DISEÑO DE PRENSA DE COMPACTACIÓN PARA LA ADECUACIÓN DE BOLSAS DE COMPOSTAJE SEMBRADAS CON SEMILLA DE CHAMPIÑÓN

CAMILO EDUARDO CANGREJO RAMÍREZ

UNIVERSIDAD DISTRITAL - FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS

FACULTAD TECNOLOGÍCA

TECNOLOGÍA MECÁNICA

BOGOTÁ D.C.

2017

DISEÑO DE PRENSA DE COMPACTACIÓN PARA LA ADECUACIÓN DE BOLSAS DE COMPOSTAJE SEMBRADAS CON SEMILLA DE CHAMPIÑÓN

CAMILO EDUARDO CANGREJO RAMÍREZ

20101074015

Trabajo de Grado para Optar al Título de Tecnólogo Mecánico

Director:

JOHN ALEJANDRO FORERO CASALLAS

Ingeniero Mecánico

Magister en Ingeniería

UNIVERSIDAD DISTRITAL – FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS

FACULTAD TECNOLOGÍCA

TECNOLOGÍA MECÁNICA

BOGOTÁ D.C.

2017

Nota de Aceptación

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Firma del Director

___________________________________

Firma Jurado 1

___________________________________

Bogotá D.C., 2017

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TABLA DE CONTENIDO

Páginas

Índice de figuras………………………………………………………………………………………………………………..6

Índice de tablas…………………………………………………………………………………………………………………9

Resumen…………………………………………………………………………………………………………………………10

1. Introducción………………………………………………………………………………………………………..11

2. Planteamiento del problema……………………………………………………………………………...12 2.1. Estado del arte………………………………………………………………………………………….13 2.2. Justificación………………………………………………………………………………………………16

3. Objetivos……………………………………………………………………………………………………………..17 3.1. Objetivo general……………………………………………………………………………………….17 3.2. Objetivos específicos………………………………………………………………………………..17

4. Marco teórico……………………………………………………………………………………………………………18

4.1. Diseño mecánico………………………………………………………………………………………18 4.2. Despliegue de la función calidad QFD………………………………………………………..19 4.3. Software especializado……………………………………………………………………………..21

5. Cultivo de champiñón Agaricus Bisporus.......................................................................22

5.1. Metodología general de cultivo de champiñón……………………………………….…22 5.2. Compostaje………………………………………………………………………………………………23 5.3. Métodos de producción de champiñón…………………………………………………….24 5.4. Inspección de condiciones de operación…………………………………………………..25

6. Desarrollo matriz QFD……………………………………………………………………………………………….26 6.1. Requerimientos del cliente (RC)……………………………………………………………….26 6.2. Evaluación competitiva…………………………………………………………………………….27 6.3. Características técnicas (CT)………………………………………………………………….….28 6.4. Correlaciones entre los RC Y las CT…………………………………………………………...30 6.5. Cálculos y ponderaciones QFD………………………………………………………………….31

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6.6. Conclusiones QFD…………………………………………………………………………………….33

7. Planteamiento y selección de alternativas………………………………………………………………36 7.1. Primer alternativa…………………………………………………………………………………….37 7.2. Segunda alternativa………………………………………………………………………………….38 7.3. Tercer alternativa…………………………………………………………………………………….39 7.4. Ventajas y desventajas de las alternativas planteadas………………………………40 7.5. Selección de la alternativa final………………………………………………………………..42

8. Diseño detallado……………………………………………………………………………………………………….43

8.1. Selección de elementos normalizados……………………………………………………..43 8.2. Diseño de elementos no normalizados………………….………………………………….59 8.3. Peso de la prensa………………………………………………………………………………………76 8.4. Cantidad de material necesitado para la fabricación de los elementos no

normalizados de la prensa………………………………………………………………………………77 8.5. Precio estimado materiales de fabricación de la prensa……………………….......84 8.6. Animación………………………………………………………………………………………………..86 8.7. Planos de fabricación y montaje………………………………………………………………..88 8.8. Manual de operación y mantenimiento…………………………………………………….89

9. Conclusiones……………………………………………………………………………………………………………..90

10. Bibliografía………………………………………………………………………………………………………………..91

11. Anexos………………………………………………………………………………………………………………………92

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ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1. Fotografías donde se evidencia el método de compactación actual de las bolsas…

…………………………………………………………………………………………………………………….........Página 12

Figura 2. A la izquierda: la máquina de relleno de la empresa Mush Comb y a la derecha: el mismo sistema compactando sustrato con un rodillo. …………………………………………………………………………………………………………………………….Página 14

Figura 3. A la izquierda: maquinaria de origen chino y a la derecha: la modalidad japonesa de cultivo junto con el equipo respectivo……….……………………………………………………Página 15

Figura 4. Sistema completo que realiza los tres procesos: volteo y adición de humedad al compostaje, siembra de la semilla y compactación de bolsas………………………………Página 15

Figura 5. Casa de la calidad y su estructura matricial………………………..………………….Página 19

Figura 6. Champiñón producido en las salas de Mycel Group……………………………….Página 22

Figura 7. A la izquierda se logra visualizar la estantería y a la derecha su respectiva cama (para cultivos de modalidad por cama)……………………………………………………………………………………………………………………Página 25

Figura 8. Fotografías de maquinaria del lugar, donde se puede observar el carácter corrosivo del contacto constante del material con superficies metálicas……………………………………………………………………………………………………………..Página 25

Figura 9. Resultado evaluación competitiva…………………………………………………………Página 28

Figura 10. Resultado Correlación entre características técnicas o techo del QFD………………………………………………………………………………………………………………………Página 30

Figura 11. Resultado de correlaciones entre los RC y las CT………………………………….Página 31

Figura 12. Sección de objetivos del QFD (donde encontramos las conclusiones o ponderaciones más relevantes)……………………………………………………………………………Página 33

Figura 13. Primer alternativa junto con sus características básicas………………………Página 37

Figura 14. Segunda alternativa junto con sus características básicas………………….Página 38

Figura 15. Tercer alternativa junto con sus características básicas……………………..Página 39

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Figura 16. Balanza usada para encontrar la fuerza que debe ejercer el cilindro neumático.…………………………………………………………………………………………………………..Página 44

Figura 17. Diferencias entre cargas pasivas y activas……………………………………….…..Página 44

Figura 18. Símbolo de la válvula 5/2 seleccionada con sus respectivas vías (entradas y escapes)……………………………………………………………………………………………………………....Página 51

Figura 19. Posiciones del cilindro. ……………………………………………………………….………Página 51

Figura 20. Símbolo esquemático de unión entre elementos ………………………………..Página 54

Figura 21. Esquema neumático del sistema seleccionado…………………………………….Página 55

Figura 22. Esquema eléctrico del sistema seleccionado……………………………………….Página 57

Figura 23. Cajón con especificaciones a grandes rasgos……………………………………….Página 60

Figura 24. Vista de techo cajón en donde podemos observar las pestañas del mismo y especificaciones a grandes rasgos………………………………………………………………………..Página 61

Figura 25. Estructura cajón con especificaciones a grandes rasgos……………………..Página 61

Figura 26. Vista de techo estructura cajón en donde podemos observar las manijas del mismo y especificaciones a grandes rasgos………………………………………………………....Página 62

Figura 27. Flecha junto con especificaciones a grandes rasgos……………………………Página 64

Figura 28. Caja de rodamientos junto con especificaciones a grandes rasgos…….Página 64

Figura 29. Tubo del rodillo y su longitud aproximada………………………………………….Página 65

Figura 30. Especificaciones técnicas Perfil UPN 120………………………………………..…..Página 65

Figura 31. Mesa de compactación con especificaciones a grandes rasgos………..…Página 66

Figura 32. Modelado en Ansys Workbench® de la estructura……………………………….Página 67

Figura 33. Ventana de propiedades de la estructura arrojada por Siemens NX®…………………………………………………………………………………………………………………..….Página 68

Figura 34. Disposición de cargas en el modelo.………………………………………….…………Página 69

Figura 35. Esfuerzos principales del modelo sometido a cargas……………………………Página 70

Figura 36. Deformación total máxima del modelo sometido a cargas…………………Página 70

Figura 37. Esfuerzo equivalente de Von Mises del modelo sometido a cargas…….Página 71

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Figura 38 Información técnica del perfil Cuadrado seleccionado para las columnas y las vigas de la estructura…………………………………………………………………………………………………….Página 72

Figura 39. Estructura con especificaciones a grandes rasgos……………………………….Página 73

Figura 40. Lugares donde se aseguraran la unidad de mantenimiento y la electroválvula en la estructura…………………………………………………………………………………………………………Página 73

Figura 41. Deformación total máxima del modelo del pin de elevación sometido a cargas……………………………………………………………………………………………………………….….Página 74

Figura 42. Esfuerzo equivalente de Von Mises del modelo del pin de elevación sometido a cargas…………………………………………………………………………………………………………………..Página 74

Figura 43. Pin elevador y su altura……………………………………………………………..……….Página 75

Figura 44. Guarda con especificaciones a grandes rasgos……………………….………….Página 76

Figura 45. Valor de masa del ensamble arrojado por el software Siemens NX®.....Página 77

Figura 46. Distribución y medidas en milímetros del material necesitado para la construcción de un cajón y las dos guardas…………………………………………………………...Página 79

Figura 47. Distribución y medidas en milímetros del material de 1/2 pulgada de grosor necesitado………………………………………………………………………………………………………..….Página 81

Figura 48. Distribución y medidas en milímetros del material necesitado para la construcción de las estructuras del cajón…..………………………………………………………….Página 81

Figura 49. Imagen extraída del video donde podemos observar los componentes del sistema en la mesa virtual generada por el software…………………………………..………………………Página 86

Figura 50. Imagen extraída del video donde encontramos el funcionamiento interno de los componentes en su estado de reposo…….. …………………………………..………………………Página 87

Figura 51. Imagen extraída del video donde encontramos el funcionamiento interno de los componentes al compactar el material…….. …………………………………..……………………Página 87

Figura 52. Posición del presóstato donde al alcanzar la presión programada y tocar la posición 1 retorna el vástago del cilindro.. …………………………………..………………………Página 88

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ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1. Requerimientos del cliente finales y sus importancias.……………………….….Página 27

Tabla 2. Ventajas y desventajas de las alternativas planteadas…………………………….Página 41

Tabla 3. Resultados evaluación de alternativas…………………………………………………….Página 42

Tabla 4. Datos de fuerza para material seco…………………………………………………..……Página 45

Tabla 5. Datos de fuerza para material húmedo………………………………………………..…Página 46

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RESUMEN

Es necesario para las nuevas empresas del sector agrícola ser competitivas en un mercado que, en el caso de Colombia, se ha ido llenando de importaciones gradualmente, mejorar los procesos de producción es una de las formas de hacerlo. Para este proyecto se diseñará totalmente una prensa compactadora que sistematizará una de las fases de tratamiento del compostaje usado en el cultivo de champiñón.

Implementación que además de generar eficacia productiva, también generará impacto positivo en la forma como los trabajadores desempeñan dicha tarea, siendo ésta dañina para la salud.

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1. INTRODUCCIÓN

Mycel Group SAS es una empresa ubicada en el municipio de Granada, Cundinamarca; cuya finalidad es la de cultivar, transportar y comerciar champiñón. Debido a que la etapa de producción del hongo como tal se divide en varios procedimientos que se han llevado a cabo de manera rudimentaria desde los comienzos del cultivo, es necesaria la sistematización de procesos con el fin de elevar el rendimiento reflejado a su vez en menores costos de mano de obra y menor tiempo de producción.

La máquina requerida estará compuesta por tres subsistemas; volteo y adición de humedad al compostaje, siembra de la semilla y compactación de bolsas ya sembradas. Este documento presentado a manera de proyecto de grado para tecnología se centrará en el tercer proceso, dejando la totalidad del diseño y construcción para proyecto de ingeniería.

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2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

En la actualidad 12 trabajadores de la empresa compactan 1 680 bolsas de forma manual en una jornada de 12 horas, utilizando su masa corporal como actuador en una tapa que ajusta artesanalmente en un cajón de madera (ver figura 1). Tarea que tiene consecuencias negativas en su espalda, además de ser expuestos a riesgo de accidentes laborales.

Figura 1. Fotografías donde se evidencia el método de compactación actual de las bolsas.

Fuente: autor

La maquinaria de origen nacional que realiza los procesos de siembra y compactación de un cultivo de estas magnitudes es prácticamente nula, ya que en el país existen pocas empresas dedicadas a la producción de champiñón. Por lo que habría que recurrir a la costosa importación de equipos extranjeros, inversión que la relativamente nueva empresa no puede permitirse en estos momentos. Mycel Group SAS quiere darnos la oportunidad de trabajar en el diseño de maquinaria adaptada específicamente tanto al presente como al futuro de sus instalaciones, con el incentivo del total aporte económico que requiera su construcción, brindándonos también el conocimiento acerca del manejo del cultivo como tal.

Este mecanismo o actuador del cual se carece actualmente debido a la ausencia de profesionales capacitados en diseño dentro de la empresa y la falta de inversiones en estos servicios, debe tener la capacidad de compactar dichas 1 680 unidades de material previamente tratado (bolsas rectangulares de 28 cm de ancho por 38 cm de largo y 25 cm de alto) en una jornada más corta, con la supervisión de un operador, brindar el valor de

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presión óptimo para que las setas nazcan de manera apropiada, además de no dañar su bolsa contenedora y contar con una estructura tanto resistente como rígida a nivel mecánico y funcionar en forma segura.

2.1. ESTADO DEL ARTE

La producción de champiñón blanco Agaricus Bisporus es una actividad compuesta por una serie de procedimientos que deben realizarse cuidadosamente si se quiere una cosecha sana y abundante, la recopilación de información bibliográfica local (bibliotecas públicas y fuentes de la universidad Distrital – Francisco José de Caldas) dio como resultado algunos textos especializados sobre el tema, tales como: cultivo moderno de champiñón de P.J.C Vedder, cultivo del champiñón la trufa y otros hongos de Erik López Contini, cultivo comercial del champiñón de H. Steineck, importantes guías sobre todos los aspectos de manejo del cultivo, enfermedades y características del hongo, sin embargo, no son una fuente clara respecto del tipo de equipos a usar en dichos procesos, por lo que fue necesaria la búsqueda de maquinarias diseñadas para este fin encontradas en el mercado (cabe mencionar que la compactación de compostaje después de la etapa de siembra es una temática realmente poco mencionada en los textos encontrados).

En la red podemos encontrar empresas de ingeniería extranjeras dedicadas al diseño y construcción de complejas líneas de producción, maquinaria que realiza todos los procesos de manera automática bajo la modalidad de producción de champiñón por camas, dichos equipos realizan la compactación usando rodillos dispuestos al inicio de la cama que a su vez está ubicada en estanterías especializadas de decenas de metros, estantería contendora de 3 o 4 camas dispuestas unas encima de otras (la modalidad de producción por camas es la forma de cultivo para plantas que producen toneladas de champiñón semanales, producción a gran escala que la empresa Mycel Group S.A.S no posee). Algunas de estas empresas son; Mush Comb (observe maquinaria Mush Comb en la figura 2), Thilot Holland, Hoving Holland, Cristiaens Group, Van Den Top machinebouw, Vierrebi, etc (todas estas empresas europeas construyen maquinaria de funcionamiento similar basado en lo mencionado anteriormente).

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Figura 2. A la izquierda: la máquina de relleno de la empresa Mush Comb y a la derecha: el mismo sistema compactando sustrato con un rodillo.

[Citado el 9 de marzo de 2017] Disponibles en <https://www.youtube.com/watch?v=ncyrgSvA3pg>

Se encontraron equipos automatizados de origen japonés que realizan todo el cultivo en botellas plásticas, También se encontraron maquinarias menos elaboradas de origen chino e indio, que realizan el proceso para bolsas cilíndricas bastante más pequeñas (distinta variedad de hongo cultivado) diseñadas por propietarios de cultivos de champiñón de aquellas naciones (ver figura 3 ejemplos de maquinaria china y japonesa). Solo fue encontrada una máquina que trabaja con una bolsa cilíndrica de tamaño similar al nuestro, este dispositivo hidráulico realiza los tres procesos; volteo y adición de humedad al compostaje, siembra de la semilla y compactación de bolsas, la cual se muestra vagamente por medio de un video (encuentre dicha máquina en la figura 4, el estudio de éste sistema puede ser conveniente para el diseño de la prensa).

No fueron encontrados equipos de origen nacional para el cultivo de champiñón. Las empresas conocidas dedicadas a su producción son menos de 25 y probablemente usan maquinarias diseñadas por ellos mismos (diseños cuidados celosamente por sus propietarios), algunas de estas empresas son; Agrícola del campo de Bogotá, Setas de Cuivá de Medellín, Champiñones Potín de Zipaquirá, champiñones Monte alto de Bogotá, etc.

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Figura 3. A la izquierda: maquinaria de origen chino y a la derecha: la modalidad japonesa de cultivo junto con el equipo respectivo.

[Citado el 9 de marzo de 2017] Disponibles en <https://www.youtube.com/watch?v=z7ej4Zh-cAc> y

<https://www.youtube.com/watch?v=h0xIkmwdM8Q> respectivamente.

Figura 4. Sistema completo que realiza los tres procesos: volteo y adición de humedad al compostaje, siembra de la semilla y compactación de bolsas.

[Citado el 9 de marzo de 2017] Disponible en <https://www.youtube.com/watch?v=P9bNk5cEHwc>

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2.2. JUSTIFICACIÓN

Es importante el desarrollo de tecnologías que levanten el sector agrícola de nuestro país, asistiendo el crecimiento de empresas emprendedoras generadoras de progreso y rentabilidad económica del campo colombiano. La preparación de compostaje como nutriente base del champiñón es una actividad que transforma residuos orgánicos (tales como la pollinasa, el tamo de arroz, palmiste, entre otros) en alimento y un abono orgánico excelente para otras clases de cultivos, además la variedad de champiñón Agaricus Bisporus es un alimento que destaca nutricionalmente por su altísimo contenido en proteínas de alto valor biológico, lo que significa que aportan todos los aminoácidos esenciales [1].

El diseño de la prensa significará una baja en los costos de mano de obra, ya que 11 obreros podrán ocuparse en otras actividades del proceso de producción de la empresa, también mejorará la calidad de trabajo de los obreros, eliminando malas posturas y riesgos de accidentes debido a ellas.

La importación de líneas de producción de origen europeo y asiático resulta ser una inversión muy costosa e inapropiada en la actualidad para la empresa, tanto en términos monetarios como técnicos, ya que los métodos de cultivo en bolsa usados por Mycel Group no son compatibles con los métodos de producción en camas (según Mycel Group la compra más económica de dichos equipos cuesta una suma de € 150 000, monto que no cubre costos de transporte). Por último y más inquietante resulta ser la ausencia de equipos de origen nacional, situación que nos incentiva a desarrollarlos como proyecto de tecnología en mecánica actualmente e ingeniería en un futuro cercano, estudiando y generando innovación nacional.

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3. OBJETIVOS

3.1. OBJETIVO GENERAL

Diseñar una prensa de compactación para la adecuación de bolsas de compostaje.

3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

- Recopilar información bibliográfica sobre dispositivos compactadores.

- Definir y analizar las fuerzas y condicionamientos a los cuales estará sometida la máquina para un funcionamiento seguro y adecuado.

- Sugerir posibles soluciones encontradas como alternativas de diseño.

- Desarrollar matriz QFD (Quality Function Deployment) como filtro de calidad, priorización y selección de la alternativa mejor evaluada.

- Seleccionar los elementos normalizados.

- Diseñar elementos no normalizados por medio del software tipo CAD Siemens NX®.

- Empleando la herramienta tipo CAE Siemens NX® realizar la animación para validar el funcionamiento de la prensa.

- Elaborar y presentar planos de fabricación y montaje en Siemens NX®.

- Elaborar los manuales de operación y mantenimiento.

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4. MARCO TEÓRICO

4.1. DISEÑO MECÁNICO

Podemos definir el diseño en ingeniería como la expresión de una idea que soluciona un problema concreto y sirve de guía para llevarlo a la realidad, es decir, para construirlo y evaluarlo. El proceso que se lleva a cabo desde la concepción de la idea hasta la implantación física o el prototipo puede verse afectado por muchos factores externos, como puede ser que sea un producto que responda a las exigencias o necesidades de un mercado extenso u simplemente la necesidad de solventar una situación en particular, sin embargo, cada diseño debe cumplir las normas que rigen su campo de aplicación, como también ser seguro y amable con la vida.

Este proceso tiene un procedimiento general para resolver un problema en ingeniería [2]:

- Formulación del problema: Definir en forma amplia el problema.

- Análisis del problema: Detallar el problema.

- Búsqueda de soluciones: soluciones alternativas mediante la investigación, invención, indagación etc.

- Decisión: Evaluación de las alternativas para decidir por la óptima.

- Especificación: Detalle escrito de la solución elegida.

Los criterios que se utilizarán para seleccionar el mejor diseño deben identificarse durante el análisis del problema. Finalmente el diseño, que básicamente reitera una idea, implica un concepto general que pretende satisfacer alguna necesidad individual, colectiva o de un mercado cuya función más esencial es la de crear y/u mejorar cualquier cosa.

Por otro lado el diseño de elementos de máquinas resulta ser parte integral del más extenso y general campo del diseño mecánico. Los diseñadores y los ingenieros de diseño crean aparatos o sistemas que satisfacen necesidades específicas. En el caso típico, los aparatos mecánicos comprenden piezas móviles que trasmiten potencia y ejecutan pautas específicas de movimiento (para realizar un diseño es necesario realizar el análisis de fuerzas de los elementos que se usaran para el mismo, para con esto seleccionar los elementos estandarizados adecuados y el diseño de elementos no normalizados dentro del sistema).

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4.2. DESPLIEGUE DE LA FUNCIÓN CALIDAD QFD

La matriz QFD (por las siglas inglesas de Quality Function Deployment) también llamada la casa de la calidad, es un método de diseño de productos y servicios que recoge las demandas y expectativas de los clientes (llamadas requerimientos de los clientes y abreviadas RC), traduciéndolas en pasos sucesivos, a características técnicas y operativas satisfactorias (abreviadas CT). El núcleo del QFD es un mapa conceptual con forma de casa, que relaciona dichas variables, prestándolas en forma de una tabla elaborada llamada "matriz de la calidad” [3].

Figura 5. Casa de la calidad y su estructura matricial.

Fuente: autor

4.2.1. Estructura matricial de la casa de la calidad

Los componentes o estructura del QFD en su respectivo orden son los siguientes:

- Requerimientos del cliente: Son la primera parte a desarrollar en un QFD, en donde se identifican las expectativas y necesidades del producto o servicio, desde el punto vista o propias palabras del cliente. La priorización de dichos requerimientos resulta clave, de modo que se pueda identificar cómo percibe el cliente la importancia relativa de cada uno.

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- Evaluación competitiva: Muestra una comparación competitiva (benchmarking) de la empresa frente a los competidores relevantes en los atributos considerados más importantes por los clientes en la calidad del producto.

- Características técnicas: También llamadas características de ingeniería del producto o servicio, son las soluciones que la empresa ha detectado que contribuyen de alguna forma en satisfacer las necesidades de los clientes.

- Relaciones entre características y requerimientos: Esta porción es vital en la estructura de la Casa de la Calidad dado que relaciona cuantitativamente las necesidades de los clientes con las características técnicas. Es importante identificar qué características técnicas contribuyen a satisfacer una determinada necesidad y en qué magnitud sucede esto. Se utilizan notaciones gráficas que muestran relaciones "Fuertes", "Medias" o "Bajas".

- Techo: Donde Se identifican las correlaciones existentes entre las características técnicas.

- Objetivos: Muestra los valores metas a alcanzar en cada característica técnica, un benchmarking entre la empresa y los competidos relevantes y el resumen de las conclusiones extraídas de los datos contenidos en toda la matriz (como lo pueden ser las prioridades técnicas del producto o servicio)

4.2.2. Beneficios del trabajo con QFD

Los principales beneficios de trabajar con la matriz QFD son:

- Determinación de las prioridades de mejora continua: Son fácilmente identificables las variables determinantes de la calidad de un producto o servicio. Además, sobre la base de las ponderaciones de las CT, las áreas responsables pueden identificar la eventual falta de balance entre ellas.

- Mejor comunicación interfuncional: Al ser una herramienta que condensa su desarrollo en un solo gráfico, la matriz facilita la visualización de información importante para las distintas dependencias de una empresa, las relaciones entre características que se manejan en distintas áreas del conocimiento y así se logra el balance de dichas relaciones en el diseño del producto.

- Ventajas competitivas y fomento de la innovación: Al contribuir a una clara identificación de las CT se facilita el diseño de productos que respondan a las necesidades de los clientes y la detección de posibles ventajas competitivas, como también, posibles falencias de productos propios. Promoviendo la innovación.

- Análisis de costos y beneficios: El estudio de los costos y beneficios que nos da el detallado análisis entre las RC y las CT permite la mejora del rendimiento tanto económico, como financiero.

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- Herramienta efectiva del marketing: Siendo los RC un resumen de lo que quiere el cliente y una eficaz ayuda para comprender mejor las necesidades de los mercados; es posible la realización de marketing efectivo. El proceso de construcción del listado de las RC de la matriz ayuda a comprender mejor las expectativas y exigencias de los clientes actuales y de los posibles clientes.

4.3. SOFTWARE ESPECIALIZADO

4.3.1. Software especializado tipo CAD

El software CAD (Computer Aided Design) que traduce diseño asistido por computador, permite el diseño de elementos ya sean 2D o 3D a través de un ordenador, de una manera interactiva y dinámica, además de permitir el ensamble para ver las interacciones entre dichos elementos y la realización de planos de conjunto o de cada pieza para llevarlos a producción (existen programas para el diseño de redes, estructuras, maquinarias etc) [4].

4.3.2. Software especializado tipo CAE

El software CAE (Computer Aided Engineering) que traduce ingeniería asistida por computador, analiza el modelo creado en CAD desde un punto de vista matemático (análisis estructurales, térmicos, de flujo, de movimiento, multifísicos y de optimización), de rentabilidad, viabilidad de su fabricación, simulación, etc.

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5. CULTIVO DE CHAMPIÑÓN AGARICUS BISPORUS

Agaricus Bisporus es el nombre científico del hongo comestible más conocido, cultivado y consumido a nivel mundial, ya que dicha seta presenta un micelio de color blanco también suele ser conocido por el nombre de champiñón blanco o común (ver Figura 6). El cultivo de champiñón debe ser realizado en condiciones de temperatura, humedad y aireación determinadas; además de realizarse los procesos de elaboración de compostaje, incubación en compostaje, incubación en cobertura, pinación y cosecha.

Figura 6. Champiñón producido en las salas de Mycel Group.

Fuente: autor

5.1. METODOLOGÍA GENERAL DE CULTIVO DE CHAMPIÑÓN

Como se mencionó anteriormente la variedad Agaricus Bisporus es el hongo ampliamente más cultivado en Hispanoamérica y en todo el mundo. No solo mantiene su producción desde hace muchos años, sino, inclusive la ha incrementado en algunas variedades que han reaparecido recientemente en el mercado, como son los casos de los hongos Portobello y Crimini [5]. Esta situación ha propiciado que el interés por cultivar esta especie se mantenga y que cada vez surjan mayores exigencias hacia los cultivadores en cuanto a conocimientos, actualización de técnicas y métodos que permiten hacer rentable sus cultivos y mantenerse competitivos.

Los hongos prefieren ambientes de cultivos oscuros, fríos y húmedos, sin embargo, hay empresas dedicadas a la producción de compost ya inoculado. La mayoría de los hongos crecen mejor en temperaturas entre los 20°C y 28°C, lugares húmedos, y con aire fresco.

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El procedimiento de cultivo a grandes rasgos es el siguiente:

- Preparación de compostaje: Se procede al riego de la paja, pulverización de agua para la paja hasta que el agua empieza a fluir correr por la misma, a continuación se mezclan los componentes con la paja (pollinasa, urea, sulfato de amonio, entre otros), haciendo una pila de todo teniendo en cuenta que se necesitará espacio para voltearla cada 48 horas, esto hasta obtener un color marrón, alta humedad, olor a amoniaco y una consistencia elástica.

- Pasteurización: Se transfiere el compostaje al túnel de pasteurización donde se controla su temperatura y se le inyecta vapor para que los microorganismos que queremos proliferen y los indeseados mueran.

- Siembra de la semilla: Se procede a la adición de la semilla uniformemente en el compostaje, después se llenan bolsas con 10 kg del material obtenido.

- Compactación bolsas sembradas: Se procede a la adecuación de las bolsas asegurándose que el tamaño de del lote semanal de éstas sea el mismo, (28 cm x 38 cm x 20 cm de alto).

- Traslado de las bolsas al cuarto de cosecha: Se procede a trasladar las bolsas a un cuarto con estantería dispuesta de una manera en la que el aprovechamiento del espacio y la maniobrabilidad de los cosechadores son los factores más importantes (además de ser cuartos con temperaturas y humedades controladas).

- Adición tierra de cobertura: Después de que el sustrato está totalmente colonizado (totalmente blanco), se añade la tierra de cobertura (aproximadamente 5 cm en la parte superior de la bolsa). El micelio del champiñón no se desarrolla a menos que exista una tierra de cobertura, la tierra de cobertura desencadenará la preparación del material para la fructificación.

- Fructificación del champiñón (pinación): Bajo unas condiciones de temperatura, humedad y aireación determinadas el champiñón nace, crece y se multiplica varias veces.

- Cosecha: Se procede a retirar los champiñones con un tamaño óptimo para su venta (Puede haber hasta 6 Fructificaciones. En promedio es 33 kg de hongos frescos por metro cuadrado de compost, un promedio del 30 % sobre el peso húmedo de efectividad biológica, claro que esto depende del tratamiento y nivel de nutrientes en el compost).

5.2 COMPOSTAJE

Para haber encontrado la palabra compostaje bastantes veces en este documento, no se ha mencionado su definición exacta, y es necesario conocer el material a compactar. El compostaje es el producto que se obtiene de compuestos que forman o formaron parte de seres vivos en un conjunto de productos de origen animal y vegetal; constituye un “grado

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medio” de descomposición de la materia orgánica, que en sí es un magnífico abono orgánico para la tierra o para este caso el sustrato selectivo para el champiñón.

El compost es obtenido de manera natural por descomposición aeróbica (con oxígeno) de residuos orgánicos como restos vegetales, animales, excrementos y purines, por medio de la reproducción masiva de bacterias aeróbicas termófilas que están presentes en forma natural en cualquier lugar (posteriormente, la fermentación la continúan otras especies de bacterias, hongos y actinomicetos). Normalmente, se trata de evitar (en lo posible) la putrefacción de los residuos orgánicos (por exceso de agua, que impide la aireación-oxigenación y crea condiciones biológicas anaeróbicas malolientes), aunque ciertos procesos industriales de compostaje usan la putrefacción por bacterias anaerobias [6].

5.3 MÉTODOS DE PRODUCCIÓN DE CHAMPIÑÓN

Se puede cosechar Agaricus Bisporus mediante el uso de bolsas (como se mencionó anteriormente y como lo hace Mycel Group SAS), o también mediante el uso de camas las diferencias son que el área de Fructificación de la cama es mucho mayor y la producción aumenta considerablemente y que el manejo de las camas es más complejo debido al tamaño de la misma y la fragilidad del compostaje junto con la cobertura, por lo que se requiere maquinaria más tecnificada.

Figura 7. A la izquierda se logra visualizar la estantería y a la derecha su respectiva cama (para cultivos de modalidad por cama).

[Citado el 12 de marzo de 2017] Disponible en <https://www.youtube.com/watch?v=5O-mAywXstg>

También existe un método de cajones que representa el término intermedio en cuanto a la producción pero resulta menos viable debido a la maniobra y posicionamiento de elementos de ese tamaño, es mejor hacerlo en camas menos costosas y más productivas.

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5.4 INSPECCIÓN DE CONDICIONES DE OPERACIÓN

Es de vital importancia inspeccionar tanto las instalaciones de la planta como el material de trabajo, esto con el fin de determinar las condiciones con que operará la máquina y tener en cuenta la mayor cantidad de variables influyentes en el proceso de diseño de la misma.

El cultivo tiene destinado un espacio de 40 metros cuadrados para realizar el proceso de compactación, área ubicada en una bodega cerrada con altura al techo de 3 metros y una entrada del exterior de 9.5 metros cuadrados.

Como se mencionó anteriormente el cultivo de champiñón se encuentra ubicado en una vereda del municipio de Granada Cundinamarca, una zona de clima frío donde se condensa la humedad del aire en la superficies frías o el terreno todas las madrugadas situación importante a tener en cuenta para la selección de materiales de construcción y acabados de nuestro diseño.

Como hemos podido evidenciar en el cultivo de Mycel Group el material a compactar es un compuesto corrosivo para los metales susceptibles a estos efectos (ver figura 8), aunque dicha composición está contenida en bolsas plásticas, muchas veces suelen rasgarse durante procesos anteriores, por lo que el contacto del mismo con las piezas de la prensa, podría deteriorar rápidamente la integridad de las mismas. Es necesario entonces el uso de materiales acordes en los puntos críticos donde existirá contacto reiterado con el compostaje.

Figura 8. Fotografías de maquinaria del lugar, donde se observa el carácter corrosivo del contacto constante del material con superficies metálicas.

Fuente: autor

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6. DESAROLLO MATRIZ QFD

La implementación de la herramienta matriz QFD se realizó teniendo como base la información contenida en la página de la red QFD online 1 en donde se puede encontrar tutoriales de desarrollo de la casa de la calidad, bases de datos de artículos afines, foros y otras ayudas. Ya que dicha página de la red pone a disposición de cualquier persona bajo ningún costo, plantillas en Excel® para el desarrollo de la herramienta, se tomó la libertad de usarlas con el fin de facilitar la graficación y los cálculos del conjunto de la misma.

6.1. REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE (RC)

Los RC del proyecto junto con la priorización de los mismos fueron tomados directamente de Mycel Group siendo ellos el cliente por el cual se tuvo la iniciativa del diseño, de manera que se les aplicó una encuesta direccionada únicamente para este fin (texto encontrado en el anexo A de este documento). Al observar dicha priorización en la tabla 1, encontramos una escala de importancia de 1 a 10, donde 1 es nada importante, 4 es poco importante, 6 es indiferente o regular, 8 es importante y 10 es muy importante

El correspondiente listado de requerimientos tomados de la encuesta es:

I. La máquina debe compactar bolsas contenedoras de compostaje. II. La máquina debe poder compactar de 250 a 300 bolsas por hora.

III. La compactación debe ser a una presión constante. IV. La máquina debe compactar bolsas de 38 cm de largo por 28 cm de ancho a una

altura del 20 cm. V. La máquina debe ser portátil.

VI. La máquina debe ser robusta. VII. La máquina debe tener entrada de aire a presión.

VIII. La máquina debe tener entrada de corriente eléctrica. IX. La máquina debe tener un botón principal de operación. X. Agregar bandas de rodillos para agilizar la labor.

XI. La máquina debe ahorrar tiempo usado en la labor. XII. Se cuenta con máximo diez millones de pesos colombianos para su construcción.

XIII. La máquina debe pagar su valor en máximo un año operación.

Se integraron los RC I, II y XI en el nuevo RC número I y los RC número XII y XIII en el nuevo RC número X (cabe mencionar que dichas modificaciones no alteran las expectativas y necesidades del cliente respecto del diseño y que fueron realizadas con el fin de configurar mejor el QFD). De modo que los RC finales también los encontraremos en la tabla 1 (la importancia de los nuevos requerimientos fue establecida como la importancia máxima de

1 Página de la red disponible en <http://www.qfdonline.com/> citado el 20 de marzo del 2017.

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cualquiera de los requerimientos integrados, es decir que, si para el requerimiento anterior número I era de 10, el valor de importancia del nuevo requerimiento fue de 10 igualmente).

Requerimientos del cliente

Número Requerimiento Importancia

I La máquina debe compactar 300 bolsas contenedoras de compostaje por hora

10

II La compactación debe ser a una presión constante 10

III La máquina debe compactar bolsas de 38 cm de largo por 28 cm de ancho a una altura de 20 cm

8

IV La máquina debe ser portátil 8

V La máquina debe ser robusta 8

VI La máquina debe tener entrada de aire a presión 10

VII La máquina debe tener entrada de corriente eléctrica 10

VIII La máquina debe tener un botón principal de operación 8

IX Agregar bandas de rodillos para agilizar la labor 6

X Costo de la máquina 10

Tabla 1. Requerimientos del cliente finales y sus importancias.

Fuente: autor

6.2. EVALUACIÓN COMPETITIVA

La evaluación competitiva o “benchmarking” básico, en donde se compararon las cualidades de tres miembros de la competencia (conocidos por el cliente) respecto de los requerimientos del cliente, fue realizada de forma similar a los requerimientos en sí; se le aplicó a Mycel Group una encuesta que evaluó cuantitativamente cada requerimiento (ver figura 9), según los productos ofrecidos por dichas empresas que fueron IHN SAS “ingeniería hidráulica y neumática” (empresa que diseña montajes neumáticos e hidráulicos por pedido según requerimientos), Artpneumatic (empresa que cuenta con modelos de prensas neumáticas multifuncionales) y PM ingeniería (empresa de metalmecánica de confianza que se dedica a realizar estructuras y calderas). Texto encontrado en el anexo B de este documento.

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Figura 9. Resultado evaluación competitiva

Fuente: autor

6.3. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS (CT)

Para definir las CT del proyecto se respondió la pregunta ¿Qué características debe tener la máquina para dar solución a los requerimientos del cliente? Teniendo como resultado el siguiente listado:

A. Sistema compactador neumático con un ciclo de prensado de corto tiempo. B. Sistema que garantice una presión constante. C. Cajones encarrilables que garanticen el tamaño de bolsa deseado. D. Ruedas que permitan la fácil movilización del sistema. E. Estructura robusta. F. Uso de acero inoxidable en lugares propensos a la corrosión. G. Acabados finales con carácter anticorrosivo. H. Sistema de compactación con conexión de corriente alterna convencional a 110 V. I. Accionamiento por doble pulsador.

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J. Mesa de compactación con un área de trabajo apropiada. K. Mesa de compactación con rodillos transportadores. L. Tamaño acorde a las instalaciones de trabajo. M. Diseño liviano. N. Bajo coste de materiales de construcción.

6.3.1. Valor objetivo

Se procedió a establecer los valores objetivos para las CT hacia donde se direccionará el diseño, es decir, los valores meta a cumplir para el mismo. Ya que muchas características técnicas no presentan carácter cuantitativo se asignaron valores objetivos únicamente a las características técnicas con el literal A, G, M y N, que fueron 12 segundos, totalidad de la parte estructural, 300 Kilogramos y un máximo de cinco millones de pesos colombianos respectivamente.

Ya que algunas características técnicas tales como un tamaño acorde a las instalaciones de trabajo y una mesa de compactación con un área de trabajo apropiada son detalles que pueden variar durante el diseño detallado de la prensa de la sección 8 de este documento, se decidió no especificarlas aun. Cabe aclarar que dichas dimensiones serán seleccionadas teniendo en cuenta el QFD y no serán desproporcionadas.

6.3.2. Correlación entre características técnicas

En el diseño de nuevos productos es importante evaluar las correlaciones entre las CT, ya que una CT puede afectar positiva o negativamente las otras. Desarrollado el techo del QFD se usó el símbolo para denotar una correlación fuertemente positiva, el símbolo f para denotar una correlación positiva, el símbolo para denotar una correlación negativa, el símbolo para denotar una correlación fuertemente negativa y la ausencia de símbolo para denotar ninguna correlación respectivamente (ver figura 10).

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Figura 10. Resultado correlación entre características técnicas o techo del QFD.

Fuente: autor

6.4. CORRELACIONES ENTRE LOS RC Y LAS CT

De manera similar a las correlaciones entre las CT existe una relación entre los requerimientos del cliente y las características técnicas que los solucionan, con la diferencia que no tienen connotaciones positivas o negativas. Se denota una relación fuerte con el símbolo , una relación moderada con el símbolo , una relación débil con el símbolo i y la ausencia de relación la cual no tiene símbolo (ver figura 11). Cabe aclarar que cada tipo de relación tiene un valor determinado (La relación fuerte tiene un valor de peso de 9, una relación moderada un valor de peso de 3, una relación débil un valor peso de 1 y la

31

ausencia de relación un valor de 0 respectivamente, Importantes valores para los cálculos y ponderaciones propuestos a continuación en este documento).

Figura 11. Resultado de correlaciones entre los RC y las CT.

Fuente: autor

6.5. CÁLCULOS Y PONDERACIONES QFD

El desarrollo del QFD comprende una serie de valores que deben ser argumentados y calculados, ya que además de estar presentes en la gráfica resultado del mismo (encontrada en el anexo C de este documento), de dichos valores junto con sus representaciones gráficas se redactarán las conclusiones de su implementación como tal.

- Pesos relativos de los requerimientos del cliente: En primer lugar tenemos el valor de peso relativo de cada RC encontrado en la parte izquierda de la matriz de requerimientos

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del cliente en la gráfica resultado del QFD, el cual no es más que el porcentaje de importancia que tiene cada RC respecto del valor total de las importancias designadas por el cliente. Si la sumatoria total de las importancias de los 10 requerimientos del cliente es de 88 (visualizar la tabla 1), entonces el valor de cada peso relativo será de:

Ecuación 1. 𝑖𝑚𝑝𝑜𝑟𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎𝑖 𝑥 100%

88 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑜𝑖

Donde el valor del peso relativo de una de las RC es igual a la multiplicación del valor de importancia de dicha RC por cien por ciento, todo sobre 88 (siendo 88 el valor de la

sumatoria de las importancias de las RC que el cliente nos proporcionó).

- Prioridades de las características técnicas: En segundo lugar se puede observar el valor de importancia ponderada de cada CT que el QFD nos arroja, encontrado en la parte inferior de la matriz de objetivos en la gráfica resultado del QFD. Calculados según las ecuaciones:

Ecuación 2. 𝑃𝑎𝑖 = ∑ [(𝐼𝑅𝑐𝑖)𝑛𝑖=1 ∗ (𝑃𝑐𝑖)]

Donde Pa es el valor de peso absoluto, IRc la importancia del requerimiento del cliente y Pc es el valor peso de correlación entre la RT y la CT.

Ecuación 3. 𝐼𝐶𝑡𝑖 = 𝑃𝑎𝑖∗100

88

Donde ICt Es la importancia ponderada de la CT.

- Pesos relativos de las características técnicas: Por último tenemos el valor de peso relativo de cada CT podemos observar el valor de peso relativo de cada CT en la parte inferior de la matriz de objetivos, justo debajo del valor de importancia ponderada de las mismas (ver en la figura 12), la cual tiene una connotación similar al peso relativo de cada RC al ser un valor porcentual de qué tan importante es cada CT respecto a las demás (Datos que el QFD arroja y resultan ser decisivos a la hora de tomar decisiones para el diseño final). Calculados de la siguiente manera:

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Ecuación 4. 𝑃𝑟𝑖 =(𝑃𝑎𝑖)∗( 100%)

𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑎𝑏𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜

Donde Pr es el peso relativo, Pa es el peso absoluto de cada CT y el total absoluto es la sumatoria de pesos absolutos de todas las mismas (con un valor de 2 047.7).

Figura 12. Sección de objetivos del QFD (donde encontramos las conclusiones o ponderaciones más relevantes).

Fuente: autor

6.6. CONCLUSIONES QFD

Se establecieron conclusiones de cada sección de la matriz QFD que fueron determinantes tanto a la hora de la proposición de posibles soluciones como de parámetros base para el diseño final. Las conclusiones fueron:

- Debido al requerimiento del cliente que nos dice explícitamente “La máquina debe tener entrada de aire a presión” se optó por establecer la característica técnica “Sistema compactador neumático con un ciclo de prensado de corto tiempo”, lo que delimitó las posibles soluciones a un sistema de tipo neumático (se encontraran más razones de peso de porque se descartan otro tipo de sistemas en la sección 7 de este documento llamada planteamiento y selección de alternativas).

- Aunque Mycel Group estableció como requerimiento del cliente “La máquina debe tener un botón principal de operación” se determinó la característica técnica “Accionamiento por doble pulsador” por razones de seguridad, ya que, es importante cuidar la integridad física del operador, disminuyendo el riesgo de accidente por aplastamiento (la máquina compactará únicamente cuando ambos botones se opriman al mismo tiempo).

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- Las características técnicas “uso de acero inoxidable en lugares propensos a

la corrosión” y “Acabados finales con carácter anticorrosivo” contrarrestan de manera efectiva el deterioro de la maquina por efectos corrosivos (mencionados en la inspección de condiciones de operación), aumentando la durabilidad de la misma.

- De la evaluación competitiva se infiere que la competencia ofrece máquinas que cumplen bastante bien varios requerimientos del cliente respecto del rendimiento que debe tener la misma (cantidad de bolsas a compactar en el tiempo especificado, presión constante de compactación, portabilidad, etc). Características que aunque hacen a la máquina competente, no ahondan en la facilidad de realización del proceso ni en su durabilidad, por lo que se hace necesario agregar los aditamentos que hagan el diseño más funcional y versátil, tales como los rodillos en la mesa de trabajo, los cajones encarrilables en dicho sistema y características anticorrosivas (elementos mal trabajados en la competencia).

- El costo monetario ofrecido por la competencia evidenciado en la evaluación competitiva, es bastante alto teniendo en cuenta el presupuesto de nuestro cliente y las características básicas de sus equipos (El modelo ofrecido por Artpneumatic integra elementos de sistematización muy interesantes, a un precio extremadamente elevado). Es por esto que nuestro diseño debe reducir los costos para que sea atractivo para Mycel Group SAS (ratificado como valor objetivo de la CT “Bajo costo de materiales de construcción”).

- Los valores objetivos nos encaminaron hacia metas concretas como lo son: alcanzar un valor de costo de materiales de construcción de 5`000,000.00 en pesos colombianos (valor que estará muy por debajo de la competencia resultando en un diseño competitivo), alcanzar un ciclo de prensado máximo de 12 segundos lo que superará las expectativas del cliente y obtener una fuerza final de prensado adecuada para el proceso de compactado.

- El análisis de correlaciones entre las características técnicas arroja que varias de las CT tienen un efecto sobre el costo final de materiales de construcción por lo que es importante encontrar un equilibrio y cumplir con las metas propuestas en dicha característica.

- Para el cliente la mayoría de sus requerimientos tienen una importancia elevada, sin embargo, los resultados de las correlaciones entre los RC y las CT como lo son la importancia de cada CT le da la mayor prioridad a los ítems: costo de materiales de construcción con un puntaje de 398 , Sistema compactador neumático con un ciclo de prensado de corto tiempo con un puntaje de 268, Cajones encarrilables que garanticen el tamaño de bolsa deseado con un puntaje de 245 y

35

Estructura robusta con un puntaje de 195 respectivamente. lo que nos reitera especial atención en los ámbitos económico, de rendimiento y durabilidad que debe tener nuestro diseño.

- Como conclusión final el diseño final con tecnología neumática tendrá la mínima capacidad de compactar 2 100 bolsas en 7 horas, se diferenciara de la competencia por ser más económica (costo de materiales apropiado para sus características y menor al presupuestado por el cliente), agregar cajones que se deslizaran por rodillos dispuestos en una mesa de compactación con dimensiones pensadas en la comodidad de los trabajadores, tendrá una altura máxima de 2 m y contara con ruedas, para ser transportada o ubicada en otros sitios. Por último tendrá una durabilidad excelente al ser resistente y agregar características anticorrosivas, como materiales especiales en lugares críticos.

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7. PLANTEAMIENTO Y SELECCIÓN DE ALTERNATIVAS

Aunque se tienen disposiciones preliminares debido al desarrollo del QFD, es necesario dejar en claro el porqué del descarte de otros tipos de sistemas que podrían realizar el proceso de compactación. En primer lugar se podría optar por un sistema hidráulico que en términos generales podría tener el mismo rendimiento o incluso ser más preciso en cuanto a la presión aplicada, pero estos sistemas tienen un mayor campo de acción en aplicaciones que requieren una potencia elevada, es decir, toneladas de fuerza efectiva.

Los sistemas hidráulicos pueden llegar a ser complejos y costosos por el hecho de manejar fluidos en fase liquida que deben ser almacenados, cambiados, filtrados etc (para el caso de la prensa neumática el fluido es el aire atmosférico el cual es almacenado bajo presión por un compresor y retornado al ambiente si es necesario). El costo de una unidad hidráulica que alimente un sistema hidráulico es mucho más elevado que lo que cuesta un compresor, incluso el cliente ya cuenta con el compresor adecuado por lo que se desecha la idea de una prensa con sistema hidráulico.

En segundo lugar podría hacerse una prensa que aproveche una ventaja mecánica como lo es la palanca y realizar el proceso manualmente, idea rechazada por el cliente quien expresó su interés por un sistema neumático que si garantice una presión de prensado constante, además del futuro acoplamiento del mismo a una línea de producción automatizada. Aunque la inversión en un sistema manual podría ser menor, esta podría resultar siendo una inversión doble al necesitarse un sistema automatizado a mediano plazo (cuando nos referimos a un proceso automatizado resulta ser más compacto y viable el uso de pistones accionados por aire comprimido que sistemas mecánicos complejos).

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7.1. PRIMER ALTERNATIVA

Estructura que sostiene el cilindro neumático, acoplable a cualquier superficie resistente y ajustable a las posibles desalineaciones de la misma (garantizando un ángulo de prensado adecuado, ver figura 13).

Figura 13. Primer alternativa junto con sus características básicas.

Fuente: autor

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7.2. SEGUNDA ALTERNATIVA

Estructura móvil de tamaño y peso adecuados posicionable en cualquier lugar (ver figura 14).

Figura 14. Segunda alternativa junto con sus características básicas.

Fuente: autor

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7.3. TERCER ALTERNATIVA

Alternativa con un ciclo de prensado mucho menor pero similar a la anterior (ver figura 15).

Figura 15. Tercer alternativa junto con sus características básicas.

Fuente: autor

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7.4. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LAS ALTERNATIVAS PLANTEADAS

Como se puede observar en las alternativas anteriores la fuerza compactadora es aplicada perpendicularmente a la bolsa por un cilindro neumático. Se estableció que se deben usar ruedas industriales con una prolongada vida útil y que el material de los cajones y la parte superior de la mesa de compactación debe ser acero inoxidable.

La vida útil de dichas alternativas sería similar, al ser construidas con los mismos materiales y tener acabados pensados a las mismas condiciones de operación.

Es necesario realizar una comparación para seleccionar correctamente la alternativa final, en la tabla 2 se plantean ventajas y desventajas de dichas alternativas, con el fin de generar razones de peso para la toma de una decisión que cumpla con los objetivos planteados y concuerde con las conclusiones del QFD.

Alternativas de diseño

Primer alternativa Segunda alternativa Tercer alternativa

Ventajas

- Estructura pequeña, lo que implica un costo menor en sus materiales de construcción. - Amplia área de compactación, ya que no hay conexión entre la estructura y la mesa, tiene bastante espacio disponible para el manejo de los cajones y las bolsas con compostaje.

- Estructura estable, resistente y adecuada con el espacio disponible. - La estructura tiene la capacidad de ajustar la altura de la mesa según las necesidades. - Estructura fácil de movilizar debido a sus ruedas. - Garantiza la perpendicularidad del prensado. - Accesorios neumáticos y elementos de control fácilmente acoplables a la estructura. - Mesa de compactación fija y estable.

- Estructura estable, resistente y adecuada con el espacio disponible. - La estructura tiene la capacidad de ajustar la altura de la mesa según las necesidades. - Estructura fácil de movilizar debido a sus ruedas. - Garantiza la perpendicularidad del prensado. - Accesorios neumáticos y elementos de control fácilmente acoplables a la estructura. - Mesa de compactación fija y estable. - Bajo tiempo de ciclo de prensado.

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Desventajas

- Dependencia de un anclaje a una superficie apropiada. - Diseño más complejo, con miras a una estructura que sea flexible (garantizando perpendicularidad del prensado). - Posibles desajustes del sistema de la estructura durante la operación. - Incapacidad de variar altura de la mesa según necesidades. - Incapacidad de acoplar accesorios neumáticos y elementos de control a la estructura, por lo que se tendrá que adecuar la superficie anclada y usar elementos independientes (tales como cables y accionamientos). - Necesidad de agregar un elemento que garantice la correcta aleación de la mesa de compactación respecto del cilindro.

- La falta de flexibilidad en el posicionamiento del cilindro neumático.

- Diseño más complejo, al dividir la fuerza aplicada por el cilindro en dos accionadores. - Costo más elevado, al incrementar las dimensiones de la estructura (necesidad de una mesa de compactación más grande). - Incremento del peso de la máquina. - La falta de flexibilidad en el posicionamiento del cilindro neumático.

Tabla 2. Ventajas y desventajas de las alternativas planteadas.

Fuente: autor

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7.5. SELECCIÓN DE ALTERNATIVA FINAL

Se seleccionó la alternativa final teniendo en cuenta las ventajas y desventajas de las distintas alternativas presentadas anteriormente, además de tener en cuenta las conclusiones del QFD donde el costo, el rendimiento y la durabilidad son las características más importantes.

La primera alternativa, aunque más económica respecto a los materiales de construcción, resulta ser un diseño poco práctico al poseer muchas desventajas. La tercera alternativa en cambio, disminuye significativamente el tiempo de ciclo de prensado, claro está, por un costo mayor.

La segunda alternativa presenta el menor número de desventajas, podría cumplir perfectamente tanto los requerimientos, como, las conclusiones del QFD y su diseño es más sencillo que las demás, es por esto que presenta un claro equilibrio que nos lleva a pensar que es la mejor opción.

En la tabla 3 podemos observar las propiedades de las alternativas de diseño, sus puntajes y sumatorias (En donde cada desventaja representa un punto negativo, cada ventaja un punto positivo y los ítems costo, rendimiento y practicidad tienen sus respectivos puntos negativos o positivos respectivamente), además de la ratificación que la mejor decisión es optar por la segunda alternativa al tener un puntaje mayor, es por eso que dicha solución será el diseño final.

Alternativas

Nº Desventajas (valor negativo)

Nº Ventajas

Costo

Rendimiento

Practicidad

Sumatoria

de puntajes

Primera

6

2

Menor 1

Apropiado 0

Menor -1

-4

Segunda

1

6

Medio 0

Apropiado 0

Alta 1

6

Tercera

4

7

Alto -1

Alto 1

Alta 1

4

Tabla 3. Resultados evaluación de alternativas.

Fuente: autor

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8. DISEÑO DETALLADO

8.1. SELECCIÓN DE ELEMENTOS NO NORMALIZADOS

8.1.1. Sistema neumático

El primer paso llevado a cabo fue la selección del elemento que realiza el proceso de compactación para el cual se diseñó la prensa en primer lugar, como se concluyó anteriormente en este documento se optó por un sistema de tipo neumático con la capacidad de realizar la fuerza pertinente al proceso y cumplir con los tiempos necesarios para compactar la cantidad de bolsas sembradas, en la jornada de 8 horas de trabajo habitual.

La fuerza que debe ejercer dicho sistema sobre el material al momento de avanzar y realizar el proceso de compactado depende en gran medida de la humedad que presenta el mismo, ya que, para un compostaje húmedo se necesita menos fuerza y para un compostaje seco más fuerza respectivamente, al ser bastante complejo encontrar la fuerza apropiada con esa información, se procedió a medir la fuerza aplicada por los trabajadores de Mycel Group que llevan a cabo la tarea manualmente (usando su masa corporal como actuador en una tapa que ajusta artesanalmente en un cajón de madera).

Se encontró que la forma más sencilla de medir dicha fuerza fue haciendo que 10 de los trabajadores realizaran la misma tarea sobre una balanza electrónica (ver la figura 16 para identificar la balanza usada) en 10 ocasiones (se les dijo que hicieran la fuerza lo más parecido posible a como lo hacen al momento de hacer el proceso de compactado 10 veces y se tomaron los datos al respecto). Se realizó el anterior procedimiento dos veces, una para encontrar el valor a usar cuando el material se encuentra húmedo y otra para encontrar el valor a usar cuando el material se encuentra seco.

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Figura 16. Balanza usada para encontrar la fuerza que debe ejercer el cilindro neumático.

Fuente: autor

Observe en la parte izquierda de la figura 17 el peso de una de las personas y en la parte derecha el peso que ejerce la misma persona al momento de saltar sobre la balanza simulando el proceso artesanal de compactado.

Figura 17. Diferencias entre cargas pasivas y activas.

Fuente: autor

45

Podemos observar los datos tomados en las tablas número 4 y 5:

Número

trabajador

Peso [kg]

Dato N°1 [kg]

Dato N°2 [kg]

Dato N°3 [kg]

Dato N°4 [kg]

Dato N°5 [kg]

Dato N°6 [kg]

Dato N°7 [kg]

Dato N°8 [kg]

Dato N°9 [kg]

Dato N°10 [kg]

1 63.9 133 100.5 118.4 117.9 133 135.8 136 97.9 123.7 140.1

2 70.6 135.9 135 121.8 110.5 135.3 133.1 130.6 134 137.8

116.5

3 60

131.9 120 139.7 139.4 110.4 135.6 137 106.5 96.4 120.2

4 68.5

126.5 111.3 139 115.9 138.1 120 110.1 125.7 128.8 117.2

5 58.4

109.6 105.7 94.4 111.9 117.3 87.8 129 115.2 95 131

6 110

133.8

148.5 142.6 137.9 123.2 141.1 129.9 140 132.4 146.3

7 52.2

102.9 89.3 123.7 131.5 84.1 99.7 95.9 99.3 111.4 97.2

8 67.5

135.1 127.4 110 139.9 134.1 140.3 136.6 145.4 125.7 143

9 72.9

88.2 133.4 137

75 130.8 136.4 116.7 135.6 97.4 136

10 57.9 69.3 135.2 100.5 75.4 131.9 133 116.6 130.7 125

136.3

Tabla 4. Datos de fuerza para material seco.

Fuente: autor

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Número

trabajador

Peso [kg]

Dato N°1 [kg]

Dato N°2 [kg]

Dato N°3 [kg]

Dato N°4 [kg]

Dato N°5 [kg]

Dato N°6 [kg]

Dato N°7 [kg]

Dato N°8 [kg]

Dato N°9 [kg]

Dato N°10 [kg]

1 63.9 91.3 80.3 109.4 110.8 85.3 115.9 90.5 110.2 87.5 105

2 70.6 89.2 110.4 79.9 90.4 107.6 118.5 113.5 115.9 117.3

96.5

3 60

79.4 112.5 89.1 120.2 73.2 76.7 80.5 87.7 95.2 118

4 68.5

130.1 93.4 114.6 110.4 122.5 88.2 87.4 121 97.6 126.9

5 58.4

78.7 71.1 80.4 105.4 75.9 90 99.1 100.3 89.6 97.2

6 110

120.7 130.5 134.2 125.7 120 123.9 119 119.7 131.3 127.4

7 52.2

70.5 83.7 90.4 69.2 77.5 74.3 79.4 85.1 100.5 66.2

8 67.5

100.6 112.9 125.3 128 115.7 96.8 89.9 130.2 106.4 121.6

9 72.9

124.3 90.7 110.6 118.7 95.8 126.2 113.4 115.9 88.2 127.8

10 57.9

116.2 120.5 96.5 104.8 106.4 123.5 119.7 115.7 113.9 89.2

Tabla 5. Datos de fuerza para material húmedo.

Fuente: autor

El valor de peso promedio de los trabajadores es de 68.19 kg (cabe aclarar que solo hay un hombre dentro de las personas que participaron en el estudio).

Ya con los datos se procedió a realizar el promedio de la fuerza aplicada por cada persona realizando la sumatoria de cada dato y dividiendo por 10 dicho resultado con lo que se obtuvo (mismo procedimiento tanto para el material seco como para el material húmedo):

Promedio de fuerza aplicada al material seco del trabajador número 1 = 123.63 kg

Promedio de fuerza aplicada al material seco del trabajador número 2 = 129.05 kg

Promedio de fuerza aplicada al material seco del trabajador número 3 = 123.71 kg

47

Promedio de fuerza aplicada al material seco del trabajador número 4 = 123.76 kg

Promedio de fuerza aplicada al material seco del trabajador número 5 = 109.69 kg

Promedio de fuerza aplicada al material seco del trabajador número 6 = 137.57 kg

Promedio de fuerza aplicada al material seco del trabajador número 7 = 103.5 kg

Promedio de fuerza aplicada al material seco del trabajador número 8 = 133.75 kg

Promedio de fuerza aplicada al material seco del trabajador número 9 = 118.65 kg

Promedio de fuerza aplicada al material seco del trabajador número 10 = 115.39 kg

Promedio de fuerza aplicada al material húmedo del trabajador número 1 = 98.62 kg

Promedio de fuerza aplicada al material húmedo del trabajador número 2 = 103.92 kg

Promedio de fuerza aplicada al material húmedo del trabajador número 3 = 93.25 kg

Promedio de fuerza aplicada al material húmedo del trabajador número 4 = 109.21 kg

Promedio de fuerza aplicada al material húmedo del trabajador número 5 = 88.77 kg

Promedio de fuerza aplicada al material húmedo del trabajador número 6 = 121.24 kg

Promedio de fuerza aplicada al material húmedo del trabajador número 7 = 79.68 kg

Promedio de fuerza aplicada al material húmedo del trabajador número 8 = 112.74 kg

Promedio de fuerza aplicada al material húmedo del trabajador número 9 = 111.16 kg

Promedio de fuerza aplicada al material húmedo del trabajador número 10 = 110.64 kg

El valor de fuerza promedio que los trabajadores ejercen al momento de realizar la tarea para el material seco es de 121.82 kg y el valor promedio que los trabajadores ejercen al momento de realizar la tarea para el material húmedo es de 103.323 kg.

Tanto de las tablas 4 y 5, como de la anterior información podemos concluir que:

- Puede decirse que la fuerza ejercida en la tarea por cada persona es directamente proporcional a su peso.

- Ya que cada persona realiza una fuerza directamente proporcional a su peso, puede que la fuerza realmente necesitada sea menor o mayor a la fuerza aplicada, es decir que resulta ser bastante importante que la prensa tenga la capacidad de regular la fuerza aplicada en rangos amplios y así solventar cualquier situación.

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- Aunque los valores promedios de fuerza aplicada puede darnos una idea del trabajo realizado, no sería conveniente tomarlos como valores de trabajo ya que se disminuiría el rango en que la prensa respondiera a posibles situaciones de trabajo (los datos promedio 121.82 kg y 103.323 kg pueden fijarse como valores de referencia intermedios a las situaciones de material seco o húmedo respectivamente).

- La fuerza aplicada por cada persona al momento de realizar la tarea tiene un rango de 66.2 kg hasta 148.5 kg (siendo estos los valores mínimos y máximos medidos en el estudio).

- El rango pertinente de fuerza que debe ser capaz de ejercer el cilindro neumático debe ser de 66 kg a 148 kg (redondeando a valores enteros).

- El rango pertinente de fuerza que debe trabajarse cuando el material está húmedo debe ser de 66 kg a 112.6 kg (siendo 112.6 kg el valor medio en el rango de fuerza aplicada por los trabajadores al momento de realizar la tarea).

- El rango pertinente de fuerza que debe trabajarse cuando el material está seco debe ser de 112.6 kg a 148 kg.

Teniendo en cuenta lo anterior se puede decir que es necesario un sistema con la capacidad de regular la fuerza a ejercer en un intervalo de 66 kg a 148 kg, presentar una velocidad de compactación que permita realizar 5 ciclos por minuto (teniendo en cuenta que una velocidad muy rápida puede ser peligrosa para las extremidades de los trabajadores) y ser un elemento duradero.

Además de la fuerza de compactación existen condicionamientos de tamaño del sistema, específicamente la carrera del cilindro debe ser coherente con la profundidad de los cajones contenedores del material (diseñados para compactar bolsas a un tamaño de 28 cm de ancho x 38 cm de largo x 20 cm de alto respectivamente), una altura pertinente de la máquina (dimensión que depende directamente de la comodidad con la que los empleados trabajen en la prensa, se le haga mantenimiento y facilidades de movilidad de la misma) y la seguridad del personal que la use.

En el anterior orden de ideas y buscando sistemas neumáticos en el mercado se encontró que la empresa multinacional SMC® fabricante de todo tipo de equipos para automatización industrial vende la equipación perfecta para la necesidad de nuestro diseño, con las ventajas sobre otros vendedores que presenta variedad por lo tanto compatibilidad del montaje a realizar, clara información técnica y orientación sobre el correcto uso de los elementos del sistema, librerías online de archivos CAD de todos sus productos (facilitando los proceso de diseño asistido por computador y de dibujo de la prensa) y una sede en la ciudad de Bogotá D.C.

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8.1.1.1. Cilindro

La compactación del material es realizada cuando el vástago del cilindro alcanza la distancia deseada, es por esto que un cilindro de simple o doble efecto es necesario para la prensa, sin embargo, el primero resulta tener una vida útil menor debido al sistema de resorte con el que éste regresa a la posición de reposo, es por esto que fue seleccionado un cilindro de doble efecto que usa el aire a presión para expulsar o devolver el vástago dentro del cilindro al mismo precio del de simple efecto (por supuesto con vástago simple ya que sería poco práctico compactar material en sentidos contrarios).

Se eligió entonces, el cilindro SMC® normalizado según la norma ISO 15 552 con código de producto CP96SDB80-500C el cual posee un émbolo de 80 milímetros de diámetro, una carrera del vástago de 400 milímetros y amortiguación neumática y elástica estándar (ya que las velocidades de operación no son bastante altas y no se alcanza a presentar impacto interno en el cilindro no es necesario agregar amortiguaciones especializadas más costosas).

SMC® en su página de la red 2 proporciona toda la información necesaria del producto, como lo son sus dimensiones, conexiones, fuerza de trabajo teórica (3 016 newtons en avance a una presión de 6 bares), entre otros datos. Sin embargo, ya que el compresor obtenido por Mycel Group tiene un ciclo de recarga que se activa automáticamente aproximadamente a una presión de 5 bares, se tomará como presión máxima de trabajo de 3.2 bares y una presión mínima de trabajo de 1.4 bares, garantizando así una fuerza de avance estable.

Ecuación 5. 𝐹𝑎𝑣𝑎𝑛𝑐𝑒 = (𝜋(𝐷𝑒𝑚𝑏𝑜𝑙𝑜)2

4)(

𝑃

10)

Donde F avance es la fuerza de avance en Newtons, D embolo es el diámetro del embolo del cilindro en milímetros y P es la presión en bares respectivamente.

Usando la ecuación número 9 podemos comprobar la fuerza de avance teórica encontrada en el catálogo SMC® y calcular las fuerzas de avance teóricas a las presiones establecidas.

𝐹𝑎𝑣𝑎𝑛𝑐𝑒 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑎 = (𝜋(80)2

4) (

6

10) = 3 016 N

𝐹𝑎𝑣𝑎𝑛𝑐𝑒 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑎 𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑎 𝑑𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑏𝑎𝑗𝑜 = (𝜋(80)2

4)(

3.2

10) = 1 608 N

2 Catálogo de cilindros SMC® normalizados ISO 15 552 serie CP96 encontrado en la página de la red <https://content2.smcetech.com/pdf/CP96-C-B_ES.pdf> citado el 14 de junio del 2017.

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𝐹𝑎𝑣𝑎𝑛𝑐𝑒 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑎 𝑚𝑖𝑛𝑖𝑚𝑎 𝑑𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑏𝑎𝑗𝑜 = (𝜋(80)2

4)(

1.4

10) = 704 N

Cabe aclarar que la prensa está pensada para trabajar comprimiendo el material con el avance del vástago del cilindro y no usando la fuerza en retroceso que se calcula de una forma diferente a la mencionada anteriormente. También que dicha fuerza teórica de trabajo se ve disminuida por la fricción aproximadamente un 10 % por lo que la fuerza real puede observarse en la ecuación 10 como:

Ecuación 6. 𝐹𝑎𝑣𝑎𝑛𝑐𝑒 𝑟𝑒𝑎𝑙 = (0.9)(𝐹𝑎𝑣𝑎𝑛𝑐𝑒 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑏𝑎𝑗𝑜)

Usando la ecuación 10 tenemos que la fuerza máxima de trabajo real será de 1 448 newtons y la fuerza mínima de trabajo será de 633.3 newtons (147.65 Kg y 64.6 kg respectivamente, valores bastante aproximados a los establecidos anteriormente en la sección 8.1.1 sistema neumático de este documento de 148 Kg a 66 kg).

8.1.1.2. Electroválvula neumática

Es indispensable en un sistema que usa fluidos controlar por donde circula el mismo para que se realice el trabajo requerido. Es por esto que se seleccionó la válvula solenoide de 5 vías y dos posiciones (indicada para la aplicación de nuestra prensa) SMC® con código de producto SY9140-3DZ-03 entrada a 110 V. de corriente alterna o directa y especificaciones técnicas encontradas en la página de la red 3 de dicha empresa. La cual controlará el avance y el retroceso del cilindro de doble efecto de tal manera que en una posición de trabajo la salida B tendrá aire mientras que la A estará conectada al escape R, en la posición contraría será A la salida que tenga aire mientras que B estará conectada al escape S, la configuración interna de la válvula se muestra en la figura 18.

3 Catálogo de electroválvulas SMC® encontrado en la página de la red

<https://content2.smcetech.com/pdf/SY_ES.pdf> citado el 14 de junio del 2017.

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Figura 18. Símbolo de la válvula 5/2 seleccionada con sus respectivas vías (entradas y escapes).

[Citado el 19 de junio de 2017] Disponible en <http://www.vicmatic.com/pdf/simbologia.pdf>

A la izquierda de la figura 19 se observa la posición de reposo donde el vástago se encuentra dentro del cilindro y a la derecha donde accionada, la válvula el vástago procede a avanzar.

Figura 19. Posiciones del cilindro.

[Citado el 19 de junio de 2017] Disponible en <http://demo.imh.es/Electroneumatica/Ud03/modulos/m_en001/ud04/html/en0_ud04_

125_con.htm>

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8.1.1.3. Unidad de mantenimiento filtro-regulador

Resulta importante asegurar la durabilidad de todos los elementos del sistema y del cilindro principalmente, es por esto que se decide añadir una unidad de mantenimiento que asegura la calidad del aire, por lo tanto, cuida los componentes de todo el sistema neumático extendiendo su vida útil. Otra función clave de la unidad de mantenimiento es la de regular la presión que nos brinda el compresor a uno de los dos valores constantes determinados (4 bares para él trabajo con material seco y 2 bares para el trabajo con material húmedo) y controlar así la fuerza que ejerce la prensa al material.

Se seleccionó un filtro-regulador SMC® con código de producto AW30-N03BDG-Z-A el cual restringirá la entrada de impurezas al cilindro y regulara la presión de entrada al mismo, manteniéndola estable y garantizando así el compactamiento homogéneo a todas las unidades procesadas, como también la vida útil de la prensa, junto con su respectivo soporte SMC® de referencia SMC Y300T-A. Toda La información pertinente al filtro-regulador y su soporte podemos encontrarla en la página de la red 4 de SMC®.

8.1.1.4. Presóstato

Es necesario garantizar que el operador de la prensa realice su trabajo inclusive si éste decida, por alguna razón, no hacerlo correctamente, es por esto que se agregó un sensor en el sistema que medirá el valor de presión aplicado al compostaje en el momento del prensado, accionando el retorno del vástago sólo cuando dicho valor sea el estimado (los valores estimados estarán entre los 3.2 bares y 1.4 bares respectivamente, mismos valores de trabajo mencionados en la sección 8.1.1.1. de este documento).

Se seleccionó el presóstato digital SMC® con código de producto ISE10-01-B-PGK compatible con nuestro sistema. Toda la información pertinente al presóstato podemos encontrarla en la página de la red 5 de SMC®.

8.1.1.5. Racordaje, accesorios y tubería

Al adquirir los componentes costosos de una empresa en particular resulta ser barato y apropiado elegir la misma compañía para comprar los demás elementos de unión y control del flujo, además, de que SMC® ofrece calidad en todos sus productos.

4 Catálogo de unidades de mantenimiento SMC® encontrado en la página de la red <https://content2.smcetech.com/pdf/AC-A-D_ES.pdf> citado el14 de junio del 2017. 5 Catálogo de presostatos SMC® series ZSE10 (F)/ISE10 encontrado en la página de la red <https://content2.smcetech.com/pdf/ZSE10F-ISE10_ES.pdf> citado el 9 de agosto del 2017.

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Conectores:

Se seleccionaron conectores SMC® series KQ2 y KKA para las piezas mencionadas anteriormente, por lo que no existirá ningún problema de compatibilidad entre las mismas. Toda La información pertinente al racordaje podemos encontrarla en la página de la red 6 de SMC®.

Regulador de caudal:

Si no se controla el caudal de entrada a nuestro sistema es posible que el vástago del cilindro salga disparado a una velocidad alta lo que podría causarle daños a los operadores y a los componentes de la prensa, es por esto que se decide agregar un dispositivo que limita dicho caudal y por lo tanto regula la velocidad con que es expulsado el vástago.

Se seleccionó el regulador de caudal (válvula estranguladora) SMC® con código de producto AS3201F-03-10SA el cual tiene la función de disminuir la velocidad de prensado al controlar el caudal del aire y establecer un ritmo apropiado de prensado, como también la seguridad para las personas que manipularan la prensa quienes tendrán la certeza que el cilindro no bajara a toda velocidad pudiéndole causar lesiones en sus extremidades. Toda La información pertinente al regulador de caudal podemos encontrarla en la página de la red 7 de SMC®.

Silenciadores neumáticos:

Se seleccionaron silenciadores SMC® serie AN los cuales tienen la función de disminuir la contaminación auditiva generada por la prensa y generar un ambiente armonioso de trabajo con la misma. Toda La información pertinente a los silenciadores podemos encontrarla en la página de la red 8 de SMC®.

Tubería línea neumática:

Se seleccionó tubería de poliuretano SMC® serie TU de diámetro externo de 10 mm e interno de 6.5 mm (manguera fabricada para resistir las presiones de trabajo con aire y otros fluidos a máximo 8 bares, perfecta para la aplicación de la prensa además de ajustar a presión con los demás componentes y trabajar sin ningún problema). Toda La información pertinente a dicha tubería puede ser encontrada en la página de la red 9 de SMC®.

6 Catálogo de equipos de conexionado neumático SMC encontrado en la página de la red <http://content2.smcetech.com/pdf/PPE-D_ES.pdf> citado el 14 de junio del 2017. 7 Catálogo de reguladores de caudal SMC encontrado en la página de la red <http://content2.smcetech.com/pdf/AS_1F-A_ES.pdf> citado el 14 de junio del 2017. 8 Catálogo de silenciadores SMC serie AN encontrado en la página de la red <http://www.smcpneumatics.com/pdfs/AN.pdf> citado el 14 de junio del 2017. 9 Catálogo de tubería SMC serie TU encontrado en la página de la red <https://content2.smcetech.com/pdf/TU-29COLOR-A_ES.pdf> citado el 14 de junio del 2017.

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8.1.1.6. Diagrama Neumático

El esquema del montaje neumático con todos sus componentes puede observarse en la figura 21. En donde encontramos la disposición secuencial de cada elemento del sistema seleccionado y sus respectivas referencias (cabe resaltar que los racores están denotados por medio del símbolo encontrado en la figura 20).

8.1.2. Ruedas

Las ruedas de la prensa son el sistema por el cual la misma podrá ser movilizada con cierto grado de facilidad, siendo el espacio dispuesto por Mycel Group una placa de concreto rustica es necesario que dichas ruedas sean resistentes y se desplacen sobre el terreno sin dificultad, es por esto que se optó por ruedas industriales bastante resistentes echas para estas condiciones de trabajo (además que un peso teórico de 177.2 kg de la prensa es considerable).

Se seleccionó una rueda industrial marca HD de diámetro externo de 5 pulgadas con alta capacidad de carga y cubierta duraflex 55D de alta durabilidad (12.7 cm de diámetro exterior resulta ser una medida apropiada ya que una rueda más pequeña podría estancarse en la placa y unas ruedas más grandes resultan elevar su precio). También se decidió adquirir el soporte para las mismas ya que resulta ser fácil de montar y practico. Toda La información pertinente a las ruedas y el soporte puede ser encontrada en la página de la red 10 de la empresa HD.

Figura 20. Símbolo esquemático de unión entre elementos.

Fuente: autor

10 Catálogo de ruedas industriales HD encontrado en la página de la red <http://www.corel.com.co/documentacion/DURAFLEX/Catalogo_RUEDAS_INDUSRIALES_H.D._.pdf> citado el 14 de junio del 2017.

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Figura 21. Esquema neumático del sistema seleccionado.

Fuente: autor

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8.1.3. Sistema eléctrico

La conexión eléctrica de la prensa es relativamente sencilla, debido a que solo necesitamos alimentar con 110 V. de corriente alterna la electroválvula conectada a su vez con dos pulsadores dispuestos en serie, con una variación en la conexión del presostato que funciona como contacto y controlar así la puesta en marcha del cilindro neumático. Ya que los equipos cuentan con sistemas supresores de picos, no debemos preocuparnos por daños ocasionados a los mismos por variaciones de la fuente eléctrica de la red del cultivo (la tierra de nuestra conexión será conectada a dichos supresores). Los materiales fueron seleccionados teniendo en cuenta la calidad y la compatibilidad de los mismos con las necesidades de la prensa.

El correspondiente listado de materiales es:

- 2 pulsadores iluminados normalmente abiertos OMRON® A165L-TGM-T1-2S importados por la empresa colombiana Multicontrol automatización industrial (Toda La información pertinente puede ser encontrada en la página de la red 11 de dicha empresa).

- 1 tomacorriente de pared hembra-macho SCHURTER® 6600-3 (Toda La información pertinente puede ser encontrada en la página de la red 12 de dicha empresa).

- Cable encauchetado 3x12 AWG de la empresa CENTELSA, el cual está compuesto por tres conductores conectados a la fase, neutro y tierra de nuestra conexión eléctrica (Toda La información pertinente puede ser encontrada en la página de la red 13 de dicha empresa).

- 2 cajas universales plásticas rectangulares para montajes eléctricos (encontrados en cualquier ferretería).

- 4 prensaestopas para cable de 10 mm diámetro externo (encontrados en cualquier ferretería).

- 2 clavijas para conexiones a 110 AC en material aislante para cable de 10 mm de diámetro externo (encontradas en cualquier ferretería).

11 Catálogo de pulsadores OMRON® serie A16 encontrado en la página de la red <https://industrial.omron.mx/es/media/A16_Data_Sheet_en_201001_tcm851-113141.pdf> citado el 14 de junio del 2017. 12 Pdf características técnicas tomacorriente de pared de la marca SCHURTER 6600-3 encontrado en la página de la red <http://pdl.designspark.com/api/v1/manufacturers/53f31a6f9b4759f8698bc847/part/53f342979b4759f869

e051c3/552913e09b47596818a48ee1/1pdf> citado el 14 de junio del 2017.

13 Catálogo CENTELSA cables de energía y telecomunicaciones S.A encontrado en la página de la red <http://equielect.com.co/descargar_catalogo.php?f=centelsa142.pdf> citado el 15 de julio del 2017.

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El esquema del montaje eléctrico con todos sus componentes puede observarse en la figura 22. En donde encontramos la disposición secuencial de cada elemento del sistema seleccionado.

Figura 22. Esquema eléctrico del sistema seleccionado.

Fuente: autor

8.1.4. Tornillería

La selección de tornillería de unión y ajuste para todas las piezas de nuestra prensa depende únicamente de estas mismas, es por esto que se procede a realizar el listado de dichos elementos con sus respectivos nombres (se eligió tornillería de mediana resistencia ya que dichas uniones no estarán sometidas a esfuerzos muy elevados):

- 8 Tornillos ISO 5.8 M10x1.5 (longitud de vástago de 20 mm, tornillo para sujetar el cilindro a la estructura).

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- 8 Arandelas para tornillo M10.

- 4 Tornillos ISO 5.8 de cabeza ranurada M5x0.8 (longitud de vástago de 35 mm, tornillo para sujetar la válvula solenoide a la estructura).

- 2 Arandelas para tornillo M5.

- 2 Tornillos ISO 5.8 de cabeza ranurada M3x0.5 (longitud de vástago de 20 mm, tornillo para sujetar el tomacorriente a la mesa de compactación).

- 2 Arandelas para tornillo M3.

- 2 Tuercas Para tornillo M3x0.5.

- 4 Tornillos ISO 5.8 de cabeza ranurada M4x0.7 (longitud de vástago de 20 mm, tornillo para sujetar las Cajas universales a la mesa de compactación).

8.1.5. Piezas normalizadas para los rodillos

Los rodillos dispuestos en la mesa de compactación diseñada a manera de banda transportadora contarán con rodamientos de bolas de ranura profunda SFK® con referencia 61903-2RS1, los cuales poseen un índice de carga estática básica radial 2.55 Kilo newtons y fácil engrase a la hora de realizar mantenimiento por presentar sellos laterales de caucho reforzado con acero que se retiran fácilmente, ya que el rodillo estará apoyado en dos puntos por lo tanto en dos rodamientos, podemos decir que dicho rodamiento está en la capacidad de resistir una fuerza mayor a los 182.5 kg que se trabajarán como fuerza limite (150 kg fuerza de compactado más el peso de la bolsa, la estructura del cajón y el cajón), e incluso teniendo en cuenta que el cajón se apoyará en más de un rodillo podemos deducir que la banda transportadora estará en la capacidad de soportar sobrecargas de fuerza sin presentar daños o disminución en su vida útil. Toda La información pertinente al rodamiento podemos encontrarla en la página de la red 14 de SFK®.

Cabe aclarar que los análisis de esfuerzos pertinentes a las piezas críticas como lo es la estructura y el pin de elevación, se realizarán usando el software especializado Ansys Workbench® en la sección 8.2.5 de este documento.

Los anillos de retención seleccionados dependen únicamente de las dimensiones de los rodamientos 61903-2RS1, es por esto que usaremos un anillo de retención para ejes SEEGER® DIN 471 con referencia A17 y un anillo de retención para agujeros SEEGER® DIN 472 con referencia J30 respectivamente (en acero al carbón y recubiertos en fosfato seco

14 Información técnica del rodamiento SFK 61903-2RS1 encontrado en la página de la red <http://www.skf.com/es/products/bearings-units-housings/ball-bearings/deep-groove-ball-bearings/deep-groove-ball-bearings/index.html?designation=61903-2RS1> citado el 16 de julio del 2017.

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lo que garantiza las características de durabilidad y de corrosión en ambientes estándar perfectos para nuestra aplicación). Toda La información pertinente al rodamiento podemos encontrarla en la página de la red 15 de SEEGER®.

8.2. DISEÑO DE ELEMENTOS NO NORMALIZADOS

Conociendo las dimensiones, fuerzas de trabajo, características del sistema neumático y los soportes de las ruedas y las otras piezas seleccionadas previamente; como también las condiciones de trabajo abordadas en las secciones 6 “desarrollo matriz QFD” y 7 “planteamiento y selección de alternativas” de este documento, las primeras piezas a diseñar fueron los cajones donde se compactará el material, seguido de la pieza que entrará en contacto con el material (enroscada directamente al vástago del cilindro neumático), seguido del sistema de rodillos (teniendo en cuenta las fuerzas de trabajo y dimensiones de los cajones anteriormente mencionados), seguido de la mesa de compactación (para la cual existieron condicionamientos dimensionales, tales como la ergonomía de la misma, espacio de trabajo, cavidades para accesorios, sistemas de ajuste con las demás piezas y condicionamientos estructurales tales como la resistencia de la misma a las fuerzas de trabajo a lo largo de su vida útil, entre otros), seguido del diseño de la estructura donde toda la prensa se ajustará y funcionará (con condicionamientos similares a los de la mesa de compactación), Seguido del diseño de los pines de elevación y por último las guardas laterales para la mesa de compactación con las cuales se protegerá a la misma de los efectos corrosivos del compostaje como material de trabajo.

Cabe mencionar que como todo proceso de diseño, el proyecto de la prensa fue iterativo y que la selección de materiales, forma, agujeros y cavidades de todas las piezas evolucionaron hasta el diseño final presentado en este documento, cada vez que se encontraron errores o incongruencias de dichos elementos. También es importante especificar que el anterior párrafo resulta ser un abrebocas del procedimiento tomado al diseñar los elementos no normalizados de la prensa que será explicado en su totalidad en las subsecciones enlistadas a continuación.

8.2.1. Cajones

Son los elementos que contendrán el material a compactar por lo tanto se decidió utilizar acero inoxidable AISI 304 como material ideal por las condiciones corrosivas del compostaje y la facilidad con el que puede ser lavado (material también seleccionado por ser un acero inoxidable fácilmente encontrado en el mercado de la ciudad de Bogotá), el cajón en si se

15 Catálogo de productos SEEGER® encontrado en la página de la red <http://data.seeger-orbis.de/catalog/?page=1> citado el16 de julio del 2017.

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dividió en dos piezas distintas, la primera llamada cajón como tal, que es una lámina calibre º 11 (espesor de 3 milímetros indicado para que el cajón sea resistente y duradero) de dicho material doblado rectangularmente y con pestañas que facilitan el manejo del mismo como puede verse en la figura 23. Las dimensiones del cajón corresponden al tamaño requerido de la bolsa a compactar (380 x 280 milímetros) con una altura aproximada de 350 milímetros, la cual fue decidida teniendo en cuenta que la mesa de compactación tendrá una altura ajustable de 120 milímetros sobre su altura mínima (200 milímetros de altura de bolsa a compactar, más 120 milímetros de altura añadida más 30 milímetros de altura sobre el borde para un total de 350 milímetros de altura total). Las dimensiones de las pestañas y las aberturas que las mismas presentan se pensaron para el uso de los trabajadores (dichos agujeros se agregaron para permitir el agarre con ambas manos del cajón y así permitir la fácil manipulación del mismo, elementos que podemos observar más detalladamente en la figura 24).

Cabe aclarar que cuando se refiere a una medida aproximada es porque dichas distancias puede variar según las tolerancias que nos da el fabricante del material y las tolerancias añadidas en los planos de fabricación que serán presentados en el anexo D de este documento.

Figura 23. Cajón con especificaciones a grandes rasgos.

Fuente: autor

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Figura 24. Vista de techo cajón en donde podemos observar las pestañas del mismo y especificaciones a grandes rasgos.

Fuente: autor

La segunda pieza llamada estructura cajón es como su nombre lo menciona una estructura hecha a partir de 16 trozos rectangulares de acero ASTM A-36 laminado en caliente pensada para albergar el cajón que consta de solo el proceso de doblado, dichas láminas de 1/8 de pulgadas de grosor soldadas entre sí con electrodo revestido E6011 recomendado para aleaciones de acero al carbono, presentar excelentes propiedades mecánicas, poderse soldar en toda posición y ser fácil de encontrar en cualquier ferretería de la ciudad de Bogotá D.C. Se seleccionó la configuración mostrada en la figura 25 para mantener la forma del cajón de acero inoxidable, ser una pieza fácil de construir y soportar las fuerzas de trabajo por bastante tiempo a diferencia de otros materiales.

Figura 25. Estructura cajón con especificaciones a grandes rasgos.

Fuente: autor

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De nuevo las dimensiones de la estructura para el cajón dependen únicamente del cajón ya que estas piezas deben encajar, también se agregaron manijas laterales hechas de tubo en acero ASTM A-500 grado c de diámetro nominal de 1/2 de pulgada, soldadas con electrodo revestido E6011, pensadas para facilitar la manipulación del mismo por los trabajadores (las manijas pueden observarse más detenidamente en la figura 26).

Figura 26. Vista de techo estructura cajón en donde podemos observar las manijas del mismo y especificaciones a grandes rasgos.

Fuente: autor

8.8.2. Caja compactadora

Esta pieza es el componente que realiza la función de trasladar la fuera ejercida por el vástago del cilindro neumático a el material a compactar respectivamente, ya que el final de dicho vástago es roscado lo único que se debe hacer es acoplar esta pieza por medio del agujero roscado M20x2.5 y así se distribuirá la fuerza a lo largo y ancho de un área mayor. Las dimensiones de la caja están limitadas por el ancho y largo del cajón, se decidió usar acero ASTM-A36 laminado en caliente y un grosor de 1/2 de pulgada, para que la pieza sea robusta y genere una fuerza constante además de ser bastante duradera, también se le agregaron agujeros con la finalidad de quitarle peso, sea fácil de montar y desmontar y que el aire atrapado en el área de contacto escape y no genere daños a la bolsa que contiene el compostaje, por último se decidió que 150 milímetros de ancho y largo son las pertinentes ya que una caja más grande podría aumentar el riesgo de accidente por aplastamiento en los miembros superiores de los trabajadores con los bordes del cajón y su estructura.

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8.2.3. Rodillos transportadores

Los rodillos tienen la función de facilitar el desplazamiento lineal de los cajones sobre la mesa de compactación, estos dispositivos giran sobre su eje gracias al acople de dos rodamientos radiales de bolas y están compuestos por tres piezas no normalizadas que son:

La primera es una pieza llamada flecha, elemento fabricado a partir de una barra de acero ASTM A36 de sección circular sólida de 17 milímetros de diámetro seleccionada por ser lo bastante fuerte como para resistir las fuerzas generadas por la prensa, encontrarse mecanizada comercialmente y presentar una correcta distribución a lo largo de la mesa (la selección de dicho diámetro depende de las dimensiones del rodamiento seleccionado ya que los rodamientos en milímetros son los más comunes y los tamaños para ejes inmediatamente menores son de 15 y 12 milímetros se consideró correcto elegir 17 milímetros y asegurar la robustez de esta pieza) ya que diámetros menores conllevan un mayor número de rodillos, más gasto y un sobredimensionamiento exagerado conlleva más peso. La flecha encaja en la mesa de compactación gracias a la mecanización de un cuadrante en ambas puntas y la longitud de la pieza depende del ancho de la estructura del cajón (si se hace más larga de lo pertinente se hará también más ancha la mesa de compactación amentando costos y peso de la misma). Por último se agregaron ranuras para los anillos retenedores que mantendrán los rodamientos en la posición deseada. Podemos observar la pieza en la figura 27.

La segunda pieza llamada caja de rodamientos diseñada para albergar el rodamiento, al tener contacto directo con la pista exterior del mismo permite que dicha pieza junto con la pista exterior giren sobre su propio eje y realicen la tarea para la cual están hechos los rodillos en sí, se eligió el perfil de sección circular completa SAE 1020 con un diámetro de 1 3/4 de pulgada, al ser el único material resistente encontrado comercialmente en la ciudad de Bogotá de diámetros grandes. La caja de rodamientos cuenta con una ranura para el otro anillo de retención que mantendrá el rodamiento en la posición seleccionada, además de contar con las dimensiones necesarias para encajar con la tercera pieza (tubo de acero que tendrá contacto con los cajones y girará sobre su eje junto con la caja de rodamientos). Podemos observar la pieza en la figura 28.

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Figura 27. Flecha junto con especificaciones a grandes rasgos.

Fuente: autor

Figura 28. Caja de rodamientos junto con especificaciones a grandes rasgos.

Fuente: autor

La tercera pieza es un tubo de sección transversal circular hueca ASTM A-500 grado c, diámetro nominal de 1 1/2 pulgadas y 3 milímetros de grosor el cual encajará en la caja de rodamientos y tendrá contacto directo con los cajones girando cuando estos sean empujados 3 (Podemos observar la pieza en la figura 29).

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Figura 29. Tubo del rodillo y su longitud aproximada.

Fuente: autor

8.2.4. Mesa de compactación

Dimensionados las conjuntos del cajón y el rodillo se puede hacer lo mismo con el ancho y largo de la mesa, teniendo en cuenta que la prensa debe contar un una área de trabajo pertinente se decidió que debe ser lo suficiente mente amplia para que quepan tres cajones asegurando tanto el tiempo objetivo del ciclo de prensado como también un proceso cómodo para los trabajadores. Las vigas principales seleccionadas para la mesa fueron dos perfiles en canal UPN 120 ASTM A-36 (La figura 30 muestra la información del mismo) a las cuales se les soldará dos piezas de acero ASTM-A36 laminado en caliente y un calibre de 3/4 de pulgada, laminas previamente mecanizadas con los cuadrantes a los cuales encajan las flechas de los rodillos.

Figura 30. Especificaciones técnicas Perfil UPN 120.

[Citado el 15 de julio de 2017] Disponible en http://www.ugr.es/~grus/docencia/aei/download/tabla_perfiles.pdf

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En la parte inferior de las vigas UPN se soldarán tres piezas de acero ASTM-A36 laminado en caliente y calibre de 1/2 de pulgada, las cuales unirán dichos perfiles transversalmente con el objetivo de mantenerlos en el lugar y distancias determinadas, adicionalmente y para darle más resistencia se soldarán a los extremos de los canales dos piezas más de acero ASTM-A36 laminado en caliente con un calibre de 3/16 de pulgada previamente dobladas.

Para posicionar la mesa en la estructura se usarán cuatro perfiles de sección transversal circular hueca ASTM A-500 grado c, diámetro nominal de 2 pulgadas y un calibre de 4 milímetros que se soldarán a cuatro piezas de acero ASTM-A36 laminado en caliente y calibre de 1/2 de pulgada soldadas a los canales UPN respectivamente, dicho perfil circular fue elegido por ser más económico comparado con los perfiles de sección cuadrada o rectangular, facilitar el ensamble con la estructura y no permitir demasiado juego entre dicho ensamble, debido a que la tubería tiene un diámetro mayor al ala del perfil UPN se agregaron las cuatro platinas mencionadas anteriormente. Las distancias entre estos tubos fueron las pertinentes para asegurar la estabilidad de la prensa en conjunto y la altura de la misma resulta perfecta para que la suma de esta con la altura de todo el sistema de las ruedas nos dé un valor aproximado de 800 milímetros, medida correcta y cómoda para el trabajo a pie que realizarán los trabajadores (Podemos observar la pieza en la figura 31).

Figura 31. Mesa de compactación con especificaciones a grandes rasgos.

Fuente: autor

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Además de agregar todos los agujeros roscados, mecanizados y elementos que servirán para el acople de todos las piezas aseguradas a la mesa de compactación (pulsadores y elementos del sistema eléctrico). Se decidió el uso del electrodo revestido E7018 recomendado para aleaciones de acero al carbono, por presentar excelentes propiedades mecánicas y poderse soldar en toda posición (72 kpsi, más alta que el electrodo E6011 usado para otras de las piezas).

8.2.5. Estructura

Análisis estructural por elementos finitos

Ya que esta pieza sostendrá todas las demás, se procedió a la realización de su modelamiento (ver figura 32) y análisis estructural en el software Ansys Workbench®, determinando el esfuerzo principal máximo, esfuerzo de Von Mises y deformación total. Para de esta manera garantizar que en condiciones normales de operación la estructura soportará los elementos que conforman el ensamble de la máquina.

Los parámetros iniciales utilizados en el estudio por FEM fueron los siguientes:

- Perfiles en acero estructural A-36 de sección cuadrada de 100 milímetros por 100 milímetros y espesor de alma de 4 milímetros.

- Perfiles de acero estructural A-36 de sección circular con diámetro exterior de 89 milímetros, diámetro interior de 78 milímetros (espesor de alma de 5.5 milímetros).

Figura 32. Modelado en Ansys Workbench® de la estructura.

Fuente: autor

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Las cargas asignadas al modelo corresponden al peso total de la prensa calculado por el software especializado Siemens NX® (ver figura 33), el peso del cilindro neumático, la placa compactadora, los reguladores de caudal y la fuerza ejercida por el cilindro en su funcionamiento, para esto se designaron los materiales correspondientes a su diseño y se calculó la fuerza en newtons que ejerce el peso de la misma.

Figura 33. Ventana de propiedades del ensamble de la prensa arrojada por Siemens NX®.

Fuente: autor

Tenemos que las fuerzas aplicadas en distintos puntos de la estructura son:

𝟑𝟐𝟕. 𝟑𝟒 𝒌𝒈 ∗ 𝟗. 𝟖𝟏𝒎

𝒔𝟐= 𝟑 𝟐𝟏𝟏. 𝟐𝟎𝟓𝟒 𝑵 Fuerza ejercida por la masa de la estructura.

𝟏𝟓𝟎 𝒌𝒈 ∗ 𝟗. 𝟖𝟏𝒎

𝒔𝟐 = 𝟏 𝟒𝟕𝟓. 𝟓 𝑵 Fuerza ejercida por el cilindro neumatico.

𝟏𝟎. 𝟓𝟒𝒌𝒈 ∗ 𝟗. 𝟖𝟏𝒎

𝒔𝟐 = 𝟏𝟎𝟒. 𝟎𝟖 𝑵 Fuerza ejercida por la masa del cilindro, la placa

compactadora y los reguladores de caudal.

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Figura 34. Disposición de cargas en el modelo.

Fuente: autor

En la figura 34 podemos observar los puntos de aplicación de las fuerzas, en donde el punto A representa el empotramiento de la base en el estudio estático, La fuerzas B y E representan el peso del cilindro, la placa compactadora y los reguladores de caudal soportado en los ángulos y la estructura, Las fuerzas C y D representan el peso de la máquina y la fuerza ejercida por el cilindro distribuidas en los cuatro apoyos de sección circular (cabe resaltar que aunque no se observa claramente en la figura las fuerzas de los puntos C y D son aplicadas en los 4 apoyos donde la mesa de compactación es sostenida por la estructura, la fuerza E esta siendo aplicada en los 2 ángulos superiores y la fuerza B en los dos angulos inferiores respectivamente).

Posteriormente se realizó el enmallado automático y el cálculo del esfuerzo máximo principal, demostrando un esfuerzo máximo de 5.1709 X 10^7 pascales, menor a los 25 X 10^7 pascales de esfuerzo de fluencia del material, en la figura 35 se observa que los esfuerzos presentados son mayores en la base de la estructura.

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Figura 35. Esfuerzos principales del modelo sometido a cargas.

Fuente: autor

La deformación total máxima de la estructura es de 0.50497 milímetros, observándose una distribución máxima en la parte superior e intermedia en los perfiles de sección cuadrada y los ángulos (ver figura 36).

Figura 36. Deformación total máxima del modelo sometido a cargas.

Fuente: autor

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Finalmente el esfuerzo equivalente de Von Mises es mayor en la parte inferior de la estructura, en donde se empotró la estructura para realizar el estudio, los márgenes para la estructura están a un rango máximo de 3.6098 𝑋107Pa, demostrando de esta manera que el diseño inicial de la distribución estructural no fallará debido a que no supera el límite de fluencia del material que para el acero estructural A-36 es de 250 MPa y de ruptura es de 400 MPa .

Figura 37. Esfuerzo equivalente de Von Mises del modelo sometido a cargas.

Fuente: autor

Se observa en la figura 37 que dichas especificaciones garantizarán que la estructura no fallará en condiciones normales de operación, adicionalmente a esto se realizó una optimización del perfil de las secciones de la estructura garantizando su funcionamiento en estas condiciones, todo esto para que los costos en materiales de la misma no sean mayores.

Después de haber realizado el procedimiento de análisis estructural. Tanto para la columna principal de la prensa como para las vigas que posicionan el cilindro y la mesa de compactación se seleccionó un perfil de acero según la norma ASTM A-36 de sección transversal cuadrada hueca de 100 mmx 100 mm, que además de poseer una forma favorable para su utilización en columnas, facilita el montaje de equipos sobre sus paredes, el montaje de ángulos para ajustar el cilindro y la estabilidad del mismo al apoyarse en el suelo. (La figura 38 muestra la información del perfil). Las dimensiones de la estructura están condicionadas a variables como lo son; las medidas de otras piezas previamente mencionadas, limitaciones de altura, (ya que resulta ser poco práctico diseñar una máquina

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demasiado alta a la cual se le dificulte la realización de mantenimiento, su movilización y aumente su costo) alineaciones del sistema de prensado, resistencia estructural y la seguridad de los trabajadores al momento de su uso. Es por esto que la estructura tiene una altura aproximada de 2 metros, la separación mínima de las piezas cajón con la caja compactadora es de aproximadamente 80 milímetros, (en la posición más alta de la mesa de compactación) espacio suficiente para que las manos de los trabajadores maniobren correctamente, la distancia de la caja compactadora hasta el piso interno del cajón es de 200 milímetros en la posición más baja de la mesa de compactación tal como requiere Mycel Group en su proceso de prensado. Las 4 piezas donde encajarán las patas de la mesa de compactación son perfiles de sección transversal circular hueca ASTM A-500 grado c, diámetro nominal de 3 pulgadas y 5.5 milímetros de calibre a los cuales se les realiza previamente 3 agujeros rectangulares de ¾ de pulgada de alto y ancho con la finalidad de poder subir o bajar la prensa a conveniencia usando pines. También se eligieron 4 ángulos ASTM A-36, de alas iguales de 1 1/2 de pulgada y un calibre de 3/16 de pulgada para poder asegurar el cilindro con 8 tornillos, la estructura también posee los respectivos agujeros para el ajuste de las unidades de mantenimiento y la electroválvula a un costado de la misma en un lugar donde no pueden ser dañados fácilmente, por último e igual que la mesa de compactación todas las piezas serán soldadas con electrodo revestido E7018 (Podemos observar la estructura en las figuras 39 y 40).

Figura 38. Información técnica del perfil Cuadrado seleccionado para las columnas y las vigas de la estructura.

Fuente: autor

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Figura 39. Estructura con especificaciones a grandes rasgos.

Fuente: autor

Figura 40. Lugares donde se aseguraran la unidad de mantenimiento y la electroválvula en la estructura.

Fuente: autor

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8.2.6. Pines elevadores

De igual manera que la estructura se analizó por elementos finitos en Ansys Workbench® el pin de elevación, por tratarse de un elemento crítico debido a la acción de esfuerzo cortante puro que debe soportar. La deformación total de este elemento por la acción del peso y la fuerza de la máquina y el cilindro neumático oscila en un rango máximo de 0.00147 mm, podemos observar que su deformación máxima está en la dirección en donde la carga es soportada por el elemento (ver figura 41).

Figura 41. Deformación total máxima del modelo del pin de elevación sometido a cargas.

Fuente: autor

El esfuerzo máximo equivalente oscila entre los 4.913 8 MPa, muy por debajo del esfuerzo de fluencia del acero ASTM A-36 del que está diseñado (ver figura 42) lo que garantiza que no llegue al esfuerzo de fluencia y no se deforme, además de tener la seguridad que tampoco se romperá.

Figura 42. Esfuerzo equivalente de Von Mises del modelo del pin de elevación sometido a cargas.

Fuente: autor

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Después de haber realizado el procedimiento de análisis estructural y sabiendo que su función es la de detener el avance descendente de la mesa de compactación al encajar en los agujeros destinados para esto presentes en la estructura. (Podemos observar la estructura en las figura 43). Se seleccionó como material final para su diseño una varilla solida de sección cuadrada de 3/4 de pulgada ASTM A36.

Figura 43. Pin elevador y su altura.

Fuente: autor

8.2.7. Guardas mesa de compactación

Son elementos de acero inoxidable AISI 304 calibre 11, láminas dobladas, mecanizadas con todos los agujeros necesarios y con una lámina soldada del mismo material (una en para cada extremo), que encajan perfectamente en cada perfil UPN 120 a los costados de la mesa de compactación con la finalidad de proteger dicha mesa ante los posibles efectos corrosivos del material a compactar o de la acción del ambiente (Podemos observar dicha pieza en la figura 44).

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Figura 44. Guarda con especificaciones a grandes rasgos.

Fuente: autor

Cabe aclarar que son dos guardas una con los agujeros a un costado y la otra en el costado contrario, esto para encajar en ambos lados de la mesa de compactación, además que las láminas agregadas para darle firmeza a la pieza serán soldadas con electrodo E308L-15 especial para acero inoxidable.

8.2.8 Acabados piezas no normalizadas

Es necesario pintar todas las piezas con esmalte sintético a base de aceite como agente anticorrosivo después de su construcción y proteger el acero de la corrosión a la exposición de dicho material al ambiente, posible contacto con agua y el material a compactar.

8.3. PESO DE LA PRENSA

Seleccionados todos los elementos normalizados, diseñados todos los elementos no normalizados y realizado el ensamble de la prensa en Siemens NX® podemos calcular el peso teórico de la prensa, es una ventaja que el software calcule el peso de todos los componentes presentes en el ensamble completo de la máquina y nos arroje el dato (ver figura 45). Al asignar los materiales de fabricación para cada pieza modelada dentro de Siemens NX® tenemos la seguridad que el software calculará correctamente el peso individual y colectivo de cada una de ellas (inclusive las piezas descargadas de las librerías CAD de SMC® tienen su respectivo peso).

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Figura 45. Valor de masa del ensamble arrojado por el software Siemens NX®.

Fuente: autor

Tenemos que el peso teórico de la prensa es de 327.34 kg.

8.4. CANTIDAD DE MATERIAL NECESITADO PARA LA FABRICACIÓN DE LOS ELEMENTOS NO NORMALIZADOS DE LA PRENSA

A continuación encontrará todos los cálculos y apreciaciones tenidas en cuenta para encontrar los valores aproximados de cantidad de material a usar para la fabricación de la prensa

8.4.1. Acero inoxidable AISI 304 calibre 11

A continuación encontrará la gráfica, cálculos y apreciaciones que establecen la cantidad de

acero inoxidable necesitado para la fabricación de los cajones y las guardas

respectivamente.

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Cajones

- Base:

385 mm de longitud = 0.385 m

285 mm de ancho = 0.285 m

- Paredes cortas:

285 mm de ancho = 0.285 m

357.4 mm de altura = 0.3574 m

- Paredes largas:

385 mm de longitud = 0.385 m

350 mm de altura = 0.35 m

- Pestañas:

90 mm de ancho = 0.09 m

285 mm de largo = 0.285 m

Cabe resaltar que se decidió construir 4 unidades de cajón para mantener la rotación del

proceso de prensado y por ende los 12 segundos de tiempo de ciclo.

Guardas mesa de compactación

- Base:

1143.1 mm de longitud = 1.1431 m

80 mm de ancho = 0.08 m

- Paredes cortas:

80 mm de ancho = 0.08 m

60 mm de altura = 0.06 m

- Paredes largas:

1143.1 mm de ancho = 1.1431 m

60 mm de altura = 0.06 m

- Láminas de fijación:

25.4 mm de ancho = 0.0254 m

80 mm de largo = 0.08 m

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Figura 46. Distribución y medidas en milímetros del material necesitado para la

construcción de un cajón y las dos guardas.

Fuente: autor

En la figura 46 puede observarse la distribución de un cajón y las dos guardas en una lámina

de 3 milímetros de grosor. Los elementos ocupan un espacio con un valor de 1279.8

milímetros a lo largo y 1397.5 milímetros a lo alto de material por unidad; es decir, de un

total de 5.12 metros a lo largo y 1397.5 metros a lo alto por las 4 unidades de cajón

respectivamente (colocados uno tras otro a lo largo del material, teniendo en cuenta que

láminas de una medida menor a 1.5 m no son vendidas en el marcado local), Cabe resaltar

que las láminas de fijación de las guardas pueden ser cortadas de cualquier retal de material

al ser elementos pequeños en comparación a las anteriores piezas.

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8.4.2. Acero ASTM A36

A continuación encontrará las gráficas, cálculos y apreciaciones que establecen la cantidad

de acero A36 necesitado para la fabricación de la estructura del cajón, la mesa de

compactación, la estructura y los rodillos respectivamente.

Durante el diseño de la prensa se seleccionaron espesores de 1/8, 1/2, 3/4, y 3/16 de

pulgada de secciones de acero laminado en caliente, además de una barra de sección

circular solida de 17 milímetros de diámetro y 490 milímetros de longitud para cada flecha

(para un total de 9.31 metros de las 19 unidades), Dos trozos de perfil en canal UPN 120, de

3 mm de calibre para la mesa de compactación, con una longitud total de 2.3 metros (es

decir 1140 milímetros cada uno).

Además se necesitan cuatro trozos de una varilla de sección cuadrada solida de lado de 3/4

de pulgada y 0.16 m de longitud para un total de 0.64 m de varilla, para los pines de

elevación y por último se requieren cuatro trozos de ángulo de 1 1/2 de pulgada de longitud

de ala, de alas iguales respectivamente y 194 milímetros de longitud para un total de 0.78

metros.

8.4.2.1. Trozos de ASTM A36 laminado en caliente de 1/8 de pulgada

Estructura cajón

- Pieza 1:

300 mm de longitud = 0.3 m

51 mm de ancho = 0.051 m

- Pieza 2:

51 mm de ancho = 0.051 m

385 mm de largo = 0.385 m

- Pieza 3:

51 mm de ancho = 0.051 m

330 mm de largo = 0.33 m

En la figura 48 puede observarse la distribución en una lámina, de las 64 piezas necesitadas

para la fabricación de las 4 estructuras del cajón y sus dimensiones (16 unidades de la pieza

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1, 16 unidades de la pieza 2 y 32 unidades de la pieza 3) dichas piezas ocupan un espacio

con un valor de 1249 milímetros de longitud y 1003 milímetros de altura.

Figura 47. Distribución y medidas en milímetros del material de 1/2 pulgada de grosor

necesitado.

Fuente: autor

Figura 48. Distribución y medidas en milímetros del material necesitado para la

construcción de las estructuras del cajón.

Fuente: autor

82

8.4.2.2. Trozos de ASTM A36 laminado en caliente de 1/2 de pulgada

Caja compactadora

1 Trozo de 150 milímetros de longitud por 150 milímetros de ancho.

Mesa de compactación

- Pieza 1:

580 mm de longitud = 0.58 m

51 mm de ancho = 0.051 m

- Pieza 2:

85 mm de longitud = 0.085 m

85 mm de ancho = 0.085 m

En la figura 47 puede observarse la distribución en una lámina, de las 8 piezas de 1/2

pulgada de grosor necesitadas para la fabricación de la caja compactadora y la mesa de

compactación y sus dimensiones, dichas piezas ocupan un espacio con un valor de 915

milímetros de longitud y 175 milímetros de altura.

8.4.2.3. Trozos de ASTM A36 laminado en caliente de 3/4 de pulgada

Mesa de compactación

Dos trozos de 1120 milímetros de longitud por 55 milímetros de ancho, es decir 1.12 m x

0.055 m, para un total de espacio necesitado en una lámina de 2.24 m de longitud por 0.115

m de altura.

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8.4.2.4. Trozos de ASTM A36 laminado en caliente de 3/16 de pulgada

Mesa de compactación

Dos trozos de 664 milímetros de longitud por 25.4 milímetros de ancho, es decir 0.664 m x

0.0254 m, para un total de espacio necesitado en una lámina de 0.664 m de longitud por

0.0558 m de altura.

8.4.2.5. Trozos de perfil ASTM A-36 de sección transversal cuadrada hueca de 100

lllllllllllllllx 100 mm y 3 milímetros de calibre

- Pieza 1:

373 mm de longitud = 0.373 mx 2 unidades = 0.75 m

- Pieza 2:

1800 mm de ancho = 1.8 m

- Pieza 3:

600 mm de ancho = 0.6 mx 2 unidades = 1.2 m

- Pieza 4:

880 mm de longitud = 0.88 mx 2 unidades = 1.76 m

- Pieza 5:

191 mm de longitud = 0.191mx 2 unidades = 0.382 m

Sumatoria de longitudes 0.75 m + 1.8 m + 1.2 m + 1.76 m + 0.382 m = 5.9 m

8.4.2.6. Acero SAE 1020

Es necesario una barra de sección circular solida de 3/4 de pulgada de diámetro y 80

milímetros de longitud para cada caja de rodamientos, para un total de 1.52 metros de las

19 unidades totales.

84

8.4.2.7. Acero ASTM A500 grado c

Estructura cajón

Dos trozos de tubo de 1/2 de pulgada de diámetro nominal, 2.5 mm de grosor de pared y

0.2 m de longitud, para un total de 0.4 metros por cada estructura de cajón y 0.4 m x 4

unidades para un total de 1.6 m de tubo (cabe resaltar que se decidió construir 4 unidades

de estructura de cajón para mantener la rotación del proceso de prensado y por ende los

12 segundos de tiempo de ciclo).

Tubo rodillo

Un trozo de tubo de 1 1/2 de pulgada de diámetro nominal, 3 mm de grosor de pared y 363

milímetros de longitud, para un total de 6.9 metros en total para las 19 unidades de rodillo.

Mesa de compactación

Cuatro trozos de tubo de 2 pulgadas de diámetro nominal, 4 mm de grosor de pared y 436

milímetros de longitud, para un total de 1.75 metros en total para las 4 patas.

Estructura

Cuatro trozos de tubo de 3 pulgadas de diámetro nominal, 5.5 mm de grosor de pared y 180

milímetros de longitud, para un total de 0.72 metros en total para los 4 tubos.

8.5. PRECIO ESTIMADO MATERIALES DE FABRICACIÓN DE LA PRENSA

Se realizó la cotización de todos los elementos seleccionados para la fabricación de la prensa a excepción de los elementos no encontrados en el mercado local (se decidió estimar el precio de dichos elementos no comercializados localmente teniendo como base los precios de elementos similares), con la finalidad de establecer un valor bastante cercano al real del costo de todos los materiales de fabricación en pesos colombianos. Las respectivas cotizaciones pueden ser encontradas en el anexo D de este documento.

Los precios de los materiales son:

- Acero inoxidable AISI 304, 2´390 000.00 COP.

- Acero estructural ASTM A36, ya que son necesarios trozos pequeños de láminas de acero y la cotización realizada contiene láminas completas se decidió usar reglas de 3 para encontrar precios aproximados de los respectivos trozos de la siguiente manera:

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Siendo el precio de la lámina completa de 1/2 de calibre de 694 905 COP, con unas dimensiones de 1.22 m por 2.44 m es decir un área de 3 metros cuadrados, tenemos que, el precio aproximado de los 0.915 m por 0.175 m es decir 0.161 m2 de material necesitado, será de 37 091.00 COP respectivamente. Siendo el precio de la lámina completa de 3/4 de calibre de 1´137 050 COP, con unas dimensiones de 1.22 m por 2.44 m es decir un área de 3 metros cuadrados, tenemos que, el precio aproximado de los 1.12 m por 0.115 m es decir 0.1288 m2 de material necesitado, será de 48 820.00 COP respectivamente. Siendo el precio de la lámina completa de 3/16 de calibre de 694 905 COP, con unas dimensiones de 1.22 m por 2.44 m es decir un área de 3 metros cuadrados, tenemos que, el precio aproximado de los 0.664 m por 0.0558 m es decir 0.0370512 m2 de material necesitado, será de 3 065.00 COP respectivamente. También se encontró de que la viga UPN 120 no es una viga comercial en Colombia por lo que se tomará el precio de una viga IPE 120 a manera de aproximación. Por último la sumatoria de los precios para el acero A36 reales y los estimados más el IVA del 19 % es de 2´145 704.47 COP

- Par de ruedas industriales HD Duraflex® con sus respectivos soportes giratorios, 278 888.00 COP.

- Tornillería, 6 300.00 COP.

- Sistema neumático, precio de la cotización por un valor de 2´507 496.00 COP, A esta cifra hay que sumarle 19 metros más de manguera que no está contemplada en dicha cotización y sumarle el IVA del 19 % para un total de 2´507 496.00 COP + 288 762 COP = (2´796 258 COP x 0.19) = 3´327 547.02 COP.

- Sistema eléctrico, la sumatoria de las cotizaciones que componen la totalidad de los elementos (los pulsadores se cotizaron aparte de las demás cosas) es de 215 000 COP + 104 169 COP para un total de 319 169.00 COP.

- Galón de pintura Pintulux 3 en 1, 1 galón color blanco (anticorrosivo), 64 900.00 COP. Precio encontrado en la página de la red <http://www.homecenter.com.co/homecenter-co/product/239267/Pintulux-1-galon-blanco-3-en-1/239267> citado el día 3 de octubre del 2017.

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- Electrodos 6011, 1/8 de pulgada 7 700.00 COP por kilo para un total de 77 000.00 COP de 10 kg. Precio encontrado en la página de la red <http://www.homecenter.com.co/homecenter-co/product/103222/Electrodo-6011-1-8-pulgada-x-1-kilo-BA-6011X1-8/103222> citado el día 3 de octubre del 2017.

- Electrodos 7018, 1/8 de pulgada 8 900 COP por kilo para un total de 44 500.00 COP de 5 kg. Precio encontrado en la página de la red <http://www.homecenter.com.co/homecenter-co/product/103222/Electrodo-6011-1-8-pulgada-x-1-kilo-BA-6011X1-8/103222> citado el día 3 de octubre del 2017.

Para un total de 8´654 008.49 COP

8.6. ANIMACIÓN

Se procedió a la elaboración de la animación usando software especializado desarrollado por Festo Lab Volt® libre para todo público, esto con el fin de mostrar el funcionamiento del sistema neumático seleccionado y la configuración diseñada. Dicha animación realizada en el LVSimPneu® (software bastante gráfico respecto del funcionamiento de todos los elementos del sistema) podemos encontrarla en la página de la red por medio del video con link de YouTube® <https://www.youtube.com/watch?v=YUwvMhj8Hr0&t=34s> citado el 5 de septiembre del 2017.

Figura 49. Imagen extraída del video donde encontramos todos los componentes del sistema en la mesa virtual generada por el software.

Fuente: autor

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Figura 50. Imagen extraída del video donde encontramos el funcionamiento interno de los componentes en su estado de reposo.

Fuente: autor

En la figura 48 se pueden observar todos los componentes de la prensa presentes en la simulación, en la figura 49 podemos ver el funcionamiento interno de la válvula solenoide, el presóstato y el cilindro neumático, como el paso del aire representado en color azul rey dentro de los respectivos elementos, en la figura 50 podemos observar el funcionamiento de dichos componentes al oprimir ambos pulsadores a la vez (la entrada del aire en sentido contrario se ve representado por medio de flechas amarillas).

Figura 51. Imagen extraída del video donde encontramos el funcionamiento interno de los componentes al compactar el material.

Fuente: autor

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Por último en la figura 51 podemos ver el estado del presostato al compactar el material, y como sus componentes internos se posicionan con el fin de enviar la señal de retorno.

Figura 52. Posición del presostato donde al alcanzar la presión programada y tocar la posición 1 retorna el vástago del cilindro.

Fuente: autor

8.7. PLANOS DE FABRICACIÓN Y MONTAJE

Se procedió a la elaboración de los planos usando el software especializado Siemens NX, se encontrarán 12 planos de las piezas no normalizadas en el anexo E de este documento los cuales son:

- Plano 1 de la caja de rodamientos. - Plano 2 del cajón. - Plano 3 de la flecha de los rodillos. - Plano 4 de la caja compactadora. - Plano 5 de la guarda derecha. - Plano 6 de la guarda izquierda. - Plano 7 del pin de elevación. - Plano 8 de la mesa de compactación. - Plano 9 de la estructura del cajón. - Plano 10 del tubo de los rodillos. - Plano 11 de la estructura. - Plano 12 de ensamble.

89

8.8. MANUAL DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO

Se procedió a la realización del respectivo manual de operación y mantenimiento de la prensa. El cual tiene el objetivo de presentar de manera clara y concisa como debe ser operada la máquina para que ni los trabajadores de Mycel Group SAS ni dicho dispositivo resulten dañados de alguna manera ya sea inmediatamente o a largo plazo, además de presentar la forma correcta de realizar mantenimiento a la misma sin resultados negativos. Dicho documento se encuentra en el anexo F de este documento.

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9. CONCLUSIONES

- Se diseñó completamente una prensa para el proceso de compactación de bolsas contenedoras de compostaje sembradas con semilla de champiñón cumpliendo las expectativas del cliente Mycel Group SAS.

- Se cumplió con el desarrollo de todas las etapas de diseño mecánico para la prensa como lo fueron: la recopilación de información bibliográfica sobre dispositivos compactadores, definición y análisis tanto de las fuerzas como de los condicionamientos a los cuales la prensa estará sometida en su funcionamiento, planteamiento de posibles soluciones, desarrollo de la matriz QFD, selección de la alternativa mejor evaluada, selección de elementos normalizados y diseño de elementos no normalizados.

- Se elaboraron los respectivos planos de fabricación y montaje de la prensa diseñada.

- Se utilizó el software licenciado por la Universidad Distrital – Francisco José de Caldas Siemens NX® para el modelamiento de piezas no normalizadas, realización de ensamble del conjunto de las piezas de la prensa y dibujo de planos de fabricación y montaje.

- Se realizó la animación del funcionamiento de la prensa por medio del software de uso libre LVSimPneu®, el cual brinda una interface bastante gráfica y explicita de la validación de dicho funcionamiento.

- Se diseñó la prensa con un peso teórico total de 327.34 kg calculado en Siemens NX®, lo cual supero las expectativas objetivo de un peso de 300 kg presentadas en la sección 6.3.1. “Valore objetivo” de este documento, lo que nos lleva a pensar el replanteamiento de los materiales usados para su construcción.

- Se diseñó la prensa con un precio total estimado de 8´654 008.49 COP, lo que nos dice que no se logró cumplir las expectativas objetivo de un precio de 5´000 000.00 COP presentadas en la sección 6.3.1 “valor objetivo” de este documento, por lo que puede decirse que el uso de acero inoxidable y acero puede disminuirse y así bajar dichos costos, sin embargo no supera el valor de 10`000 000.00 COP limitado por el cliente dentro de la sección 6.1. “Requerimientos del cliente (RC)” de este documento.

91

10. BIBLIOGRAFÍA

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- [5] S. José Ernesto, Royse. Daniel, L. Hermilo. (2007, Enero). Researchgate. [En línea]. Disponible en: https://www.researchgate.net/profile/Jose_Sanchez20/publication/256527519_Cultivo_mercadotecnia_e_inocuidad_alaimenticia_de_Agaricus_bisporus/links/004635271170fae3dd000000/Cultivo-mercadotecnia-e-inocuidad-alaimenticia-de-Agaricus-bisporus.pdf

- [6] T. Germán. (2008, Septiembre 22). Compostando ciencia lab. [En línea]. Disponible en: http://www.compostandociencia.com/2008/09/definicin-de-compostaje-html/

- Robert L. Mott, P.E. Diseño de elementos de máquinas. Cuarta edición. Traducido por Pablo Miguel Guerrero Rosas Ciudad de México. Pearson Educación, 2006, 868 pág.

- P.J.C. Vedder. Cultivo moderno de champiñón. Segunda edición. Traducido por Mundi-

prensa España. S.A. MUNDI-PRENSA Libros, 1996, 369 pág.

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11. ANEXOS

- Anexo A, encuesta para los requerimientos del cliente.

- Anexo B, encuesta para la evaluación competitiva.

- Anexo C, QFD.

- Anexo D, cotizaciones de materiales de fabricación de la prensa.

- Anexo E, planos de fabricación y montaje.

- Anexo F, manual de operación y mantenimiento.