[Abstracto]Diseo de Elementos de Mquinas IINIVERSIDAD DE EL SALVADORFACULTAD DE INGENERIA Y ARQUITECTURAESCUELA DE INGENIERIA MECNICADISEO DE ELEMENTOS DE MQUINAS II

DISEO DE MECANISMO PARA COMPACTAR Y EXTRAER LA NUEZ DE LA MACADAMIA

DOCENTE: ING. JOS FRANCISCO ZULETA

INTEGRANTES: CARNET:DELGADO NIETO MOISES ALEJANDRO DN 09001 GOMEZ GOMEZ JACOBO DE JESUS GG10026 HERRERA NAVARRO, JAIME ALEJANDRO HN10002 ROMERO BOSQUE EDGAR ALEXANDER CICLO: I/2014

CIUDAD UNIVERSITARIA, LUNES 7 DE ABRIL DE 2014INDICE

Contenido N de Pg.Introduccin....3Objetivos....41.0 Marco Terico.......51.1 Generalidades.........51.2 Pases Importadores.....61.3 Exportaciones.......................71.4 Condiciones ambientales para el cultivo..........81.5 Caracterstica de la nuez de Macadamia....91.5.1 Contenido de grasa y calidad..91.5.2 Presentacin de la nuez.101.5.3 ndice de madurez...............101.5.4 Tamao y peso por unidad.....................101.5.5 Empaque.....................101.5.6 Presentaciones al consumidor..........101.5.7 Uso de la Macadamia...............101.6 Descripcin del Proceso..................111.6.1 Recoleccin...111.6.2 Pelado...111.6.3 Secado.....131.6.4 Clasificado.....131.6.5 Tostado.141.6.6 Empaque y Almacenaje.151.7 Modelos de Mecanismo para la obtencin de la nuez......11

INTRODUCCINComo sabemos, en la industria alimenticia es muy usual el uso de equipos para la elaboracin y extraccin de productos con el fin de facilitar un trabajo especfico y optimizar tiempos de produccin con ese fin es creado el mecanismo para compactar y extraer la nuez de la macadamia. Hay muchos mecanismo para compactar y extraer la nuez, pero en nuestro caso disearemos una operada manualmente unidas sus partes con tornillos de sujecin, para realizar el diseo hemos considerado muchos aspectos importantes, hemos definido algunos tipos de prensas, el uso que estas tienen, las ventajas de su uso, los criterios para la seleccin de una prensa, las limitaciones que estas tienen y luego presentamos una teora acerca de los mtodos de unin y los pernos de sujecin.En lo que respecta al diseo hemos comenzado con una descripcin de nuestro prototipo, luego definimos nuestras variables de diseo, finalizando con lo que es la representacin esquemtica de nuestro mecanismo para compactar y extraer la nuez de la macadamia.

OBJETIVOS

Objetivo General:

Disear un mecanismo para compactar y extraer la nuez de la macadamia.

Objetivos Especficos:

Identificar el prototipo y los elementos que componen el mecanismo a disear. Especificar la carga de trabajo del mecanismo. Disear el mecanismo de compactacin. Elaborar los planos de fabricacin debidamente normalizados.

1.0MARCO TERICO

Para poder realizar la propuesta del diseo de mecanismo para compactar y extraer la nuez de la macadamia, es necesario conocer sus caractersticas; por lo que en este captulo se presentan las generalidades de la nuez, as como los principales productores a nivel mundial.

1.1GENERALIDADESHistricamente se relata que desde antes de la llegada de los europeos a Australia, los aborgenes se congregaban en las lomas del llamado Great Dividing Range Queensland- para alimentarse de la semilla de dos rboles siempre verdes, que llamaban kindal kindal.La Macadamia es originaria de la zona subtropical de Australia en la regin costera, al sur de Queensland y al norte de Nueva Gales del Sur, cuyo clima es caliente y lluvioso. Fue descubierta en forma silvestre en 1843 por Walter Hill. En 1858, se realiza la primera descripcin botnica por Ferdinand Von Mueller y la denomina Macadamia Ternifolia, en honor a su amigo el doctor John MacAdam que muri en uno de sus viajes de Australia a Nueva Zelanda.En 1958, el botnico William Bicknell Storey dio el nombre oficial de Macadamia Integrifolia a la variedad que tiene tres hojas y concha lisa; y Macadamia tetraphilla a la variedad de cuatro hojas y concha rugosa.Fue introducida en Hawaii en 1881 por William Purvis, con propsitos ornamentales y de reforestacin, inicindose la moderna e importante industria de Macadamia en las islas. Existe produccin en frica del Sur, Centro y Sudamrica. La Macadamia es un cultivo permanente; es un rbol de origen tropical, bosques hmedos y clidos. La vida til de produccin del rbol es de ms de 60 aos. Es un rbol perennifolio de gran tamao, pertenece a la familia proteaceae y al gnero Macadamia, en el que estn incluidas 10 especies, de las cuales Macadamia integrifolia es preferida por su mayor porcentaje de almendras sanas y mayor uniformidad en el tamao del fruto; las conchas son lisas y pequeas, las hojas tienen bordes ondulados con tres hojas por nudo. Las flores son color blanco cremoso agrupado en racimos de 12 a 30 cm.; y Macadamia tetraphilla ms indicada para usarse como patrn debido a su mejor sistema radicular. Con una concha rugosa, grande; hojas con borde aserrado muy espinoso, con cuatro hojas por nudo, nervaduras color prpura. Las flores son color rosado en racimos de 20 a 50 cm.

Fig.1 rbol de Macadamia y de la nuez de Macadamia.

Los rboles pueden alcanzar hasta 18 metros de altura, con una copa frondosa, siempre verde, que puede cubrir hasta 12 metros de dimetro. El rbol de Macadamia inicia su produccin comercial a partir del sptimo ao, una vez trasplantado en el sitio definitivo y se incrementa anualmente hasta alcanzar niveles ptimos en el ao 13.

Sus frutos son las nueces, las que se encuentran cubiertas con una cscara verde, son esfricas con un dimetro aproximado de 3,5 cm., se producen en forma de racimos y al llegar a la madurez, se desprenden y caen al suelo para ser cosechadas y luego procesadas.La nuez comestible, tambin llamada almendra, est envuelta en una concha marrn de gran dureza. Dicha almendra es de color blanco cremoso con un peso aproximado de 2,57 gramos. Esta almendra se ofrece al pblico como nuez tostada.En la figura 1 se muestra el rbol de Macadamia y la nuez de Macadamia.

La nuez comestible, tambin llamada almendra, est envuelta en una concha marrn de gran dureza. Dicha almendra es de color blanco cremoso con un peso aproximado de 2,57 gramos. Esta almendra se ofrece al pblico como nuez tostada.En la figura 1 se muestra el rbol de Macadamia y la nuez de Macadamia.

1.2PAISES IMPORTADORESLos principales pases importadores y consumidores de nuez de Macadamia en el mundo, en orden de importancia, son Alemania, Estados Unidos y Japn.

1.3 EXPORTACIONESAun manteniendo un nivel de precios relativamente alto en el mercado internacional de nueces, la demanda de sta se mantiene insatisfecha. Se calcula que la produccin total de Macadamia representa apenas el 0.5% del comercio mundial de nueces de rbol. En la tabla I se enumeran los principales pases productores de nuez de Macadamia.

Fig. 2 Principales productores de Nuez de Macadamia.

La industria de Macadamia est aumentando tanto en produccin como en exportacin y se predice que seguir creciendo en los prximos aos.

1.4 CONDICIONES AMBIENTALES PARA EL CULTIVOEl Cultivo de macadamia requiere de altitudes de 600 a 1,600 msnm, similares a las apropiadas para el cultivo de caf. Se adapta a precipitaciones pluviales anuales de 1,000 a 4,000 mm y con niveles adecuados de insolacin. En caso de contar con ms de dos meses de sequa se debe suministrar agua a travs de sistemas de riego.

El viento tiene dos efectos destructivos en este cultivo, mecnico y ambiental. Ya que provoca doblamiento, deformacin, cada de frutos inmaduros y volcamiento de rboles. Adems los vientos causan una transpiracin fuerte lo que provoca deshidratacin de las hojas.

La macadamia se adapta desde los 14 hasta los 32 grados centgrados de temperatura. Es apta para suelos franco arenosos, franco arcilloso y arcilloso, evitando los que tengan mal drenaje. Se desarrolla bien en un rango de PH entre 5.5 y 7.0, Por tener sistema radicular muy superficial se necesita que los suelos sean frtiles, sueltos, bien drenados y sin capas impermeables que impidan el crecimiento normal de la raz. Al decir suelo frtil, se refiere a los suelos que brindan los nutrientes adecuados en la cantidad necesaria para el desarrollo de la planta.1.5 CARACTERISTICA DE LA NUEZ DE MACADAMIALa nuez corresponde a una drupa contenida en un pericarpio que se abre por una sutura. La semilla es simple y est cubierta por una cscara muy dura. La parte comestible es el embrin, de color blanco cremoso, que mide entre 2 y 3.5 centmetros de dimetro. Entre las nueces, la Macadamia se distingue por su bajo contenido de grasa saturada y sodio.

Su composicin nutricional es la siguiente:

1.5.1 Contenido de grasa y calidad

La variedad integrifolia contiene 80% de aceite y 4% de azcar, mientras que la variedad tetraphilla contiene el 65-75% de aceite y 6-8% de azcar. La macadamia contiene una alta proporcin de grasa monoinsaturada (un 88% de las grasas son monoinsaturadas) que disminuye los niveles de colesterol. Rica en cido oleico, presenta una composicin grasa similar a la del aceite de oliva. Este fruto seco proporciona protenas, fibra, cido flico, calcio y potasio.La calidad de la nuez se juzga de acuerdo a su color y forma. La nuez blanca cremosa est encerrada en un fuerte casco liso de color caf, que a su vez est dentro de una cscara verde suave, que se abre cuando la nuez est madura.

1.5.2 Presentacin de la nuez

La nuez es tostada, procesada y empacada para comercializarla como nuez tostada y salada, adems es utilizada en repostera, confitera, como nuez recubierta de chocolate, en turrones y helados. Por su fino aroma, la Macadamia es considerada como una de las nueces comestibles ms nobles. Ligeramente tostada con o sin aceite de coco y sal, incrementa su aroma.

1.5.3 ndice de Madurez

El estado de madurez de la nuez se calcula en base al porcentaje de humedad. As, se recomienda un rango entre 25 27% de humedad, punto en que la nuez cae del rbol. Este nivel presenta una mejor durabilidad frente al producto ms hmedo.

1.5.4 Tamao y Peso por unidad

Vara segn las presentaciones, una nuez mediana entera pesa 2 gramos aproximadamente, mientras que una nuez grande entera pesara 3 gramos.

1.5.5 Empaque

Las nueces se empacan a granel en fundas especiales de aluminio laminado, polietileno, polister y nylon, materiales que protegen el contenido de la luz y la humedad, evitando totalmente la transpiracin. Esta funda es inyectada con flujo de gas, sellada al vaco y colocada en cajas de cartn de fibra y peso de 10, 20 y 25 kg.

1.5.6 Presentaciones al Consumidor

La nuez de Macadamia, ya sea entera, en pedazos o en migas, se presenta al consumidor al natural, cubierta de chocolate, caramelo y otros similares. Se utiliza en la elaboracin de una variedad de confites, harina para pastelera, mantequilla, aceite solo como cosmtico y de base para la fabricacin de cremas nutritivas para la cara. El 60% del producto a nivel mundial va dirigido a la industria y el 40% restante se consume como snack.

1.5.7 Usos de la Macadamia

La nuez de Macadamia por ser un manjar exquisito, de buen sabor, alto poder alimenticio y ser considerada como la nuez ms fina del mundo, es utilizada por el mercado gourmet, como un aditivito especial en cualquier clase de comidas, ensaladas y en los ccteles. La industria de la confitura la utiliza en la elaboracin de chocolates, galletas, pasteles, panecillos, helados y postres.La nuez puede consumirse en forma natural, asada, salada o sazonada.Adems puede ser utilizada en medicina como un suplemento en el tratamiento de personas con altos niveles de colesterol en sangre. El aceite de Macadamia es uno de los ms saludables y apropiados para usarse como aceite de ensalada y de cocina. Tambin por su alto contenido de cido Palmitoleico, es utilizado para la elaboracin de productos de belleza, tales como hidratantes para piel, jabones y aceites para masajes.

1.6 DESCRIPCION DEL PROCESOEl proceso de produccin de la nuez de Macadamia se compone de la recoleccin, el pelado, el secado, el clasificado, el tostado y el empaque de las nueces. A continuacin se describe cada operacin.

1.6.1 Recoleccin Se realiza recogiendo del suelo las nueces que ya maduraron y cayeron del rbol. Se juntan y se colocan en costales para su traslado a la siguiente rea.

1.6.2 PeladoLuego de recolectada y trasladada la macadamia, se retira la cscara verde que cubre el cascarn que contiene la nuez. Tal como se muestra en la figura 2 el pelado se realiza con una mquina que funciona por medio de un motor de gas propano, compuesta por un neumtico que gira en contra de las manecillas del reloj y las nueces lo rodean en sentido contrario, logrando por medio de friccin que la cscara se desprenda.

Fig. 2 Maquina PeladoraEn la figura 3 se muestra como el operario deposita las nueces con cscara en la rejilla en donde las nueces caen incorporndose al giro de la rueda, esta desprende la cscara verde cayendo al suelo y saca la nuez por medio de la rejilla hacia una mesa tal como se puede apreciar en la figura 4.

Fig. 3 Maquina Funcionando

Fig. 4 Salida de las nueces despus de peladas

Luego en la mesa los operarios hacen una revisin de las nueces como se muestra en la figura 5, con el fin de depositarlas, ya peladas, en los costales para ser trasladadas a la siguiente rea.

Fig. 5 Operarios revisando las nueces peladas

Las cscaras verdes se usan como abono inorgnico llevndolas a lugares.

1.6.3SecadoDurante este proceso la humedad de la nuez se reduce al 0.5 - 1.5 %. La nuez se encoge y se separa del casco, permitiendo que estos se rompan para retirar la nuez sin que sea lastimada. Este es un paso crtico en el proceso de macadamia, no slo porque puede causar altos volmenes de nuez rechazada, sino que de su manejo adecuado.

Las nueces dentro del cascarn son colocadas sobre unas camas de madera bajo el sol para secarlas.

El secado tarda de 15 a 21 das, dependiendo del clima. Esto es un requisito necesario para cascar la nuez fcilmente sin hacer mucho dao a la pulpa.

Tambin se evita que restos de la pulpa se queden pegados a la cscara, ya que la nuez se encoge y se separa del casco, lo cual es indispensable para el almacenamiento y la obtencin de un tostado ptimo. Luego, son trasladadas al rea de clasificacin.

1.6.4Clasificado

Las nueces se clasifican de acuerdo al tamao, de las ms pequeas a las ms grandes. Para llevar a cabo esta tarea, se utiliza un clasificador de barras de metal.Las barras de metal de dicha mquina estn dispuestas con diferentes separaciones, permitiendo que penetren las nueces segn su dimetro, las cuales caen por gravedad directamente a unos costales en los que se depositan para su traslado a la bodega, en donde permanecen durante siete das.

La clasificacin de las nueces es importante debido a que de acuerdo a esta etapa se grada la mquina trituradora.

Fig. 6 Maquina Clasificadora

1.6.5 Tostado Al cabo de los siete das en que fueron clasificadas las nueces, se transportan hacia la bodega de procesamiento de la nuez en donde se inicia con la introduccin de las conchas en la trituradora para quebrarlas. Estas conchas son extremadamente duras y por ello se cascan mecnicamente con un martillo graduable de acuerdo al dimetro de las nueces; se consideran adecuadas las que tienen de 12 a 35 mm de dimetro mximo.Luego de quebrarlas se trasladan al tostado, el cual es importante para llegar al color deseado. La nuez de Macadamia es tostada en un horno elctrico a 45C, durante 48 horas. En esta operacin aproximadamente el 60% es de nuez entera, el 25% de nuez quebrada y un 15% de nuez rechazada. La nuez entera se procesa y se empaca; la quebrada, se utiliza para la extraccin de aceite y el rechazo se debe a que algunas salen muy negras o muy hmedas.

1.6.6Empaque y Almacenaje Antes de empaquetar se quitan cuerpos extraos -piedritas, restos de cscara- y se colocan en bolsas de papel celofn selladas; y los chocolates envueltos en papel aluminio colocados dentro de bolsas de papel celofn. As mismo, el aceite es depositado en pequeos envases de plstico, tipo goteros en presentaciones de 15 mL. y 30 mL. Los chocolates y las nueces son refrigerados. El aceite nicamente se filtra; y se envasa sin necesidad de refrigerarlo.

1.7 MODELOS DE MECANISMOS PARA LA OBTENCION DE LA NUEZModelo 1

Descripcin deDescascaradoras y desconchadoras de macadamia:

Desconchadora de Macadamia Fabricacin en hierro protegida con pintura epoxica. Un motor de 1 hp Capacidad: 40 Kg/h en concha

Descascardora de MacadamiaCapacidad: 250 Kg/hFabricacin: En hierroMotor: 9.0 hpMolino Triturador

Modelo 2

Descripcin de desconchadoras de macadamia:

Fabricada en acero y hierro Motoreductor de 2 hp a 180 rpm Capacidad 100 Kg/hora Peso 25 Kg Medidas: Alto: 0.60 mts Ancho: 0.40 mts Largo: 0.50 mts

Modelo 3

Descripcin de descascaradora de macadamia:

Fabricada en acero y hierro Motoreductor de 3 hp a 250 rpm Capacidad 150 Kg/hora Peso 80 Kg Medidas: Alto: 1.50 mts Ancho: 1.50 mts Largo: 0.60 mts

SELECCIN DE MODELO A DISEAR.

ELEMENTOS QUE FORMAN LA MAQUINA. Base de madera donde est montada la maquina Palanca de accionamiento. Pinzas (mordaza) dentadas Pernos que unen el cuerpo de la maquina a la base de madera Resorte de torsin o tornillo de potencia con engranes.

DESCRIPCIN DEL FUNCIONAMIENTO.El proceso es manual.Se coloca la macadamia en las pinzas o mordazas luego se acciona la palanca con una mano la cual a travs de un resorte de torsin o engranes ejecuta una pequea prensa dentada que tritura la macadamia.

ESPECIFICACIN DE LA CARGA DE TRABAJO.La carga de trabajo se puede mencionar empricamente pues a las maquinas que estn diseadas no se les ha hecho investigaciones profundas. Las fuerza que se pude elegir empricamente es de 1500 Newton a un equivalente de 337.21 lb para triturar la cascara de la nuez de macadamia.

BIBLIOGRAFA.

https://www.youtube.com/watch?v=IMcdid8wxxU&list=PLiCkz15JzP3Ddr0B4nbK_ebXqtPZ3LZlehttp://www.solostocks.com.co/venta-productos/servicios-diseno-fabricacion-maquinaria/descascaradoras-y-desconchadoras-de-macadamia-1430392?utm_source=mailings&utm_medium=email&utm_campaign=contOf_comphttp://www.solostocks.com.co/venta-productos/otra-maquinaria/descascadoras-y-desconchadoras-de-macadamia-1025237

Diseo de mecanismo para compactar y extraer la nuez de la macadamia20