realizar el proceso para varios tipos de frutas y tubérculos, por lo cual dicha máquina presenta un gran beneficio para los clientes potenciales que se puedan presentar.

Es evidente que esta máquina requiere de una serie de conceptos de la ingeniería mecánica, para esto se recurre a la investigación y a los conocimientos ya adquiridos durante el proceso de formación como ingenieros que se ha obtenido, y basándonos en esto se presenta un beneficio académico para nuestra formación y asimismo una gran oportunidad para adquirir experiencia y conocimiento de los docentes que guiaran este proyecto, además que de llegar a ser una propuesta exitosa para la industria se puede generar un buen proyecto a futuro con excelentes resultados. En cuanto a la utilidad del proyecto planteado, se presenta una buena forma de realizar el proceso descrito, además de agregar algunos conceptos de optimización y

migración a los mecanismos y máquinas que ya existen y que realizan una función homóloga a la que realizara la máquina.

3. OBJETIVOS DE LA SOLUCIÓN.

3.1 Objetivo general.Aumentar la producción y las ganancias de las PYMES dedicadas al sector de alimentos procesados mediante la implementación de herramientas y capacitación a los operarios para optimizar el proceso general.

3.2 Objetivos específicos.-Analizar y eliminar los obstáculos que pueden imponerse en el desarrollo del proyecto (económicos, de diseño, competencia) para asegurar la inversión del cliente.-Satisfacer los requerimientos de los clientes para adaptar el diseño a las necesidades de cada uno de ellos.-Garantizar un correcto funcionamiento de la máquina para minimizar el tiempo de parada durante los mantenimientos de rutina.-Dar un acompañamiento post-venta para solucionar cualquier inconveniente que pueda surgir durante el tiempo de garantía y vida útil de la máquina.

4. ALCANCES Y LIMITACIONES DEL PROYECTO.

4.1 AlcancesEl proyecto está basado en generar una producción más amplia y eficiente de alimentos procesados, por lo cual es claro que uno de los alcances más importantes en la realización de la máquina es satisfacer los requerimientos de la industria alimentaria, teniendo en cuenta un buen diseño de la máquina y así mismo que el cliente se sienta a gusto con esta y la función que realiza. Para lo anterior se plantean y describen los compromisos que serán asumidos por nosotros como diseñadores, iniciando por la creación de una máquina que este con los más altos estándares de calidad, el acompañamiento para un buen ensamblaje de esta, capacitaciones acerca de su manejo, además de posibles actualizaciones que puedan generar un trabajo más óptimo y con mejores resultados. Se pretende generar una propuesta exitosa acerca del proyecto, que pueda tener buenas repercusiones y utilidades en la industria, además de crear un buen impacto en varios ámbitos que serán descritos a continuación:

En el ámbito científico se pretende dar nuevas ideas y generar un toque de originalidad en los mecanismos a diseñar para la satisfacción de la necesidad planteada.

Para el ámbito tecnológico es evidente presentar un diseño que preste óptimos resultados con un mecanismo novedoso y eficiente.

En cuanto al ámbito ambiental se pretende generar una máquina que no utilice tipos de energía que puedan degradar el medio ambiente, además de realizarse un plan de manejo para los desechos que se presenten de la cascara de dichos alimentos.

El ámbito social es quizás en el cual se pueden dar buenos alcances debido a que la alimentación es una necesidad que se presenta a diario, por lo cual crear una máquina que optimice los procesos de cortado y rebanado de estos alimentos es una prioridad.

Por ultimo en el ámbito económico, se pretende la utilización de la menor cantidad de recursos monetarios pero siempre pensando en la creación de una buena máquina.

4.2 Limitaciones

Todo diseño de una maquina presenta limitaciones y obstáculos que pueden generar grandes problemas en esta, para nuestro caso es claro que se va a trabajar con una materia prima muy delicada como los alimentos, que pueden presentar limitaciones en cuanto a su manejo, la limpieza en su corte y con qué fuerza se debe generar el corte y rebanado, además de su forma y tamaño que pueden ser uno de los grandes limitantes a la hora de ser procesado en la máquina. En cuanto a la creación técnica y conceptual de la maquina pueden existir varios inconvenientes, puesto que algunos mecanismos pueden ser bastante complejos y difíciles de interpretar y diseñar.

El aspecto financiero es quizás uno de los inconvenientes que más dificultad puede presentar en el proceso de diseño de la máquina, puesto que el costo de materiales de fabricación como el acero inoxidable puede ser alto, además de tener en cuenta los procesos que pueda requerir el material como la soldadura, tratamientos térmicos y maquinado para puesta a punto.

5. VIABILIDAD DEL PROYECTO.

A continuación se muestran los resultados del estudio de viabilidad del proyecto en todas sus fases:5.1 Viabilidad técnica.Durante la investigación acerca de las máquinas disponibles en el mercado, se encontró que básicamente existen de dos tipos: unas con una capacidad de producción muy grande pero así mismo con tecnología avanzada (automatización, herramientas con alta precisión, etc.), lo que implica costos bastante elevados que están fuera del alcance de las PYMES que son el mercado objetivo del proyecto; por otro lado, se encuentran máquinas de tipo “casero”, es decir, con capacidad de producción muy baja y con deficiencias de diseño que limitan factores como el tamaño de la fruta o el tipo de fruta a procesar, aunque de costo bastante bajo, prácticamente al alcance de cualquier persona. Por esto, se ve que hay un vacío en cuanto a producción mediana que es la necesidad que tienen las PYMES y que en el mercado, existen pocas opciones para poder satisfacerlas. En una empresa mediana que no cuenta con la maquinaria que se está diseñando, el tiempo que un trabajador tarda en pelar una piña y rebanarla, por ejemplo, está entre 10 y 15 minutos aproximadamente, sin contar con los riesgos que implica manejar estas herramientas, mientras que se prevé que con la máquina, este tiempo se reduzca a un intervalo entre 2 y 3 minutos por fruta, eliminando los riesgos a los que se expone el operario.En cuanto a la calidad, se construye la máquina con materiales de una calidad muy alta debido a que va a procesar alimentos que serán consumidos por humanos y animales, además de que se seleccionan elementos normalizados (motores, tornillos, correas) de la mejor calidad en el mercado para garantizar un correcto funcionamiento y unos largos intervalos de mantenimiento que no interfieran con la producción de la empresa. A todo esto se suma un proceso de diseño eficiente contemplando cualquier posibilidad de fallo durante el servicio de la máquina.Los recursos disponibles para el desarrollo e implementación del proyecto incluyen el personal técnico para la capacitación de los operarios, personal para el mantenimiento, instalaciones, herramientas y manuales de mantenimiento que se entregan o sugieren a la empresa y el presupuesto con el que se cuenta para el desarrollo de todas las fases del proyecto.

5.2 Viabilidad económica.

El presupuesto con el que se planea desarrollar el proyecto es de $15’000.000, que es aceptable para una empresa mediana teniendo en cuenta que puede aumentar su producción y por tanto, sus ingresos netos. La fabricación de la máquina es relativamente sencilla, pues no son necesarias piezas de geometrías complicadas ni de fabricación compleja, aunque el material con el que se deben fabricar la mayoría de piezas debe ser de una alta especificación y calidad, por lo que este aspecto es el que más influye en el precio final de la máquina. Se contempla que el precio final de la máquina, para la venta a las empresas ajenas al proceso de desarrollo es de $10’000.000 aproximadamente, lo que es un precio muy bajo en comparación con las máquinas de mediana-alta capacidad de producción, que están por encima de los $30’000.000.

5.3 Viabilidad comercial.La posibilidad de comercializar la máquina es elevada, debido a que es una máquina económica que ayuda a aumentar la capacidad de producción de una empresa, además de ser bastante versátil en cuanto a que puede procesar varios tipos de frutas y tubérculos mientras que las máquinas disponibles en el mercado, están limitadas a un solo tipo de fruta o tubérculo.

5.4 Viabilidad financiera.El tiempo estimado para la recuperación de la inversión depende de la estrategia de mercadeo empleada para dar a conocer la máquina; teniendo en cuenta el valor de la inversión en el desarrollo del proyecto y del valor final de la máquina a la venta, se prevé que con la venta de 3 máquinas es suficiente para recuperar la inversión y tener ganancias sobre el proyecto.

5.5 Viabilidad ambiental.La máquina trabajará con energía eléctrica, por lo que no generará emisiones de CO2 ni ningún tipo de gas combustible; por otro lado, los residuos que se dan al pelar las frutas y/o tubérculos pueden usarse para crear abono orgánico.

5.6 Viabilidad legal. El procesamiento de las frutas u/o tubérculos que realiza la máquina se encuentra regido por la resolución 3929 de 2013, la resolución 835 del 26 de marzo de 2013, la resolución 2674 de 2013 y el decreto 3075 de 1997, todas del INVIMA, por lo que se garantiza un adecuado manejo de los materiales y formas de procesamiento de los alimentos.Respecto a las patentes, no se ha encontrado algún registro con un diseño similar al proyecto que se está desarrollando, por lo que no existen inconvenientes en cuanto a la fabricación y el diseño de la máquina por plagio o copia no autorizada.

6. MARCO DE REFERENCIA.

6.1 Marco conceptualPara el planteamiento del diseño de la máquina se deben tener claros algunos conceptos que se relacionan con la peladora y rebanadora de frutas y tubérculos, conceptos que tienen gran incidencia en el entendimiento no solo del diseño, sino del funcionamiento de la máquina, por lo que es esencial manejar dichos conceptos interpretando su significado y su aplicación, a continuación se nombran aquellos conceptos más relevantes:

Fuerza de corte: la fuerza de corte es la que permite dividir el alimento sin cambiar su forma. Lógicamente estos conceptos aplicados a un alimento son casi imposibles de

separar, ya que en el momento de cortar hay también una deformación y compresión, aunque luego se recupere.

Fuerza de cizalla: las fuerzas de cizalla provocan la división del alimento por deslizamiento de una parte sobre la otra. En realidad estas últimas fuerzas se presentan también combinadas con otras acciones, pero manteniendo constante el modo operatorio, pueden llegarse a individualizar y obtener datos representativos y diferenciales para cada producto.

Fuerza neumática: El aire es un material elástico y, por tanto, al aplicarle una fuerza se comprime, mantiene esta compresión y devuelve la energía acumulada cuando se le permite expandirse.

Fuerza de pelado: esta fuerza se remite a la aplicación en la superficie del alimento, para remover la cáscara y así permitir realizar el rebanado.

Rotación de corte: se refiere a la cantidad de revoluciones por minuto a la cual debe girar el alimento para removerle su respectiva cáscara, esta magnitud se toma de acuerdo al alimento de procesar.

Geometría de corte: este término está basado en la forma y tamaño que tenga el alimento a procesar, bajo este criterio se elegirá la cuchilla a utilizar.

6.2 Marco legal o normativoDebido a que la máquina está destinada al trabajo con alimentos, se deben tener en cuenta las normatividades existentes acerca del trato y manejo de alimentos, puesto que la salubridad y buen trato de la materia prima es un factor importante en el proceso que realiza la maquina a diseñar, por lo anterior se presentan los siguientes decretos y resoluciones:

Decreto 3057 de 1997, por el cual se reglamenta parcialmente la ley 09 de 1979. Resolución 00002674 de 2013, por el cual se reglamenta el artículo 126 del decreto ley

019 de 2012-Ministerio de Salud y Protección Social. Resolución 003929 de 2013, por la cual se establece el reglamento técnico sobre los

requisitos sanitarios que deben cumplir las frutas y las bebidas con adición de zumo o pulpa de fruta o concentrados de fruta, clarificados o no, o la mezcla de estos que se procesen, empaquen, transporten, importen y comercialicen en el territorio nacional-Ministerio de Salud y Protección Social.

Resolución 0000835 de 2013, por el cual se establece el reglamento técnico sobre los requisitos sanitarios que deben cumplir los materiales, objetos, envases y equipamientos de vidrios y cerámicas destinados a estar en contacto con alimentos y bebidas para el consumo humano-Ministerio de Salud y Protección Social.

Es evidente que el procesamiento de alimentos no es algo nuevo, puesto que es una necesidad del ser humano, por lo cual ya se tienen máquinas que realicen procedimientos similares, pero que son dadas para solo un tipo de alimento o algunos de con una forma sencilla, a continuación se muestran patentes de máquinas que han sido diseñadas con fines parecidos a la máquina a diseñar:

C. W. COOKSON, “PINEAPPLE PEELER”,US1137841A, 02, 15, 1913. J. R. Raub ,R. J. Breton, “Pineapple Peeler”, U48S34795A, 10, 23, 1987. 刁昱翔 刘枢 吕拓 王猛, “Apple Peeler”, CN203953236U, 03, 29, 2014. P. Jr Ralph, “Fruit Peeler”, US2277003A, 12, 20, 1940.

6.3 Marco teóricoPara realizar la máquina es necesario presentar algunos conceptos y términos dados que serán definidos para interpretar los mecanismos a realizar:

Motor eléctricoUn motor eléctrico es un dispositivo que funciona con corriente alterna o directa y que se encarga de convertir la energía eléctrica en movimiento o energía mecánica. Todo motor se basa en la idea de que el magnetismo produce una fuerza física que mueve los objetos. En dependencia de cómo uno alinee los polos de un imán, así podrá atraer o rechazar otro imán. En los motores se utiliza la electricidad para crear campos magnéticos que se opongan entre sí, de tal modo que hagan moverse su parte giratoria, llamado rotor.

Cilindro neumáticoCilindros neumáticos (conocido a veces como cilindros del aire) sea dispositivos mecánicos cuáles producen fuerza, a menudo conjuntamente con movimiento, y se accionan cerca gas comprimido (típicamente aire). Para realizar su función, los cilindros neumáticos imparten a fuerza por el convertir energía potencial de gas comprimido en energía cinética. Esto es alcanzada por el gas comprimido que puede ampliarse, sin entrada de energía externa, que sí mismo ocurre debido al gradiente de la presión estableció por el gas comprimido que estaba en un mayor presión que presión atmosférica. Esta extensión del aire fuerza a pistón para moverse en la dirección deseada.

PoleaUna polea es una rueda acanalada en todo su perímetro. Mediante un sistema formado por poleas y correas de transmisión se transmite movimiento entre diferentes ejes. Dependiendo de la diferencia de diámetros entre la polea conductora y la polea conducida se pueden generar mecanismo de reducción o de aumento.

Correa de transmisiónLas correas son elementos de transmisión de potencia, de constitución flexible, que se acoplan sobre poleas que son solidarias a ejes con el objeto de transmitir pares de giro. Su naturaleza flexible va a permitir que su fabricación se realice con una cierta incertidumbre mecánica que puede ser asumida, posteriormente, en su montaje. La correa de transmisión trabaja por rozamiento con la polea sobre la que va montada. Este hecho, junto a su naturaleza flexible, confiere a las correas una función de “fusibles” dentro de las transmisiones, dado que se comportan como amortiguador, reduciendo el efecto de las vibraciones que puedan transmitirse entre los ejes de la transmisión.

6.4 Hipótesis Se presenta la propuesta de una máquina que sea capaz de realizar el pelado de frutas y tubérculos y además si es requerido el rebanado para luego procesar el alimento. Para esto se destina un émbolo rotatorio que sea capaz de retener el alimento, posteriormente es acercada la correspondiente cuchilla (dependiendo el alimento) para proceder a retirar la cáscara, se debe tener en cuenta que el émbolo sea capaz de retirar el corazón en caso de que la fruta o tubérculo lo tenga; es claro evidenciar que para el manejo de la máquina el operario debe estar capacitado para su manipulación, pues es de conocerse que cada alimento tiene diferentes especificaciones en cuanto a sus propiedades y para esto se destinará un tipo de cuchilla y rotación diferente, según soporte el alimento. Cabe mencionar que la máquina no generará contaminación al medio ambiente por medio de combustibles fósiles entre otros, además del buen manejo de los residuos obtenidos.

En el caso de ser necesitado el alimento rebanado, se tendrán unas cuchillas que lo harán de manera equitativa, según la necesidad dada por el cliente, con un mecanismo que permitirá realizar este corte de manera automática para así evitar los riesgos hacia el operario.

7. INVESTIGACIÓN A REALIZAR.

7.1 Requerimientos científicos.Para el desarrollo del proyecto, es necesario tener conocimientos en el área del diseño de elementos de máquinas como ejes y levas, del comportamiento mecánico de los materiales y su interacción con agentes corrosivos, de instalaciones eléctricas para el funcionamiento de los motores eléctricos, de las fuerzas necesarias para realizar los cortes a los alimentos, de la reutilización de los residuos generados durante la producción y la normatividad y legislación que rige el diseño y funcionamiento de las máquinas en el sector alimenticio.

7.2 Soporte científico.Para el desarrollo del proyecto, actualmente se cuenta con los conocimientos en el área de resistencia de materiales para el cálculo de esfuerzos y poder expresar una garantía ante la falla del material por el funcionamiento de la máquina; además se tiene el conocimiento de la escogencia del material con base a la teoría y resultados experimentales obtenidos del análisis de composición química y resistencia a la corrosión de los materiales, pues están en contacto con medios corrosivos y deben ser aptos para interactuar con alimentos que serán consumidos por humanos sin causar intoxicaciones al ser ingeridos. También se tienen los conocimientos suficientes en instalaciones y máquinas eléctricas para el suministro de energía eléctrica a la máquina sin generar riesgos.Con el transcurrir del tiempo y de la investigación, se pueden adquirir los conocimientos necesarios en el cálculo de sistemas de transmisión de potencia, del desarrollo y análisis de sistemas neumáticos o hidráulicos que la máquina requiere, de mecanismos para el movimiento de las cuchillas de corte y eventualmente, de automatización para un funcionamiento autónomo de la máquina.Parte del conocimiento que no es asequible consiste en determinar todos los parámetros de corte para los diferentes alimentos que se van a procesar, pues por ejemplo, no es lo mismo pelar y cortar una piña que pelar y cortar una sandía, tanto por el tamaño y la dureza de su cáscara, por lo que se debe recurrir a una gran cantidad de expertos en diversos temas para poder determinar los parámetros y sus variaciones para el correcto funcionamiento de la máquina.

7.3 Brecha científica.Para el desarrollo del proyecto existe una brecha científica que corresponde a la falta de conocimiento acerca de los parámetros de corte de las diferentes frutas y tubérculos, debido a que la máquina tiene la capacidad de pelar cualquier fruta o tubérculo de contextura dura y semilla pequeña, pero no se tienen plenos conocimientos acerca de cada uno de los elementos a procesar. Otra brecha se encuentra en el diseño de sistemas de transmisión, aunque estos conocimientos se pueden obtener con la práctica y la investigación en bibliografías y consultas con expertos.

7.4 Investigación a realizar.Para superar las brechas científicas se planean realizar los siguientes pasos:

1. Consultar en bibliografía de diseño de elementos de transmisión.

2. Consultar con ingenieros expertos y profesores de ingeniería sobre la utilización de ciertos materiales y el diseño de sistemas de transmisión y sistemas neumáticos que requiere la máquina.

3. Consultar con los expertos en las cosechas y procesamiento de las frutas y tubérculos sobre los parámetros necesarios para procesar los alimentos.

4. Realizar ensayos con herramientas de medición para calcular experimentalmente los parámetros que se requieren para el diseño del sistema de corte de la máquina.

5. A partir del numeral anterior, se plantea un rediseño o una mejora al diseño actual para optimizar el procesado de los alimentos.

6. Consultar los diferentes procesos de manufactura de los componentes de la máquina para seleccionar los que mejor se acomoden al presupuesto y al control de calidad exigido.

7.5 Metodología de la investigaciónLa metodología de la investigación se constituye a continuación:-Se hará una revisión de la literatura con respecto al diseño de elementos de máquinas para obtener esos conocimientos faltantes en la materia, con ayuda de expertos y normas para simplificar el desarrollo.-Realizar varios ensayos a los diferentes tipos de frutas y tubérculos para determinar las variables como la fuerza de corte y la fuerza de pelado y así poder capacitar al operario para que realice un trabajo eficiente.-A medida que se avance en el diseño de la máquina, será necesario consultar tanto con expertos como con el cliente para evaluar posibles cambios que deba sufrir el diseño, con el fin de satisfacer al cliente con criterios de diseño e ingeniería eficientes.-Consultar constantemente a la competencia para poder responder ante alguna modificación o mejora en algún modelo existente, o la creación de un nuevo modelo que pretenda superar las expectativas de este proyecto y así responder adecuadamente ante esta situación.

7.6 Técnicas de recolección de información.Básicamente las formas de recolectar información se reducen a:-Realizar ensayos y analizar los resultados obtenidos en las pruebas.-Realizar consultas y encuestas a diferentes proveedores y clientes de estas máquinas para detectar fallas en los sistemas existentes y prevenirlos en el diseño.-Acudir a bibliografía y a expertos en el tema de diseño de máquinas para detectar fallas que no se han contemplado durante la fase de diseño.-Consultar bases de datos y actualizar la información disponible acerca de materiales en desarrollo y materiales alternativos a los convencionales.-Consultar normatividad tanto nacional como internacional para poder competir no solo en un mercado nacional sino también en el mercado internacional.

8. INTEGRACIÓN MULTIDISCIPLINARIA.

Para el desarrollo de este proyecto es necesario contar con el conocimiento de varias áreas aparte de la ingeniería mecánica, como ingeniería electrónica para el proceso de automatización, ingeniería agrícola para aprovechar los residuos generados y en la optimización de las cosechas de frutas y tubérculos para un procesamiento más fácil, ingeniería química para determinar las posibles reacciones entre el material de la máquina y los agentes corrosivos de las frutas y los detergentes y desinfectantes, abogados para controlar todo el tema de normatividad y legislación con respecto a alimentos de consumo humano,

técnicos en mantenimiento y en capacitación a operarios y administradores para controlar y administrar eficientemente el presupuesto asignado para el diseño.

9. METODOLOGÍA DEL DISEÑO.

La metodología a seguir se describe a continuación:-Realizar un esquema general de la máquina a mano alzada para dar una idea del concepto global de la máquina.-Realizar un despiece de la máquina para identificar los componentes que deben ser calculados, diseñados y determinar el material más adecuado para esa aplicación.-Paralelo a los dos puntos anteriores, se deben realizar las mediciones mencionadas anteriormente para determinar la resistencia y las dimensiones de los componentes críticos de la máquina.-Consultar los resultados de la investigación para el diseño de componentes como la transmisión y demás elementos que componen la máquina.-Consultar en cada paso con el cliente para evaluar posibles cambios que sugiera, con el fin de determinar si son viables o no con criterio de ingeniería.-Realizar modelado en un software adecuado para aproximar los resultados reales de la práctica, con el fin de corregir todos los posibles defectos que se produzcan y posteriormente pasar a la generación de planos de construcción del prototipo.-A medida que el diseño avance, llevar un registro de los recursos empleados en el proceso de diseño con el fin de administrar de manera eficiente lo que sobra y mantener la transparencia en el proceso.

10. RECURSOS Y PRESUPUESTO.

Los recursos que se tienen para el desarrollo del proyecto se mencionan a continuación:-2 Diseñadores-Dibujantes.-Recursos bibliográficos para investigación.-Software para modelado y cálculos.-Herramientas de medición para las pruebas de corte y pelado.-Tiempo.

Se considera un presupuesto de $15’000.000 aunque no se cuenta con la financiación de ninguna empresa en particular. Debido a que aún existen brechas científicas para el desarrollo de la máquina, no pueden asignarse gastos específicos al diseño, ya que existen piezas que no están definidas ni en geometría ni en material, por lo que existe un amplio rango de valores en los que puede entrar el diseño de la pieza en mención.

11. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES.

El proceso de diseño de la máquina está contemplado durante 12 meses de calendario académico, que corresponden a 3 períodos de 4 meses cada uno, dividiéndose a groso modo de la siguiente manera:

1. Durante los primeros 4 meses se hará una conceptualización, despiece, análisis y cálculo de los componentes como estructura, mecanismos de acción, ejes y motores para el funcionamiento de la máquina.

2. Los 4 meses siguientes estarán dedicados al diseño de los sistemas de transmisión, sistemas neumáticos, automatización, modelado en software CAD y generación de planos de fabricación de las piezas y su ensamblaje.

3. Los últimos 4 meses estarán dedicados a la construcción, ensamblaje y pruebas del prototipo para determinar cambios en el diseño y sus implicaciones a nivel ingeniería, económico y/o legal.

BIBLIOGRAFÍA.http://www.kronen.eu/es/maschinen/ams220/maschinen-technische-daten, 24-08-2015, © 2014 KRONEN GmbHhttps://www.invima.gov.co/images/pdf/normatividad/alimentos/resoluciones/resoluciones/2013/Resolucion-3929-2013.pdf, 24-08-2015, Instituto Nacional de Vigilancia de Medicamentos y Alimentos INVIMA, 2013.https://www.invima.gov.co/images/pdf/normatividad/alimentos/resoluciones/resoluciones/2013/Resolucion%200835%20de%202013%20materiales.pdf, 24-08-2015, Instituto Nacional de Vigilancia de Medicamentos y Alimentos INVIMA, 2013.https://www.invima.gov.co/images/pdf/normatividad/alimentos/resoluciones/resoluciones/2013/2674.pdf, 24-08-2015, Instituto Nacional de Vigilancia de Medicamentos y Alimentos INVIMA, 2013.http://www.bucaramanga.gov.co/documents/dependencias/Decreto_3075_1997.pdf, 24-08-2015, Ernesto Samper Pizano, Presidente de la República de Colombia, 1997.http://www.manipulaciondealimentoscolombia.com/normatividad, 24-08-2015, © 2015 Manipulación de Alimentos theme by adazing web design