instituto politÉcnico nacional · 2017. 5. 12. · instituto politÉcnico nacional unidad...

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA EN

INGENIERÍA Y TECNOLÓGIAS AVANZADAS

UPIITA

Trabajo Terminal II

“AUTOMATIZACIÓN DEL

PROCESO DE POSCOSECHA DE

LA PAPAYA MARADOL”

Que para obtener el título de

“Ingeniero en MECATRÓNICA”

Presenta:

Gonzalo Esli Delgadillo Franco

Asesores:

M. en C. Ramón Gómez Aguilar

Ing. Emilio N. Brito Martínez

Ing. Mauricio Méndez Martínez

México, D.F. Enero del 2013

AUTOMATIZACION DEL PROCESO DE POSCOSECHA DE LA PAPAYA MARADOL.


DEDICATORIA

El presente trabajo lo dedico de todo corazón, estima, amor, y admiración,

principalmente a mi DIOS, mis padres y mis hermanos quienes en

todo momento me acompañaron a lo largo de mi vida.

Dios te dedico éste trabajo de todo corazón. Te AMO.

Gonzalo D. L. y María A. F. C. los Amo mucho y les dedico con todo mi amor y

admiración dicho trabajo, del cual vieron su comienzo y célebre conclusión.

J. Uriel. D. F. y Jorge A. D. F. con toda mi estima y cariño que siento por ustedes

les dedico este trabajo en el cual fueron importantes para su elaboración.


II


AGRADECIMIENTOS

Mi DIOS te agradezco todas las oportunidades y experiencias que me has dejado

vivir y realizar, así como todas las amistades y relaciones que he

conocido en el trascurso de mi camino Profesional.

Padres… Gracias por todos sus consejos, por todas esas experiencias buenas y malas

donde siempre encontré su ayuda, gracias a Dios por sus vidas, los AMO.

Gracias.

Hermanos muchas gracias por toda su ayuda y apoyo que me

dieron a lo largo de mi carrera Profesional.

Gracias.

Gracias a mis maestros, mis sinodales, mi profesor de materia de

trabajo terminal, mi presidente del jurado, les agradezco por

sus enseñanzas, sus conocimientos y vivencias compartidas,

les agradezco también por la asistencia que me brindaron a

lo largo de la elaboración de éste trabajo y a lo largo de toda

mi carrera profesional.

A todas mis amistades y mi familia en general.

Gracias.

Muchas gracias a todos.


I

INDICE

INDICE DE TABLAS ................................................................................................... II

INDICE DE FIGURAS..................................................................................................III

RESUMEN ................................................................................................................... VI

OBJETIVO GENERAL ............................................................................................... VII

INTRODUCCIÓN ......................................................................................................VIII

Capitulo 1. ANTECEDENTES ................................................................................ - 2 -

1.1. MARCO TERICO..............................................................................................- 2 -

1.2. JUSTIFICACIÓN. ............................................................................................- 5 -

1.3. ESTADO DEL ARTE ........................................................................................- 6 -

Capitulo 2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. ............................................ - 9 -

2.1. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA ........................................................................- 9 -

2.2. PROPUESTA DE SOLUCIÓN............................................................................- 9 -

2.2.1 MÓDULO DE ENTRADA. ............................................................................- 10 -

2.2.2. MÓDULO DE LAVADO-DESINFECTADO-ENCERADO ............................- 10 -

2.2.3. MÓDULO DE SECADO ...............................................................................- 11 -

2.2.4. MÓDULO DE ABRILLANTADO.................................................................- 12 -

2.2.5. SALIDA .......................................................................................................- 13 -

2.3. REQUISITOS QUE DEBE DE CUMPLIR EL PROTOTIPO ..............................- 13 -

Capitulo 3. DESARROLLO DE PROPUESTA .................................................... - 17 -

3.1. PROPUESTA A LA SOLUCIÓN DEL PROBLEMA ........................................- 21 -

3.1.1 PROCESO DE SECADO ................................................................................- 21 -

3.1.1.1 REDES DE AIRE COMPRIMIDO................................................................- 22 -

3.2 CÁLCULO DE LA POTENCIA NECESARIA PARA SECADO MEDIANTE

AIRE COMPRIMIDO (FUJO DE AIRE) .........................................................- 25 -

3.3 COEFICIENTE DE VISCOSIDAD DINÁMICA.................................................- 30 -

3.5.1.4 CÁLCULO DE POTENCIA .........................................................................- 30 -

3.4. TUBERÍA ........................................................................................................- 35 -

3.5. BANDA TRASPORTADORA DE RODILLOS .................................................- 36 -

3.5.1 SISTEMA DE RODILLOS..............................................................................- 36 -

3.5.2. CÁLCULO Y DISEÑO DEL TRASPORTE DEL FRUTO ...............................- 37 -

3.5.3. DIÁMETRO DE RODILLOS Y DISTANCIA ENTRE RODILLOS .................- 38 -

3.5.4 ANÁLISIS DE LAS DIMENSIONES DE LOS RODILLOS .............................- 39 -

3.5.5. ARMAZON DE RODILLOS. ........................................................................- 45 -


II

3.5.6. SELECCIÓN DEL MOTO-REDUCTOR. ......................................................- 48 -

3.5.7 MÓDULO DE ABRILLANTADO Y SALIDA.................................................- 50 -

3.5.7.1. DISEÑO DE LA BANDA TRANSPORTADORA. .....................................- 51 -

Capítulo 4. CÁLCULOS ELÉCTRICOS Y PLANOS DE BODEGA .................. - 56 -

4.1 SELECCIÓN Y CÁLCULO DE CALIBRES....................................................- 56 -

4.2. FACTORES A CONSIDERAR DURANTE EL CÁLCULO DE CALIBRE

MÍNIMO DE CONDUCTORES .......................................................................- 56 -

4.3 DATOS NECESARIOS PARA EL CÁLCULO .................................................- 57 -

4.4 PROCEDIMIENTO GENERAL DEL CÁLCULO .............................................- 57 -

4.5 PLANOS DE BODEGA ...................................................................................- 57 -

4.6 PASOS PARA CÁLCULAR CALIBRES MÍNIMOS ........................................- 58 -

4.7 TABLA DE CÁLCULO DE CALIBRE PARA UN MOTOR DE 1 HP .............. - 59 –

4.8 CONCLUSIONES .......................................................................................... - 60 –

ANEXOS ...............................................................................................................- 62 -

GLOSARIO ............................................................................................................- 83 -

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFÍCAS ......................................................................- 89 -

CIBERGRAFÍA ......................................................................................................- 90 -

LITERATURA CITADA.........................................................................................- 91 -

INDICE DE TABLAS.

Tabla 1. Cantidad de fruto que el sistema debe procesar en determinado tiempo. - 14 -

Tabla 2 Medidas de las papayas............................................................................. - 17 -

Tabla 3 Máximos y mínimos de la papaya. ........................................................... - 18 -

Tabla 4 Prueba de viscosidad................................................................................. - 30 -

Tabla 5 Disposición deseado de la papaya............................................................. - 36 -

Tabla 6 Comparación en espacio............................................................................- 52 -

Tabla 7 Proceso Manual.........................................................................................- 63 -

Tabla 8 Tiempos de secado; Proceso manual.........................................................- 64 -

Tabla 9 Abrillantado y pulido del proceso manual.................................................- 64 -

Tabla 10 Cotización del material (Nylamid).......................................................... - 65 -

Tabla 11 Pruebas de secado....................................................................................- 67 -

Tabla 12 Calibres de conductores...........................................................................- 77 -

Tabla 13 Motores Trifásicos WEG.........................................................................- 79 -


III

INDICE DE FIGURAS.

Figura 1-1 Papaya en diferentes tiempos de maduración ............................................ - 2 -

Figura 1-2 Proceso 3 en 1 ( lavado, desinfeccion y encerado) sumergiendo al fruto en

su totalidad .................................................................................................- 3 -

Figura 1-3 Proceso de pulido ...................................................................................... - 4 -

Figura 1-4 Frutos con excelente presentación, después del proceso de poscosecha ...- 4 -

Figura 2-1 Entrada del producto al sistema ...............................................................- 10 -

Figura 2-2 Efecto requerido y propuesta para el lavado ............................................ - 11 -

Figura 2-3 Efecto requerido para el secado ............................................................... - 12 -

Figura 2-4 Rodillos de cerdas para el pulido ............................................................. - 12 -

Figura 3-1 Diagrama a bloques del proceso .............................................................. - 18 -

Figura 3-2 Acomodo del fruto ................................................................................... - 19 -

Figura 3-3 Configuración de una red de aire comprimido abierta ............................. - 23 -

Figura 3-4 Dirección de flujo para una red cerrada para una demanda específica .... - 24 -

Figura 3-5 Configuración típica de una red de aire comprimido cerrada .................. - 24 -

Figura 3-6 Compresor de aire con transmisión de potencia por banda ..................... - 25 -

Figura 3-7 Consideración de la resistencia del líquido a ser deformado ................... - 26 -

Figura 3-8 Sentido del aire de flujo del aire en la parte frontal de la papaya ............ - 26 -

Figura 3-9 Se toma a la papaya como un cilindro ..................................................... - 27 -

Figura 3-10 Forma correcta para que el fluido haga contacto con el cilindro ........... - 27 -

Figura 3-11 Corte de la sección transversal del cilindro ........................................... - 27 -

Figura 3-12 Gráfica obtenida para fuerza de razonamiento ...................................... - 29 -

Figura 3-13 Gráfica obtenida del cálculo de potencia ............................................... - 32 -

Figura 3-14 Red de aire con la tubería principal y la tubería secundaria ..................- 33 -

Figura 3-15 Red de aire con derivaciones de la tubería secundaria ..........................- 34 -

Figura 3-16 Ranura en la tuberìa ...............................................................................- 35 -

Figura 3-17 Fruto colocado sobre los rodillos ........................................................... - 37 -

Figura 3-18 Dimensiones de los rodillos ................................................................... - 38 -

Figura 3-19 Dimensiones de los rodillos ................................................................... - 39 -

Figura 3-20 Colocaciòn del fruto en hileras de 3 papayas......................................... - 39 -

Figura 3-21 Diagrama de analisis de rodillos ( los ovalos con la F's representan las

papayas) .....................................................................................................................- 40 -

Figura 3-22 Diagrama original del analisis ............................................................... - 41 -


IV

Figura 3-23 Diagrama de "V" y "M" ......................................................................... - 42 -

Figura 3-24 Disposiciòn de las papayas en el modulo de secado .............................. - 44 -

Figura 3-25 Dimensiones del rodillo ......................................................................... - 45 -

Figura 3-26 Armazòn para rodillos............................................................................ - 45 -

Figura 3-27 Análisis utilizando el software de MDSodid ......................................... - 46 -

Figura 3-28 Fuerza cortante y momento flexionante................................................. - 47 -

Figura 3-29 Disposición de los rodillos con catarinas en el bastidor ........................ - 48 -

Figura 3-30 Bandas .................................................................................................... - 50 -

Figura 3-31 Ejemplos de rodillos con cerdas ............................................................ - 51 -

Figura 3-32 Banda sanitaria ...................................................................................... - 51 –

Figura A. .................................................................................................................... - 68 -

Figura B. .................................................................................................................... - 70 -

Figura C ..................................................................................................................... - 72 -

Figura D. .................................................................................................................... - 73 -

Figura E. .................................................................................................................... - 74 -

Figura F...................................................................................................................... - 74 -

Figura G. .................................................................................................................... - 76 -


V


VI

RESUMEN

El trabajo que se plantea consiste en analizar la propuesta para automatizar el proceso de

poscosecha de la papaya maradol, el cual conlleva en lavar-desinfectar-encerar, secar y

abrillantar el fruto, ésto es para evitar que el fruto se contamine de alguna plaga u hongo que

lo lleve a su pudrición y desecho.

Se plantean diversas ideas para resolver el problema de automatización, las que debido a su

elevado costo económico para su implementación, se descartan mediante un análisis

deductivo que nos permite encontrar la propuesta más eficiente y económica que garantice el

buen funcionamiento de una máquina que integre los diferentes procesos antes referidos, a

través de los cuales pasará el fruto, y que se encuentra precisamente detallado en éste trabajo,

es decir, el módulo de secado.

El proceso del secado para la papaya es considerado como el más crítico para su

implementación, ya que de éste dependen los datos primordiales para el desarrollo del

dispositivo mecatrónico, como lo son: la velocidad lineal, la forma de trasportar al producto

para su secado total y las dimensiones entre otras. Por lo que consecuentemente el proyecto a

analizar, contiene la propuesta documentada que se enfocará específicamente a este módulo.

En el proceso de lavado, desinfección, y encerado bastará sólo con el contacto directo a la

solución química diluida en agua, en el de abrillantado se utilizarán rodillos con cerdas,

suaves y delgadas que no maltraten al fruto. Tanto la entrada como la salida se contemplan

manualmente.


VII

OBJETIVO GENERAL.

Llevar a cabo el análisis de la automatización del proceso de secado en la poscosecha

de la papaya maradol.

OBJETIVOS PARTICULARES.

Analizar el módulo de transporte para el proceso de secado en la poscosecha de

la papaya maradol.

Bosquejar el diseño del módulo.

Considerar los beneficios de la propuesta del sistema.

Estudiar la mejor propuesta para el proceso de poscosecha.


VIII

INTRODUCCION.

El uso de trabajadores entrenados para llevar a cabo el proceso de poscosecha de frutas y

verduras es universal, ya que la agudeza del ojo humano, así como la destreza de las manos

humanas, no han sido igualadas para éste trabajo por una máquina. Sin embargo, la eficacia

del trabajo depende más que solo de la competencia de los trabajadores.

Por otra parte; cuando el proceso ser realiza manualmente el consumo de líquido para lavar el

fruto y el tiempo para realizar la poscosecha resulta costoso. En la actualidad los sistemas que

en su funcionamiento requieren del uso de agua como recurso fundamental, deben de contar

con un sistema de reutilización con el fin de preservar el medio ambiente que hoy por hoy se

encuentra cada vez más deteriorado.

Debido a lo anterior se presenta la importancia de crear una máquina que agilice los procesos

de poscosecha de la papaya maradol, la cual representaría una importante ventaja para el

empresario y empleados, mejorando su productividad, reduciendo tiempos y así mismo

disminuyendo costos.

Hoy en día, la ingeniería desarrolla integraciones automáticas, mejorando procesos tanto en su

velocidad como en su ejecución dando así solución a diversos problemas. La rama de la

automatización de procesos se caracteriza como la guía que marca el rumbo de la industria en

los países desarrollados, así como la repercusión que tiene ésta en el sector económico y

social; de ahí la importancia de la generación de tecnología en el país, ya que actualmente

México es un país dependiente en gran medida de la tecnología extranjera, lo cual no permite

un crecimiento considerable en la economía interna.


IX


- 1 -

CÁPITULO 1

“¿Quieres ser un héroe? No te contentes con

ver hacer proezas a los demás o ignorar lo que

ocurre a tu alrededor. Actúa. Quienes actúan

desean ardientemente cumplir sus propósitos,

avanzar, servir a sus semejantes, ser los

mejores y cambiar su mundo.”

Glenn Van Ekeren.


- 2 -

Capitulo 1. ANTECEDENTES.

1.1. MARCO TEORICO.

La papaya maradol es un fruto de pulpa de color amarillo y algunas veces rojizo, es

digestiva y se consume sin su cáscara y sin semillas (fig.1-1). El fruto verde inmaduro de la

papaya puede ser consumido en ensaladas y estofados. Posee una cantidad relativamente alta

de pectina, la cual puede ser usada para preparar mermeladas.

Pudiendo pesar hasta 9 Kg, en la mayoría de los casos, las papayas más pequeñas no suelen

pesar más de 500 o 600 g, especialmente en una variedad de cultivo de plantas enanas, muy

productivas y destinadas generalmente a la exportación por su mayor duración después de la

cosecha y antes de su consumo. La talla de los frutos disminuye en función de la edad de la

planta y en general los árboles, solo ramifican si sus troncos son heridos.

Figura 1-1 Papaya en diferentes tiempos de maduración (Ver Cabergrafía [5])


- 3 -

La producción de la papaya maradol, por su alto valor por hectárea en co mparación con

otros productos tradicionales como el maíz, tiene un gran futuro en México. La estrategia

apunta a incrementar este tipo de cultivos en la geografía nacional, a partir de cuatro Estados

de la república mexicana que son considerados como la ra íz: Quintana Roo, Nayarit, Oaxaca

y Yucatán, debido a que existe un gran interés por parte de los productores y de los

gobiernos en apoyar este tipo de cultivo y cosechas. (Ver Cibergrafía [1])

La papaya siempre ha sido del agrado de la gente, pero la variedad maradol en años

recientes ha ido adquiriendo mayor popularidad entre los consumidores.

El proceso de poscosecha es muy laborioso ya que la papaya requiere ser manejada con

extremo cuidado, esto es, porque el fruto se daña con gran facilidad debido a su naturaleza.

Esto significa un problema para las empresas encargadas de su procesamiento y distribución,

ya que en la mayoría lo hacen de forma manual. Por lo general el proceso de poscosecha está

conformado por una serie de etapas (Ver Cibergrafía [4]) que regularmente son:

Lavado y desinfección: Teniendo como principal propósito eliminar tierra, basura,

polvo y residuos de fungicidas (fig. 1-2), en la mayoría de las frutas se emplea

enjuague con agua limpia aplicada a presión con aspersores. En algunos casos se

deposita la fruta en tanques de remojo con detergentes y desinfectantes para llevar a

cabo el proceso. Algunas otras veces, solo la limpian con agua y se eliminan los

residuos vegetales, pero esto no garantiza que su superficie quede libre de agentes

contaminantes que están adheridos y que repercutan en la calidad del producto. (Ver

Cibergrafía [12])

Encerado: Al aplicar una fina película de cera a la fruta se le da una mejor

presentación (fig. 1-2).

Figura 1-2. Proceso 3 en 1 (lavado, desinfectado y encerado) sumergiendo al fruto en su totalidad. (Ver Cabergrafía [5])


- 4 -

Secado: El principal objetivo de esta actividad es evitar las mermas (pudriciones) de

la fruta. En climas cálidos y secos el agua se evapora rápidamente sin ayuda de

medios especiales.

Pulido: Después de haber lavado y aplicado cera en la superficie del fruto y secado

en su totalidad, éste pasa por un procedimiento de frotación, el cual produce un

ligero brillo que mejora la apariencia del producto. Manualmente esto se realiza con

el uso de franelas, pero en la industria se emplean cepillos rotatorios de fibra

sintética que hacen más eficiente el proceso, (fig. 1-3) .

Figura 1-3. Proceso de pulido

Figura 1-4. Frutos con excelente presentación, después del proceso de poscosecha.


- 5 -

1.2. JUSTIFICACIÓN.

La papaya maradol, aunque representa un producto rentable para produc ir y con diversas

aplicaciones, como por ejemplo, la papaína con poder anti- inflamatorio es utilizada en disciplinas como la farmacéutica y la cosmética. No recibe valor agregado de forma

importante, es decir, el sector existente consiste tan sólo en la cosecha, distribución y consumo directo. (Ver Cibergrafía [8])

Debido al gran crecimiento demográfico es necesario satisfacer las necesidades básicas como lo es la alimentación. En la mayoría de los alimentos derivados del campo, después de

su cosecha es necesario pasar por una serie de procesos, entre los cuales está la limpieza y desinfección para su posterior distribución y consumo. (Ver Cibergrafía [7])

Actualmente en la industria alimenticia existe una considerable demanda en cuanto a sistemas que satisfagan las necesidades con respecto a la limpieza de frutas y vegetales.

Debido a que en la mayoría de las ocasiones, la limpieza y desinfección se realizan de manera manual, origina una gran pérdida de tiempo y en la mayoría de los casos, el proceso resulta ser poco favorable ya que no se tiene la suficiente conciencia hacia la preservación

de la naturaleza, desperdiciando y ensuciando considerables volúmenes de agua.

Actualmente la forma más sencilla de llevar a cabo el proceso de poscosecha de la papaya se realiza a mano, siendo este un proceso demasiado lento y uno de los pocos usados en nuestro país.

Con el fin de agilizar la poscosecha de dichos productos, es posible satisfacer esta demanda

con la implementación de tecnología que en su mayoría es de procedencia extranjera la cual resulta ser de costos elevados y fuera del alcance de muchos productores. Esto debido a que en México existe una escasa inclinación hacia esta área del sector industrial (producción y

distribución de la papaya).

Para poder ofertar al consumidor final el producto que demanda, es necesario que dicho producto cuente con requerimientos que lo lleven a una buena presentación sin daños ni defectos. (Ver Cibergrafía [10])

A partir de la primera década del siglo XXI, en los procesos automáticos de poscosecha de

diferentes áreas se han producido una serie de mejoras, reduciendo considerablemente el tiempo que se emplea en la limpieza y desinfección. Por lo cual se hace mención en este documento el análisis del proceso; haciendo una propuesta de mejora que significa olvidar el

proceso manual y nos lleva a implementar un sistema que sea capaz de automatizar dichas actividades, no olvidando que en estos tiempos lo más importante es la conservación del

medio ambiente, por lo que resulta a su vez un dispositivo ecológico que gradualmente contribuye al ahorro de energía.


- 6 -

1.3. ESTADO DEL ARTE

Actualmente existe una gran variedad de sistemas automatizados alrededor del mundo en

materia de lavado y desinfección de frutas y vegetales para necesidades específicas acorde al

tamaño de la industria que lo requiera, como lo son:

[1] Prototipo digital de una máquina de tratamiento por aspersión para mango de

exportación. Diseño de una máquina por tratamiento mediante aspersión para mangos para

eliminar los huevos de mosca de la fruta en su etapa maduro-verdosa.

Universidad austral de Chile. Valdivia-Chile (2008)

[2] Tecnología del manejo poscosecha de la papaya para el mercado fresco. Estudio del

manejo poscosecha del cultivo de la papaya (Carica papaya) a escala internacional y

nacional.

Universidad Central “Martha Abreu” de Las Villas, Santa Clara, Cuba. (2006)

[3] Evaluación de los sistemas de manejo tradicional de papaya maradol (Carica

papaya). Diseño de un empaque para la protección de la calidad de papaya maradol,

determinación de los puntos críticos de lesión durante el manejo postcosecha de papaya.

Universidad Nacional de Colombia. Colombia. (2008)

[4] Calidad en la poscosecha de la papaya carica (maradol). Recomendaciones para

Mantener la Calidad Poscosecha. Adel A. Kader Department of Phonology.

Universidad de California, CA, USA. (2005)

[5]Efecto de la cera sobre la maduración de poscosecha en papaya. Efectos del uso de

ceras comestibles sobre la maduración poscosecha en papaya.

VIII Congreso de Horticultura. Manzanillo, Colina. México

http://infocedar.isch.edu.cu/Bliblioteca%20Digital%20Portable/Salas/Sala%20de%20Tecnolog%C3%ADa%20Agropecuaria%201/Cultivos/Papaya/A-129.htm


- 7 -


- 8 -

CÁPITULO 2

“La educación facilita dirigir a los

individuos, pero dificulta arrastrarlos;

facilita gobernarlos, pero vuelve imposible

esclavizarlos.”

Henry P. Brougham.


- 9 -

Capitulo 2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.

2.1. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA

Se llevó a cabo una entrevista directa con los distribuidores de dicho fruto en la central de

abastos de la ciudad de México Distrito Federal, quienes reciben diariamente un promedio

de 30 toneladas de papaya maradol, mismas que en teoría tienen que lavar, desinfectar, secar

y abrillantar con la finalidad de dar una mejor presentación, pero más aun, para proteger al

fruto de hongos que pueden ocasionar una pérdida significativa del producto.

La distribuidora padece una pérdida promedio entre el 12% al 15% de las 30 toneladas que

recibe, lo que equivale a una pérdida diaria aproximada de 3.6 toneladas en promedio,

debido a la aparición de ciertos hongos que se desarrollan durante la maduración. (Ver

Cibergrafía [9])

Actualmente los distribuidores realizan las operaciones de lavado, desinfectado, secado y

abrillantado del producto de forma artesanal (a mano), en donde se requiere un aproximado

de 30 empleados repartidos en dos turnos de 8 horas cada uno. Una de las principales

problemáticas se presenta cuando los empleados faltan ocasionando alargar el proceso,

terminando hasta altas horas de la madrugada. Cabe mencionar que en este mismo tiempo

las papayas se envuelven en papel y se llevan a un almacén en donde después de cierto

tiempo logran su maduración para posteriormente ponerlas en venta.

2.2. PROPUESTA DE SOLUCIÓN.

Por su cuidado extremo y la extensión de los territorios donde se cultiva, la producción de la

papaya maradol es muy absorbente en cuanto a mano de obra para cada uno de los procesos.

Por ello la necesidad de elaborar un sistema capaz de automatizar el proceso de poscosecha

de dicho fruto es primordial.

En una primera instancia, el sistema estará constituido por los módulos que corresponden a

las siguientes fases: entrada, lavado-desinfectado-encerado, secado, pulido o abrillantado y

salida, pretendiendo el proceso total de las 30 toneladas en estos diferentes módulos en una

jornada laboral de 8 horas, lo que reduce en un 50% el tiempo, trabajo y costos que

normalmente conlleva el procesar las 30 toneladas.


- 10 -

2.2.1 MÓDULO DE ENTRADA.

Tomando en cuenta la naturaleza del fruto y su alto grado de delicadeza, exige un gran

cuidado para su tratamiento. La entrada del producto será de forma manual como se observa

en la siguiente imagen (figura 2-1).

2.2.2. MÓDULO DE LAVADO-DESINFECTADO-ENCERADO.

Después de que el fruto es colocado en la entrada, éste será transportado al módulo que

corresponde al lavado-desinfectado-encerado, donde se le aplicará una solución compuesta

por agua, emulsión de cera de carnauba y fungicidas. Se hace mención que para que al

producto se le consideré limpio, desinfectado y encerado, sólo basta que la solución tenga

contacto directo con el fruto, por lo cual, no es necesario que sea frotado o tallado. Es por

esta razón que se piensa que la aplicación de esta solución se realizará por medio de

inmersión ó aspersión. (Ver Cibergrafía [11])

Al realizarse por inmersión se pretende colocar un contenedor (tina) de lavado en el paso de

una trasportadora, en la cual se introducirá al fruto hasta un cierto nivel, ya que si se

introduce por completo este tiende flotar. Los parámetros a considerar son los niveles de la

solución que debe mantener el contenedor, así como la velocidad del trasportador.

Para tener un nivel óptimo de la solución a utilizar, se pretende implementar una serie de

sensores de nivel conectados a un PLC que a su vez se conectará a un ordenador.

Figura 2-1 Entrada del producto al sistema.


- 11 -

Otra propuesta al módulo de lavado es utilizando el método de aspersión, en el cual se

considera utilizar un tanque contenedor de la solución, (fig. 2-2).

En conclusión, el proceso de lavado es la entrada del sistema que será manual, depositando

los frutos en un contenedor grande para que a su vez el trabajador coloque el fruto en el

trasportador del segundo módulo para su secado.

2.2.3. MÓDULO DE SECADO.

El módulo de secado representa la etapa más crítica del sistema, ya que del tiempo que dure

el proceso a su cargo dependerán los cálculos de la velocidad de l trasportador, así como el

cálculo de las dimensiones que tendrá en conjunto todo el sistema.

Para el módulo de secado se requiere que dicho proceso se realice de manera efectiva y

rápida con el fin de reducir al máximo el tiempo que se toma en este proceso; y para lograrlo

tentativamente se proponen diferentes métodos de secado, por lo cual se pretende

implementar una cámara la cual podría estar compuesta por ventiladores, luz ultravioleta, luz

convencional, resistencias eléctricas ó luz xenón.

Una de las maneras más prudentes de realizar este proceso con mayor rapidez es

combinando dos o más métodos de secado, un ejemplo podría ser el empleo de luz

ultravioleta en conjunto con ventiladores. Para todo esto se realizaron pruebas y de acuerdo

a los resultados obtenidos de sus respectivos análisis se tomó la mejor opción, (fig. 2-3).

Figura 2-2 Efecto requerido y propuesto para el lavado.


- 12 -

2.2.4. MÓDULO DE ABRILLANTADO.

Para lograr la finalidad de este módulo, se tiene que hacer pasar al fruto por una cámara en

donde se pretende que al salir éste adquiera una mejor apariencia para que tenga una

presentación sobresaliente ante el consumidor final.

Una posible solución que se puede dar para este proceso es utilizar rodillos giratorios con

cerdas, situándolos en la parte superior de lo que pretende ser la cámara de abrillantado, y

así lograr que cuando el fruto entre a dicha cámara y pase por debajo de los rodillos éstos

sean frotados para lograr un buen abrillantado. El tipo de cerdas están directamente

relacionadas a los materiales con las que están constituidas. En el mercado existen cuando

menos dos tipos de cerdas para grado alimenticio, el primer tipo de cerdas está constituido

de nylon que son usadas para quitar restos de polvo y partículas de las frutas, y a su vez

también darle una apariencia más limpia. El segundo tipo de rodillos es con cerdas base de

propileno, este tipo de rodillos son usados también en la industria alimenticia para dar brillo

a fruta con corteza dura como las manzanas y peras.

Figura 2-3 Efecto requerido para el secado.

Figura 2-4 Rodillos de cerdas para el pulido.


- 13 -

En algunas versiones de rodillos giratorios viene incorporado un sistema de trasmisión de

potencia a 24 VDC que requieren menos mantenimiento que algunos motores de corriente

alterna. En cuanto a la estructura de este módulo se utilizará PTR ya que su precio resulta

ser bajo en comparación con algunos perfiles tales como lo son el de canal, entre otros.

2.2.5. SALIDA

Al momento en el que el fruto llegue a este módulo, éste ya debe de estar abrillantado y casi

listo para ofertarlo .Se retirará de forma manual, ya que después de estos procedimientos el

fruto será envuelto y colocado en almacenes, en donde después de cierto tiempo logrará su

maduración para posteriormente ser ofertados ante el consumidor final.

2.3. REQUISITOS QUE DEBE DE CUMPLIR EL PROTOTIPO.

A continuación se presentan requerimientos a considerar, con los que se trabajará para lograr

la finalidad del sistema:

Procesar 30 toneladas de papaya en una jornada laboral.

La jornada de trabajo consta de 8 horas,

Se tiene un peso promedio de la papaya de 1.5 Kg.

En lo posible, lograr que el sistema sea modular.

Que el mantenimiento del prototipo sea mínimo.

Que sea operable con un mínimo de usuarios.

De acuerdo a esto se procede a verificar los requisitos del sistema.

Se observa que se tienen 30 toneladas equivalentes a 30 000 Kg de lo cual se deduce:

Donde N es el número aproximado de papayas equivalente a 30 toneladas.


- 14 -

Sabiendo que se tiene un turno de 8 horas, para dicho trabajo sólo se considerarán las 4

primeras horas para garantizar el procesamiento de las 30 toneladas de papayas. Teniendo en

cuenta que las otras 4 horas se emplean en los tiempos muertos del trabajador, incluyendo su

hora de comida.

De acuerdo a lo mencionado anteriormente y al número de papayas que se encuentran en 30

toneladas y tomando en consideración que esta cantidad de papayas tienen que pasar por los

diferentes procesos, se llega a la tabla 1.

Unidades de papaya Tiempo

20 0000 4 horas 5 000 60 min

83.333 60 s 1.38 1 s

Tabla 1 . Cantidad de fruto que el sistema debe procesar en determinado tiempo.

La tabla 1 muestra las cantidades de fruto que se deben procesar en un determinado tiempo,

este dato será de gran importancia para poder dar solución a la implementación del sistema.


- 15 -


- 16 -

CAPITULO 3

“El futuro tiene varios nombres: para los

débiles es lo imposible, para los creyentes

lo desconocido y para los osados y sagaces

lo ideal.”

Víctor Hugo.

“Los 12 principios del carácter;

1. Honestidad, 2. Discernimiento,

3. Compasión, 4. Gratitud,

5. Paciencia, 6. Disciplina,

7. Fortaleza, 8. Perseverancia,

9. Humor, 10. Humildad,

11. Generosidad y 12. Respeto.”

Kathrin B. Johnson.


- 17 -

Capitulo 3. DESARROLLO DE PROPUESTA.

Para poder tener una solución concreta es necesario conocer como se realizan las tareas de

forma manual, por lo que se procede a ejecutar un par de pruebas. (Anexo 1)

Se toman papayas consideradas como las más grandes que pudieran llegar a ser, así como

también de las más pequeñas y otras indistintas, de las cueles se obtuvieron las siguientes

medidas (Tabla 2):

Papaya Ancho (cm) Largo (cm)

1 19 30

2 25 35

3 16 21

4 10 22

5 10 25

6 14 18

7 13 21

8 13 24

9 10 25

10 14 22

11 13 27

12 12 21

13 12 23

Tabla 2 Medidas de las papayas.

Al momento de realizar las mediciones de la tabla anterior, se observa que el tamaño de las

papaya no es uniforme (lo cual es un punto muy importante que se debe de tener presente ),

es por esto que se tomarán las medidas máximas así como también las mínimas, y datos a

considerar para el diseño del sistema. De lo cual se observa la siguiente Tabla 3:


- 18 -

Ancho (cm) Largo(cm)

Máximo 25 35

Mínimo 10 18

Tabla 3 Máximos y mínimos de la papaya.

A lo largo del presente estudio del sistema de poscosecha, se toman en cuenta múltiples

propuestas, las cuales se analizan y a su vez, sí así lo requiere se procede a modificar

siempre con la idea de encontrar la mejor solución.

Fig. 3-1Diagrama a bloques del proceso

Para determinar las dimensiones del sistema se tomaran en consideración los datos que con

anterioridad se han recabado: dimensiones del fruto, peso, así como la cantidad que se

espera recibir a la salida a cierto tiempo, con el objetivo de procesar 30 toneladas diarias.

Para el desarrollo del proyecto, el módulo de secado es considerado como la parte más

crítica que se presenta en el sistema, esto debido al tiempo que el fruto tarda en secar

después de haber estado en contacto con la solución. Al asistir a bodegas y observar cómo se

realiza el proceso de poscosecha de forma manual (ver anexo 1), se pudo medir el tiempo

que le toma al fruto en secar expuesto solo al ambiente, de lo cual se cronometro un tiempo

promedio de 7.14 minutos por cada fruto.


- 19 -

De acuerdo al tiempo cronometrado se procede a realizar diversos experimentos (ver anexo

3) en donde se logra reducir este tiempo a un aproximado de 1 minuto.

Teniendo en cuenta que el módulo de secado representa la parte más crítica, se decide

realizar más a fondo su análisis y estudio puesto que es muy importante partir de éste punto

para diseñar cualquier sistema de esta rama industrial.

Tomando los datos ya expresados, se considera el tamaño que puede tener el módulo de

secado teniendo en cuenta que la cantidad de frutos por minuto debe de ser de un

aproximado de 84 y que debe de permanecer dentro de este módulo un tiempo mínimo de 1

minuto.

Se propone acomodar al fruto en forma de matriz de 5 x 20 como se muestra en la siguiente

imagen (figura 3-2) al acomodar de esta forma al fruto se tiene un total de 100 papayas.

Módulo de secado

Figura 3-2 Acomodo del fruto

De acuerdo a las dimensiones máximas que presenta la papaya para un caso ideal, se

procede a calcular la dimensión que podría tener el módulo de secado de lo cual se obtiene:

Datos de la papaya:

Largo máximo: 35 cm

Ancho máximo: 25 cm

Se considera dejar un espacio entre papayas de 10 cm. Lo que significa que el espacio total

ocupado por cada papaya será aproximado a 35 cm.


- 20 -

Si a este resultado lo multiplicamos por las 20 papayas se obtendrá el largo L de lo que será

el módulo de secado.

L = (35 cm) (20) = 700 cm = 7m

De igual manera se realiza el mismo procedimiento para calcular el ancho h del módulo, (se

considera dejar un espacio entre papayas de 5 cm).

El fruto ocupa 35 cm por lo que se obtiene lo siguiente:

h = (35 cm) + (5cm) = 40cm.

Se colocarán 5 papayas, por lo que se obtiene el ancho A correspondiente al módulo, con la

siguiente operación:

A = (40cm) (5) = 200 cm. = 2m. (Ancho del módulo).

La certeza de secar 100 papayas por minuto, alcanza la meta al objetivo planteado de

obtener 84 papayas por minuto, para así garantizar el proceso total de las 30 toneladas.

Por lo que con dicha hipótesis se procede a calcular la velocidad lineal de la transportadora,

que a continuación se desarrolla:

Se propone obtener la cantidad de 100 papayas por minuto, así mismo, se toma la

consideración de que el fruto debe permanecer dentro del módulo de secado, un

mínimo de un minuto, luego entonces, tomando en cuenta la formula de velocidad,

se tiene que:

(1)

Donde

d = distancia que representan las 100 papayas en la transportadora de 7m.

t = tiempo necesario de 60 s.

Como se puede ver en (1) la velocidad necesaria para cumplir con el propósito es de 11.66

cm/s, de acuerdo a esta velocidad se deduce que el tiempo en el que se procesará una hilera

de 5 papayas esta dado por:


- 21 -

20 hileras que tendrán que pasar en 60 segundos. Se llega a la ecuación (2) la cual nos

indica el tiempo t1 en el que se obtendrá una hilera de papayas.

(2)

Ahora tomando el número de papayas por hilera que son 5 y el tiempo (2) de 3 segundos que

corresponde al tiempo en la que una hilera tarda en salir del sistema, se llega a la ecuación

(3), donde n nos indica el número de papayas que se procesarán por segundo.

(3)

De acuerdo a la ecuación (3) se deduce que se obtendrá a la salida la cantidad de 1.666

papayas por segundo, con lo cual se asegura cumplir con el propósito de las 30 toneladas ya

que datos previos muestran que se debe asegurar una salida de 1.3888 papayas por segundo.

Tomando en cuenta el dato obtenido, respecto a la velocidad lineal del módulo de secado, se

considera que para el módulo de entrada, lavado, encerado, desinfectado y secado debe de ir

integrado y sincronizado a una misma velocidad, pero para el módulo de pulido y salida, la

velocidad será mayor, al igual que las dimensiones del trasportador, esto para evitar

cualquier cuello de botella en el proceso.

Resumiendo el análisis del proyecto hasta este punto, se propone las siguientes dimensiones

para la implementación del sistema.

• 7 metros de longitud para el transportador del módulo de secado

• 2 metros de ancho del trasportador del módulo de secado

• 2 metros de ancho del trasportador del módulo de pulido

De acuerdo a lo expuesto y considerando las grandes dimensiones del sistema, se realizan

modificaciones y reajustes a los cálculos obtenidos.

3.1. PROPUESTA A LA SOLUCIÓN DEL PROBLEMA.

3.1.1 PROCESO DE SECADO

En este módulo se pretende secar las papayas que provienen del proceso de lavado mediante

una corriente de aire generada por: sopladores, ventiladores o en su defecto aire comprimido

trasportado por tuberías.


- 22 -

3.1.1.1 REDES DE AIRE COMPRIMIDO.

Para diseñar una red de aire comprimido se deben tener en cuenta las siguientes

consideraciones variables (Ver Cibergrafía [3]):

Presión: Se debe estimar la presión a la cual se desea trabajar para establecer el

funcionamiento del compresor y de la red. Generalmente una red industrial de aire

comprimido tiene presiones de 6 y 7 bar.

Pérdida de presión: Los componentes de una red de aire comprimido como codos,

T’s, filtros, trampas, cambios de sección, unidades de mantenimiento, y otras se

oponen al flujo generando pérdidas de presión. Garantizar que las pérdidas estén en

los límites permisibles es una labor esencial del diseño.

Velocidad de circulación: Esta velocidad debe controlarse puesto que su aumento

produce mayores pérdidas de presión.

Todo movimiento de un fluido por una tubería produce una pérdida de presión debido a su

rugosidad y diámetro asociado. La selección de los diámetros de las tuberías de una red de

aire se determina según los principios de la mecánica de fluidos. En general la tubería de una

red no necesita mantenimiento fuera de la corrección de fugas que se producen

frecuentemente en las conexiones. En caso que la tubería presente obstrucción por material

partículado debe limpiarse o reemplazarse.

Para que la utilización del aire comprimido resulte industrialmente económica, debe

cumplirse ciertas condiciones, fundamentalmente como evitar las fugas de aire y las caídas

de presión en todo lo largo del circuito. Así pues, después de haber producido y tratado

convenientemente el aire comprimido, hay que distribuirlo de tal manera que llegue a todos

y cada uno de los puntos de consumo; hablamos pues de optimizar recursos y por

consiguiente de ahorro de energía.

Configuraciones de redes de aire

Existen diferentes tipos de configuraciones de redes de aire comprimido, se enuncian los

más importantes (Ver Cibergrafía [2]):

Red de aire comprimido Abierta : Se constituye por una sola línea principal de la cual

se desprenden las secundarias y las de servicio. La poca inversión inicial necesaria

de esta configuración constituye su principal ventaja. Además, en la red pueden

implementarse inclinaciones para la evacuación de condensados. La desventaja

principal de este tipo de redes es su mantenimiento. Ante la necesidad de una

reparación es posible que se detenga el suministro de aire “aguas abajo” del punto de

corte lo que implica una parada en el suministro de aire a la producción.

http://www.monografias.com/trabajos6/lide/lide.shtml

http://www.monografias.com/trabajos15/kinesiologia-biomecanica/kinesiologia-biomecanica.shtml

http://www.monografias.com/trabajos5/selpe/selpe.shtml

http://www.monografias.com/trabajos6/etic/etic.shtml

http://www.monografias.com/trabajos35/newton-fuerza-aceleracion/newton-fuerza-aceleracion.shtml


- 23 -

Figura 3-3 Configuración de una red de aire comprimido abierta.

Red de aire comprimido Cerrada : En esta configuración la línea principal constituye

un anillo. La inversión inicial de este tipo de red es mayor que si fuera abierta. Sin

embargo, con ella se facilitan las tareas de mantenimiento de manera importante,

puesto que ciertas partes pueden ser aisladas sin afectar a la producción.

La falta de dirección constante del flujo es una desventaja importante de este

sistema, ya que la dirección del flujo en algún punto de la red dependerá de las

demandas puntuales y por tanto, el flujo de aire cambiará de dirección dependiendo

del consumo.

En este tipo de red se tiene que considerar que la mayoría de los accesorios de una

red (Filtros, Enfriadores etc.) son diseñados con una entrada y una salida. Por tanto

un cambio en el sentido de flujo los inutilizaría.


- 24 -

Figura 3-4 Dirección de flujo para una red cerrada para una demanda específica.

Figura 3-5 Configuración típica de una red de aire comprimido cerrada.

Para la generación de aire comprimido es común utilizar compresores, el funcionamiento de

estos dispositivos se realiza mediante una biela giratoria y una varilla de conexión que

mueven a un pistón, el pistón se desplaza con un movimiento alternativo en un cilindro,

tomando gas a baja presión conforme viaja hacia fuera de la cabeza del cilindro y después lo


- 25 -

comprime dentro del cilindro conforme viaja hacia la cabeza, cuando la presión del gas

alcanza el nivel deseado, las válvulas de descarga se abren para entregar el gas comprimido

al sistema de tuberías, para muchos usuarios industriales, éstos pueden ser muy grandes,

entregando hasta 10000 ( ) a presiones de hasta

(413MPa). (Ver Cibergrafía [6])

Figura 3-6 Compresor de aire con transmisión de potencia por banda.

3.2 CÁLCULO DE LA POTENCIA NECESARIA PARA SECADO

MEDIANTE AIRE COMPRIMIDO (FUJO DE AIRE).

Para visualizar la problemática de secado en la superficie de la fruta se toma una unidad

discreta del fluido (figura 3-7), en la capa más alta de la unidad discreta se le aplica una

fuerza tangente a la superficie por lo que la deformación es mucho más notable en la

superficie que en la capa más baja de la unidad discreta de fluido, debido a que este fluido

opone resistencia a la deformación a ser desplazado. Para conocer la fuerza necesaria para

desplazar las partículas de solución se necesita conocer el coeficiente de viscosidad

dinámico, lo cual explica su fluidez (Ver anexo 4). (Para todos los siguientes cálculos y

respectivos análisis se citó las Ref. Bibliográficas [2], [10], [11] y [12]).


- 26 -

Figura 3-7 Consideración de la resistencia del líquido a ser deformado.

Debido a que la geometría que tiene la papaya es de forma irregular pero muy parecida al

paraboloide, se considera tomar la geometría de la papaya como un cilindro para poder

realizar el análisis del fluido en su entono.

Figura 3-8 Sentido de flujo del aire en la parte frontal de la papaya.

Observamos el efecto que tiene el sentido del flujo de aire en movimiento que impacta

directamente en la cara frontal de la papaya con una fuerza ; esta se divide en dos al

momento que toca la superficie de la papaya, (figura 3-8).

Para hacer más eficiente el análisis del fluido (corriente de aire), se tomará la geometría de

la papaya como un cilindro, que resulta ser la más conveniente ya que se delimita a las

figuras geométricas más conocidas como es el caso del cilindro (figura 3-9), para este caso

en particular el cilindro será posicionado en la banda trasportadora de la forma más

conveniente, ahora desde esta posición se propone que el flujo de aire se tenga que incidir de

manera que impacte directamente en la cara frontal del cilindro y no en sus tapas.


- 27 -

Figura 3-9 Se toma a la papaya como un cilindro.

En el cilindro se aprecia con más detalle las líneas del sentido del flujo de aire y el recorrido

que este hace al incidir a la cara de manera frontal al cilindro con una velocidad de flujo

; debido al choque éstas se dividen y se reparten hasta que alcancen la mitad del

cilindro (figura 3-10), hasta ese momento las líneas de fluido se tornan tangentes a la

circunferencia (sección transversal del cilindro), de esta manera se puede realizar el análisis

para secar las papayas (figura3-11).

Figura 3-10 Forma correcta para que el fluido haga contacto con el cilindro.

Figura 3-11 Corte de la sección transversal del cilindro.


- 28 -

Para determinar si un fluido es laminar o turbulento se utiliza el número de Reynolds (Ver

anexo 5) que se expresa como:

(4)

Donde:

: Número de Reynolds

Diámetro del cilindro

: Densidad a temperatura ambiente del fluido

Velocidad del fluido

: Viscosidad dinámica del fluido (para nuestro caso la solución limpiadora) (Ver anexo 6).

Teniendo en cuenta la dirección del fluido (aire) respecto al cilindro, se tiene:

Siendo el coeficiente de arrastre (Ver anexo 7).

Este valor corresponde a la relación

para el cilindro.

Dado que las configuraciones para distintas formas geométricas, se tiene también el

siguiente coeficiente de arrastre a bajas velocidades para el caso particular de un cilindro

paralelo al flujo es:

(5)

Para este caso en especial, la constante , entonces se tiene:

La fuerza experimentada por una corriente se le conoce como fuerza de rozamiento ó fuerza

de arrastre, que está dada por:

(6)

A corresponde al área de sección transversal. Por lo que FD se puede visualizar como:

(7)

(8)


- 29 -

Sustituyendo el número de Reynolds expresado en la ecuación (1) en (5) se tiene:

(9)

(10)

Sustituyendo la constante en (10) se tiene que:

(11)

Se propone que la constante numérica sea , para simplificar la ecuación:

Por lo tanto tenemos el cálculo de la fuerza de rozamiento (figura 3-12), considerando los

siguientes datos:

Diámetro promedio de la papaya

Variable propuesta [m/s] que va desde 0 m/s hasta 100 m/s en incrementos de 0.2 m/s.

Figura 3-12 Gráfica obtenida para la fuerza de rozamiento.


- 30 -

3.3 COEFICIENTE DE VISCOSIDAD DINÁMICA.

Se practico una prueba de viscosidad a una muestra del líquido a utilizar, donde se

obtuvieron los siguientes datos:

Viscosidad ( ) 3 centipoises (Ver anexo 8)

Método Prueba de viscosímetro de Brookfield

Modelo LVT, aguja 1 a 60 RPM (1RPS)

Tabla 4 Prueba de viscosidad.

Donde 1centipoise = 1 que representa la viscosidad dinámica .

Donde 1 = ó 1 en el Sistema Internacional de unidades.

3.3.1 CÁLCULO DE POTENCIA.

El trabajo w en forma integral se puede expresar como:

(12)

Siendo la fuerza y la diferencial de longitud.

Integrando para un valor fijo de velocidad del fluido ( ) se tiene que:

(13)

Donde

(14)

(15)

Se toma la fuerza de arrastre como función de la velocidad y la velocidad del fluido como

función del tiempo, se tiene:


- 31 -

La potencia en forma diferencial está definida como:

(16)

Donde se define como el trabajo mecánico.

Derivando el trabajo con respecto al tiempo, se obtiene:

(17)

Sustituyendo la ecuación (11) en (17) se tiene:

(18)

(19)

donde la potencia es:

(20)

Ahora para el cálculo numérico de la potencia se utiliza la misma velocidad de flujo

propuesta para el cálculo de la fuerza de rozamiento (figura 3-13) por lo tanto se tiene la

siguiente gráfica (Ver anexo 9).


- 32 -

Figura 3-13 Gráfica obtenida del cálculo de potencia.

Variable propuesta [m/s] que va desde 0 m/s hasta 100 m/s en incrementos de 0.2 m/s.

Se considera una velocidad fija de flujo de se tiene una fuerza de

arrastre de

Con la misma velocidad de flujo se tiene la potencia de:

Ahora, se considera el flujo a la entrada de la tubería como:

(21)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06Calculo de potencia

Velocidad de flujo [m/s]

Pote

ncia

[W

]


- 33 -

Donde = flujo a la entrada de la tubería principal para alimentar a la tubería secundaria

(figura 3-14).

La tubería secundaria tendrá tuberías derivadas o ramificaciones para que al momento que la

fruta pase a través de la banda trasportadora de rodillos, tenga contacto con una cortina de

aire, por consiguiente el fruto se secará totalmente cuando salga del módulo (figura 3-15).

Para llegar a esto se propone que la tubería derivada tenga una ranura de aproximadamente

1/32’’ a lo largo de su longitud para que por medio de ésta salga el flujo de aire y se obtenga

el efecto deseado (figura 3-16).

Área de sección transversal de la tubería principal.

= Velocidad de flujo en la sección de entrada de la tubería principal.

Despejando de la ecuación (10) se tiene:

(22)

Donde la red inicial de aire se propone que tenga la siguiente configuración:

Figura 3-14 Red de aire con la tubería pr incipal y la tubería secundaria.


- 34 -

Figura 3-15 Red de aire con derivaciones de la tubería secundaria.

La tubería principal tendrá un diámetro de 1’’ con un caudal que alimentará a una tubería

secundaria que estará conformada por tres tubos con una longitud “l” definida por la banda

trasportadora, colocados en paralelo conectados directamente con la tubería principal

mediante un tubo divisor, donde y son el caudal de cada uno de los tubos de la

tubería secundaria.

El caudal o gasto de la tubería secundaria esta dado por:

(23)

(24)

Donde el valor de la densidad es constante y el área de sección transversal de la

tubería también es constante, entonces factorizando las constantes se tienen:

(25)

donde

(26)


- 35 -

Figura 3-16 Ranura en la tubería.

3.4. TUBERÍA.

Para la tubería, se usará tubo de CPVC (Cloruro de polivinilo clorinado), ya que este

material mantiene todas las características propias del PVC (Cloruro de Polivinilo), más

debido a un proceso de clorinación ofrece resistencia a un rango más amplio de uso en

cuanto a temperaturas, presiones de uso, resistencia a agentes químicos corrosivos paralelo a

la ventaja de poder ser utilizado con agua fría y caliente.

Algunas de las características importantes de este tipo de materiales son:

Resistencia

• Los productos de PVC y CPVC son altamente elásticos, duros y durables con una alta

resistencia a la tensión y al impacto.

Baja Pérdida por Fricción

• La suave superficie interior del PVC y CPVC asegura una baja pérdida por fricción y un

alto índice de flujo. Adicionalmente, puesto que las tuberías de PVC y CPVC no se pican,

escaman, o corroen, tienen un alto índice de fluidez que mantendrán por más tiempo la vida

útil del sistema.

Por otra parte se considera y propone como principal solución el utilizar Acero Inoxidable

para todo el proceso y sistema de poscosecha, principalmente para el módulo de secado

tanto para la tubería, trasportador y estructura del mismo.


- 36 -

3.5. BANDA TRASPORTADORA DE RODILLOS.

3.5.1 SISTEMA DE RODILLOS.

Procesar 20 000 papayas en 4 horas es uno de los principales requerimientos del sistema

(esto es equivalente a procesar 30 Ton o 30000 kg), por consiguiente en 1 hora se estarán

procesando 5000 papayas y por minuto 84 papayas que equivalen a 120 kg.

Para el análisis del trasportador del módulo de secado, se toma en cuenta las dimensiones de

la papaya más grande, la cual posee un diámetro de 25cm y un perímetro aproximado de

80cm aproximadamente.

(27)

Como se vio en el principio de éste capítulo,

las dimensiones del trasportador, son demasiado grandes para la producción que se

manejará, por lo que se reajustan los tiempos y espacios para dicho trasportador tomando en

cuenta que se deben procesar 84 papayas por minuto.

Por lo que, se tiene que procesar cada 30 segundos un lote de 42 papayas, podemos

repartirlas en hileras de tres, con esto se tiene un total de 14 hileras Tabla 5

Tabla 5 Disposición deseada de la papaya.

En un instante determinado el módulo se encontrará con capacidad de albergar 42 papayas,

en ese instante las papayas están ocupando una superficie aproximada de:

Donde:


- 37 -

3.5.2. CÁLCULO Y DISEÑO DEL TRASPORTE DEL FRUTO.

Para este cálculo se consideraron las papayas más grandes y se citan las Ref. [3] y [5].

La papaya en el módulo de secado debe estar en constante rotación para que el flujo de aire

sea capaz de secar su superficie en aproximadamente 30 segundos por lo que se propone

utilizar una banda trasportadora con rodillos para lograr dicho fin (figura 3-17).

Figura 3-17 Fruto colocado sobre los rodillos.

l1 + l2 + l3 + l4 = L = 59.5in F1 = F2 = F3

Donde:

Cada F es una papaya, la cual tiene un peso neto de 3.5 Kg

FT = F1 + F2 + F3

Por lo tanto tenemos una FT = 10.5 Kg que soportan 2 rodillos del trasportador

F1 F2 F3

l1 l2 l3 l4


- 38 -

Para el análisis total de un rodillo, recordaremos que usamos la mitad del peso real

Para el análisis de 1 rodillo F = 2TF

Por lo que para cada F tendremos 2

;2

;2

321 FFF

Para el análisis de cálculos en un caso ideal F1, F2 y F3 se tomarán equidistantes

Por lo tanto tenemos que:

l1 = l4

l2 = l3

Donde:

2L = 29.75 in = 29 ¾ in

Entonces:

l2 = l3 = 17.717in

l1 = l4 = 12.033in

3.5.3. DIÁMETRO DE RODILLOS Y DISTANCIA ENTRE RODILLOS.

En un principio se consideró que el diámetro de los rodillos fuese de 3 pulgadas (76.2 mm)

con una distancia entre centros de 144.2 mm. Conforme se avanzo en el estudio y análisis

para dicho proyecto, se llega a la conclusión de usar rodillos de 2.5 pulgadas (6.35 cm) con

un calibre 11 GA (gague) y una distancia entre centros de 5.256 pulgadas (133.5mm), para

así tener un claro entre rodillos de 7cm (2.756 pulgadas), ya que el fruto encontrado más

pequeño tiene un diámetro de 8.5 cm de punta.

Figura 3-18 Dimensiones de los rodillos.


- 39 -

Figura 3-19 Dimensiones de los rodillos.

3.5.4 ANÁLISIS DE LAS DIMENSIONES DE LOS RODILLOS.

Para este caso se considerará a las papayas de tamaño promedio que son de 20cm de ancho x

30 cm de largo. Después de haber pasado por el proceso de lavado (que es manual), las

papayas tendrán que ser colocadas en una posición en la cual queden en hileras de 3 papayas

alineadas para el proceso de secado (figura 3-20).

Figura 3-20 Colocación del fruto en hileras de 3 papayas.

Se pretende que la longitud de los rodillos a utilizar sea de 62 pulgadas para que puedan ser

encontrados comercialmente en sección circular hueca. Por lo que, en los siguientes cálculos

de diseño se analizan las fuerzas ejercidas en dichos rodillos, garantizando su no deformidad

para el peso total neto de los frutos. (Ver Ref. Bibliográfica [6] y [7])


- 40 -

Figura 3-21 Diagrama análisis rodillos (los óvalos con las F´s representan las papayas).

Obteniendo las ecuaciones de equilibrio para las fuerzas de reacción en RA y RB tenemos:

− (12.033)(29.75)(47.47))5.60()5.61()62(0 32121 FFFqqRM AB

RA = 62

)033.12()75.29()47.47()5.60()5.61( 32121 FFFqq

− )5.0()5.1()533.14()25.32()97.49()62(0 12123 qqFFFRM BA

RB = 62

)5.0()5.1()533.14()25.32()97.49( 12123 qqFFF

Sabiendo que:

F1 = F2 = F3 ; q1 = q2

Pero, tanto q1 como q2, en comparación con las demás cargas F’s ejercidas en el rodillo se

tomarán despreciables, puesto que van unidas al tubo hueco (Van soldadas y por lo tanto

pertenecen al rodillo).

in2

1

13.033in 1in 17.717in 12.033in 17.717in

14.533in

Protector cadena

(Chain Guard)

RA RB

q1 q2

1in

F1 F2 F3


- 41 -

Entonces:

in

FFFRA

62

)033.12()75.29()47.47( 321 (28)

in

FFFRB

62

)533.14()25.32()97.49( 123

(29)

Si cada “F” es una papaya y a cada una la sostiene 2 rodillos, entonces para el análisis de

cada rodillo, como se mencionó anteriormente, F es igual a la mitad de cada papaya.

Cada papaya más grande tiene un peso de 3.5 kg

Entonces; 321 FFFFT = 10.5kg

Donde; 2FF

Por lo tanto: F1 = F2 = F3 = 1.75 kg ≈ 3.58 lb

Se tiene que, para el análisis de un rodillo

F´´´T = 5.25 Kg

Figura 3-22 Diagrama original del análisis.

Para visualizar y entender mejor las deformaciones que pudiesen tener los rodillos,

procedemos a obtener la grafica de fuerza cortante V y momento flexionante M.

Sabiendo que

RA= lbin

inlb55.5

][62

][34.344

y RB= lb

in

inlb02.6

][62

][27.373


- 42 -

Graficamos V:

VRA=5.55 lb

VF1=5.55lb-3.858lb=1.69lb

VF2=1.69lb-3.58lb=−2.166lb

VF3=−21.66-3.858lb=−6.02lb

VRB= −6.02+6.02=0

Para M Tendremos lo siguiente:

MRA=0

MF1 =0+ 66.80)533.14)(55.5( lb∙in

MF2=80.66+ 6.110)717.17)(69.1( lb∙in

MF3=110.6+ 22.72)717.17)(166.2( lb∙in

MRB=72.22+ 02.0)033.12)(02.6(

Figura 3-23 Diagrama de “V” y “M”.


- 43 -

Para el cálculo de diseño de sección circular, tenemos que:

d = 332

t

MAXM

(30)

MMAX = 110.6 [lb∙in]

El cálculo del diámetro del rodillo se propone de 2.5 inches para el soporte de las papayas,

este dato se pudo corroborar basándose en libros de trasportadores comerciales y empresas

dedicadas a este giro.

σt = 90.7232

3

d

MMAX

(31)

Para poder corroborar los resultados obtenidos, se puede realizar la comprobación por

Rigidez Torsional para el rodillo hueco de calibre 11 GA, con los siguientes datos:

440

584

didG

LMT

(32)

G= 12.106 2in

lb

MT=

inlb

rpm

hp

63000 (33)

d0=2.5 in

di = 2.5 − 0.1196 = 2.3804 in

Vol=28.44

Volext − Volint

En conclusión, las dimensiones exactas de los rodillos en el trasportador serán;

Rodillo: 62 pulgadas de largo

Eje hexagonal del rodillo: 64.5 pulgadas de largo

Entre marcos (Between Frames [BF]): 63 pulgadas


- 44 -

Por otra parte, para el largo del módulo se consideraron los valores de los diámetros de las

papayas, lo cual se concluye en utilizar una banda trasportadora de 4.20m.

Con el cálculo de las dimensiones, el módulo de secado a su máxima capacidad estará

albergando 42 papayas aproximadamente, de modo que la velocidad necesaria para cumplir

dicho proceso está dada por:

(34)

Dado que la permanencia mínima que deben tener las 42 papayas en el módulo de secado es

de 30 segundos, por tanto se espera que el tiempo de permanencia entre cada par de rodillos

sea de:

(35)

Figura 3-24 Disposición de las papayas en el módulo de secado.

De acuerdo al análisis, se obtiene que a la salida del módulo se tendrá el siguiente flujo:


- 45 -

Por otra parte como se ha venido estudiando en dicha tesis tendremos por cada rodillo una

superficie neta de trabajo de 1400 milímetros equivalente a 1.40 metros y 55 pulgadas

aproximadamente (figura 3-25).

Figura 3-25 Dimensiones del rodillo.

3.5.5. ARMAZON DE RODILLOS.

Teniendo las dimensiones de los rodillos y el número de éstos a utilizar, se realiza el diseño

del armazón (bastidor), como se muestre en la (figura 3-26). (Ver Ref. Bibliográfica [1] y

[4])

Figura 3-26 Armazón para rodillos.


- 46 -

178 in = 4.52m ≈ 4.5 m

Se tienen entonces 34 rodillos a lo largo de la viga (canal “C”)

En un caso extremo donde se tengan solo papayas grandes y el transportador este a su

máxima capacidad se tendrán 17 columnas y por cada columna tendremos 3 filas de papaya

con un peso neto de 3.5 kg

w = (51 papayas) (3 filas) = 178.5 Kg = 393.53 lb

Esto será el peso real que cargará el transportador en un caso extremo y uniformemente este

peso-fuerza es distribuido a lo largo de todo el transportador.

Por lo tanto se tiene 2.211 lb∙in que equivale a tener 2.2 lb por cada pulgada del largo del

transportador.

Se tiene por lo consiguiente un caso Hiperestático.

Figura 3-27 Análisis utilizando el software de MDSolid.

RA RB

178 in


- 47 -

Figura 3-28 Fuerza Cortante y Momento Flexionante .

Con ayuda del software MD-Solid tenemos para el canal “C”

Fuerza Cortante

Sz

M

Iz

My (36)

ipSy 36000

KpsiKpsi

N

Sy18

)(2

36

(37)

Momento flexionante

Mflex = 0.1(81)(59.5)2 = 28.7 Klb in

594.110*18

287003

psi

inlbSz (38)


- 48 -

La trasmisión de potencia para los rodillos se efectúa mediante cadenas y catarinas a este

método en particular se le conoce como rodillos motorizados (figura 3-29), mediante este

tipo de transmisiones se crea una especie de cadena de rodillos ya que cada rodillo cuenta

con catarina doble lo que permite trasmitir potencia entre los mismos y a su vez se

sincroniza el movimiento.

Figura 3-29 Disposición de los rodillos con catarinas en el bastidor.

3.5.6. SELECCIÓN DEL MOTO-REDUCTOR.

Anteriormente se menciona que en el trasportador de rodillos se tendrán 34 rodillos a lo

largo de éste mismo.

Por lo que se tendrán; 17 columnas y por cada columna tendremos 3 filas de papaya con un

peso neto de 3.5 kg

w = (51 papayas) (3 filas) = 178.5 Kg = 393.53 lb

Esto equivale a tener 2.2 lb por cada pulgada del largo del transportador.

393.53 lb = 2.211 lbf∙in

Potencia del motor. (Ver Ref. Bibliográfica [8] y [13])

(39)


- 49 -

P = Potencia

M = Momento Torsor

= Velocidad angular

(40)

= Velocidad angular

v = velocidad lineal

r = radio del rodillo

(41)

F = fuerza aplicada

r = brazo de palanca

Por lo tanto desarrollando el cálculo tenemos:

Sabiendo que:


- 50 -

Entonces:

Para garantizar el torque necesario y evitar multas por la corriente eléctrica se

propone utilizar un moto-reductor de 1 HP.

3.5.7 MÓDULO DE ABRILLANTADO Y SALIDA.

Los frutos saldrán del módulo de secado y entraran al módulo de pulido o abrillantado donde

para el trasporte de los frutos, se tiene considerada una banda trasportadora sanitaria de 1.40

metros de ancho y se contempla tener en el caso extremo 3 papayas grandes por cada hilera.

Figura 3-30 Bandas.

Se contempla colocar de 2 a 3 rodillos con cerdas suaves en la parte superior de este módulo

y en la parte inferior de la salida del módulo de secado, haciéndolos girar a una velocidad

que no dañe y abrillante al fruto, este dato se obtendrá haciendo pruebas posteriores a la

adquisición de algún prototipo de este tipo de rodillos.

Longitud de 1.40 metros de largo por rodillo

Con un eje concéntrico de 2 metros

Cerdas de Polietileno finas

Cerdas de 25 a 30 centímetros de largo

Cerdas de 5 centímetros de largo para los rodillos inferiores

Rodillos inferiores con las mismas características a los del trasportador


- 51 -

Figura 3-31 Ejemplos de rodillos con cerdas.

Por otra parte para el cálculo y análisis de esfuerzos, resistencia de materiales, velocidad y

revoluciones a las que deben girar los rodillos se obtendrán de manera práctica, ya que

mencionando un diseño en especifico los costos se elevarían y sobrepasarían el presupuesto

del patrocinador, por lo que se tomarán en cuenta especificaciones comunes y opiniones del

taller de manufacturación de éstos.

NOTA: Para el diseño de los rodillos con cerdas a utilizar, con ayuda de solidwork se

bosquejaron y sus imágenes se muestran en el anexo 10.

El tiempo de vida y la necesidad de algún mantenimiento para los rodillos son datos

que dependen del uso de los mismos.

3.5.7.1. DISEÑO DE LA BANDA TRANSPORTADORA.

La banda sanitaria para el módulo de pulido, contemplando también la salida, tendrá una

longitud de 5 metros por 1.40 metros de ancho, en donde se garantiza un traslado continuo

de las papayas.

Figura 3-32 Banda sanitaria (ver anexo 11)


- 52 -

Cálculos para el diseño de la Banda Sanitaria

Siendo R el radio de rodillos, l la distancia a recorrer y V la velocidad, tenemos que:

R = 5 in = 12.7 cm

l = 5 m

V = 14 cm/s

Papayas más Grandes Papayas más Pequeñas

3 filas 5 filas

14 columnas contemplando 30 cm por

fruto

23 columnas contemplando 15 cm por

fruto

Tabla 6 Comparación en espacio.

La banda cargará un peso máximo de 147 Kg en un caso crítico de tener solamente papayas

grandes. Se tomarán 170 Kg para el cálculo de la potencia del motor.

Potencia del motor. (Ver Ref. Bibliográfica [8] y [13])

(42)

P = Potencia

M = Momento Torsor

= Velocidad angular

(43)

= Velocidad angular

v = velocidad lineal

r = radio del rodillo =

(44)

F = fuerza aplicada

r = brazo de palanca


- 53 -

Realizando el desarrollo del cálculo tenemos lo siguiente:

Sabiendo que:

Entonces:

Nota: Se hace hincapié en el uso de un moto-reductor de 1 HP de potencia para mover la

banda sanitaria al igual que el trasportador de rodillos, esto para que los trasportadores en un

caso de arranque con producto, el motor de 1 HP garantice el torque necesario para mover

los rodillos evitando multas eléctricas por picos de corriente eléctrica.


- 54 -


- 55 -

CÁPITULO 4

“Los diez mandamientos del éxito

1. Trabaja con ahínco: el trabajo intenso es la mejor inversión.

2. Estudia con esmero: el conocimiento permite trabajar más

inteligente eficazmente.

3. Toma iniciativas: los caminos trillados se convierten en tumbas.

4. Ama tu trabajo: después derivarás placer de dominarlo.

5. Sé exigente: los métodos desaliñados dan resultados desaliñados.

6. Ten espíritu de conquista: así podrás combatir y vencer toda

dificultad.

7. Cultiva tu personalidad: ésta es a un individuo lo que el

perfume a la flor.

8. Ayuda a los demás: la verdadera prueba de la grandeza en los

negocios es dar oportunidades.

9. Sé democrático: si no respetas a tus compañeros, jamás serás un

líder de éxito.

10. Haz siempre tu mejor esfuerzo: quien ha hecho su mejor

esfuerzo lo ha hecho todo. Hacer menos es hacer nada.”

Charles M. Schwab.


- 56 -

Capitulo 4. CALCULOS ELECTRICOS Y PLANOS

DE BODEGA.

4.1. SELECCIÓN Y CÁLCULO DE CALIBRES.

Una vez que se ha elegido un producto, habiendo tomado en cuenta la norma vigente

durante el diseño eléctrico de la instalación, el siguiente paso es el cálculo del calibre

mínimo del conductor y seleccionar el conductor adecuado considerando dicho diseño. (Ver

Ref. Bibliográfica [16])

Con respecto a esto, únicamente analizaremos el cálculo del calibre mínimo para

conductores de baja tensión.

4.2. FACTORES A CONSIDERAR DURANTE EL CÁLCULO DEL

CALIBRE MÍNIMO.

En primer lugar, es necesario aclarar que el calibre mínimo para una instalación no es

siempre el más económico.

Los principales factores que se deben considerar al calcular el calibre mínimo para un

conductor de baja tensión son. (Ver Ref. Bibliográfica [14])

Que la sección del conductor pueda trasportar la corriente necesaria

Que la temperatura del conductor no dañe el aislamiento

Que la caída de tensión esté dentro de las normas.

Es vital considerar los tres aspectos a la vez, porque en caso contrar io se podrían ocasionar

los siguientes problemas.

Si la sección de cobre es menor:

El conductor tendrá mayor resistencia eléctrica, aumentando las pérdidas de energía.

El conductor tendrá mayor temperatura, aumentando la resistencia eléctrica y deteriora ndo el

aislamiento.

La caída de tensión en la línea será mayor a la pérdida, lo cual puede afectar la operación en

el punto de carga y dañar el aislamiento.

Si no se protege el aislamiento:


- 57 -

El aislamiento sufrirá deterioro por alta temperatura, aumentando el riesgo de fugas de

corriente y cortocircuitos.

Disminuirá la vida útil del conductor.

Si no se cuida la caída de tensión para que sea la correcta:

El circuito y los conductores trabajarán fuera de norma.

Pueden dañarse los equipos alimentados, o no dar el servicio requerido.

4.3. DATOS NECESARIOS PARA EL CÁLCULO.

Los datos que se presentan a continuación son suficientes para que el cálculo mencionado

evite los problemas descritos anteriormente.

Potencia en: KW o en HP del equipo a alimentar.

Voltaje de alimentación: 127, 220, 440 volts, etc.

Factor de potencia del equipo a alimentar.

Tipo de corriente: directa – alterna – 1, 2 o 3 fases

Longitud del circuito para calcular la caída de tensión.

Tipo de circuito alimentador o derivado: La norma permite 3% de caída de tensión

para derivados y 5% para el conjunto del alimentador más derivado.

Temperatura ambiente, (temperatura máxima en verano)

Tipo del servicio: 20 horas al día, arranque y paro continúo, servicio nocturno, etc.

Tipo de instalación: al aire libre, en tubo conduit, en charola, directamente,

enterrado.

4.4. PROCEDIMIENTO GENERAL DEL CÁLCULO.

La forma en que deben manejarse los datos anteriores para obtener un cálculo correcto del

calibre del conductor, se resumen en el siguiente diagrama:

4.5. PLANO DE BODEGA

Ver anexo 12.


- 58 -

¿LA CAIDA

DE TENSIÓN

ESTA

DENTRO DE

LA NORMA?

4.6. PASOS PARA CALCULAR CALIBRES MÍNIMOS

SELECCIONE EL

CALIBRE

TOMANDO EN

CUENTA EL TIPO

DE INSTALACIÓN

ESCOJA EL

PRODUCTO DE

ACUERDO A SU

APLICACIÓN

CORRIJA LA

CORRIENTE

NOMINAL CON EL

FACTOR DE

ARRANQUE

CORRIJA LA

CORRIENTE CON

EL FACTOR POR

AGRUPAMIENTO

ESCOJA EL

PRODUCTO DE

ACUERDO A SU

APLICACIÓN

CORRIJA LA

CORRIENTE CON

EL FACTOR POR

TEMPERATURA

AMBIENTE

CALCULE LA CAIDA

DE TENSIÓN DE

ACUERDO A LA

LONGITUD

DETERMINA LA

CORRIENTE

NOMINAL DE

ACUERDO A LA

POTENCIA

FIN

¿ES UN

CIRCUITO

DE FUERZA?

CONDUCCIÓN

DE CORRIENTE

PROTECCIÓN DE

ALIMENTACIÓN

CAIDA DE TENSIÓN


- 59 -

4.7. TABLA DE CÁLCULO DE CALIBRE PARA UN MOTOR TRIFASICO DE 1HP.

1.-

CP No POLOS

1.1 CALCULO DEL MOTOR : 1 4

FACTOR DE FACTOR DE DEMANDA I del

SERVICIO (FS)ARRANQUE MAXIMA Motor

1.15 1.15 859.05 2.63DM=WxFS

1.2 CALCULO DEL CALIBRE DEL CONDUCTOR ( POR CORRIENTE )

VOLTAJE FASES HILOS FACTOR DE AISLAMIENTO

VOLTS (V) POTENCIA (FP)THHW-LS-600

230 3 3 0.82 Temp.max. 75°C

In No de Temperatura

Amperes Conductores Ambiente Temp.(FT) Agrupa. (FA)

2.63 6 25 10.50 0.80

AWG mm2 Amperes

12 3.307 25

1.3 CALCULO DEL CALIBRE DEL CONDUCTOR ( POR CAIDA DE TENSION )

CAIDA DE LONGITUD DEL

TENSION (e%)ALIMENTADOR

3.00 30.00 50.49

FC=e% x Vf / √3 / ln /L x 10

AWG mm2 Amperes

12 3.307 25

1.4 EL CALIBRE QUE CUMPLA CON LAS DOS CONDICIONES ES:

100%

AWG mm2 Amperes Amperes AWG mm2

12 3.307 25 25 12 3.307

1.4 LA CAIDA REAL DEL CIRCUITO PARA EL CONDUCTOR SELECCIONADO ES :

R c.a. X Ø √ e% =

6.47202 0.233 0.609 0.32

e%=√3 x ln x L (R CosØ + X SenØ) / 10 / Vf

1.5 LA PROTECCION CONTRA CORTO CIRCUITO O FALLA A TIERRA ES:

Corriente

Interruptor Amperes AWG

5.00 15 14

I int = In x FI, HASTA 15CP 2

I int = In xFI MAYORES DE 15CP 1.70

3Px15A

INTERRUPTOR CONDUCTOR DE TIERRA

TERMOMAGNETICO

CORREGIDA

CONDUCTOR POR CORRIENTE

DUCTO FACTOR DE CAIDA

DE TENSION (FC)

MAGNETICO

In = W √ 3 / V / FP

CALCULO DEL CALIBRE DE LOS CONDUCTORES PARA CIRCUITOS DE MOTORES

TRIFASICOS " CONECCION DELTA-ESTRELLA ".

Ic = In / FT/FA*FAR

CONDUCTOR POR CAIDA

CONDUCTOR SELECCIONADO C. POR F A S E

CARGA CONECTADA

EN WATTS ( W )

CONDUCTORES

POR FASE

1

FACTORES DE CORRECCION CORRIENTE

747

0.36

Nota: Ver anexo 11.


- 60 -

4.8. CONCLUSIONES

Desde el comienzo del presente trabajo interdisciplinario se presentaron varias

adversidades para su realización, desde la negociación ejecutiva con los empresarios para la

aprobación del presupuesto, los diferentes estudios previos al análisis (los cuales incluían

estudios e investigaciones totalmente paralelos a lo que es la ingeniería Mecatrónica, como

lo es el sector agropecuario, químico, biológico bacterial, entre otros ), la detección del

módulo de mayor énfasis que se plantea en este documento que es el de secado del fruto; ya

que del tiempo total que la papaya maradol esté dentro de éste módulo dependerán los

tiempos y la elección de los diferentes trasportadores para lo que es el traslado del producto;

hasta la desaparición y abandono total por parte de los empresarios.

Con todo lo anterior y las experiencias vividas en carne propia de todos los

problemas y soluciones de los mismos, contribuyeron en la preparación y formación de un

carácter y seguridad tanto Personal como Profesional ampliando totalmente el panorama de

estudiante a ingeniero.

A pesar que el proyecto nació con un equipo de trabajo y se concluye con un equipo

menor de éste, pero nunca menos capas, el análisis y estudió de los resultados para llegar a

los objetivos del documento y satisfacer las necesidades del empresario y cliente nos

llevaron a descartar ofertas menos prometedoras para así realizar el análisis profundo de la

propuesta que se describe en éste documento.

Todo lo anterior fue y es de gran ayuda para cambiar el panorama que se tenía de

estudiante y comenzar a ver los panoramas desde un punto de vista más profesional donde

pude adquirir nuevas enseñanzas y realizar actividades que contribuirían a mi preparación

profesional como lo es la labor de administrar, organizar, desarrollar, gestionar y vender,

entre otras, teniendo una interacción profunda de la definición de la palabra Ingeniero,

innovación, emprendedor y las enseñanzas que eh adquirido a lo largo de mi vida y en las

aulas de clases de seguir adelante, nunca rendirse y buscar soluciones para así poder

encontrarlas.


- 61 -


- 62 -

Anexos


- 63 -

Anexo [1]

Proceso manual de la poscosecha de la papaya maradol

Lavado-desinfectado y encerado

Desarrollo Resultados Observaciones Conclusiones

Se utiliza un

contenedor en donde

se tiene preparada una

gran cantidad de

solución. El proceso

consiste básicamente

en sumergir a la

papaya por completo

en ese contenedor

logrando su objetivo

principal de lavar,

desinfectar y encerar

al fruto.

Tiempo estimado en la

fase del lavado = 15

segundos.

Basta con humedecer

al fruto no tiene que

ser frotado, ya que la

fuente real de

información indica

que no importa el

tiempo que el fruto

permanezca

sumergido en la

solución al final el

resultado será el

mismo.

El tiempo que se lleva

en este proceso es

relativamente corto.

Tabla 7.- Proceso manual

Nota: La solución está compuesta por agua, emulsión de cera de carnauba y fungicidas, esto

con la principal finalidad de proteger al fruto de hongos que le puedan llegar a afecta

logrando evitar gran pérdida del mismo.

Secado de la papaya.

Para el secado simplemente sacan al fruto del contenedor y lo dejan al aire libre para

lograr el secado, me hicieron la observación que de acuerdo al clima dependerá el tiempo del

secado, en este caso se encontraba un poco nublado, y de acuerdo al tiempo medido que se

les tomo a varios frutos se obtuvieron los siguientes resultados.


- 64 -

Nombre. Tiempo de secado.

Papaya 1 6.98 minutos









Tabla 8.- Tiempos de secado del proceso manual

De acuerdo a los datos obtenidos se llegó a un promedio de 7.14 minutos, por lo tanto se

concluye haciendo énfasis en la gran diferencia de tiempo, de lo que se considera un gran

problema a resolver.

Abrillantado o pulido del fruto

Desarrollo Resultados Observaciones Conclusiones

En el momento en que

las papayas se

encuentran en su

totalidad secas,

proceden a pulirlas, de

la siguiente manera;

toman al fruto y se

comienza a frotar

hasta lograr el brillo

deseado.

El tiempo promedio

que se toma en realizar

ésta fase oscila entres

20 segundos por

papaya.

La distribuidora

CASA RUIZ hace

resalto en comentar

que el fruto no

necesita ser frotado

por mucho tiempo,

porque de lo contrario

toma un brillo que lo

hace ver falso,

haciendo que el

mercado no lo

consuma.

Se concluye que la

parte que presenta más

problema es la que

corresponde al secado,

esto es por el tiempo

en que tarda en

concluir dicho

proceso, claro, ésto no

significa que las otras

no tengan su grado de

dificultad, pero se

considera al secado

como la parte critica

del proceso de

poscosecha.

Tabla 9.- Abrillantado y pulido del proceso manual


- 65 -

Anexo [2]

Cotización

Para el nylamid se hallaron tubos de una longitud comercial máxima de 24 pulgadas,

se cotizaron volúmenes considerables y por parte de los proveedores se recibieron las

siguientes respuestas:

Nylamid Dimensiones Costo por Unidad Observaciones

Tubos

5“ de Ø por 24“ de longitud por ¼ “ espesor.

$1750

En caso de solicitar factura se pide sumar el IVA Nota: la medida del espesor es relativo al manejado comercialmente

Barras redondas

5” de Ø por 245” de longitud.

$ 2760

En caso de solicitar factura se pide sumar el IVA

Tabla 10.- Cotización de Nylamid

Cabe notar que para el caso del diseño de la banda trasportadora de cadena de rodillos,

que es la más adecuada y mejor considerada para implementar el dispositivo mecatrónico, se

cálculo un costo aproximado superior de los $800,000 pesos mexicanos.

Para cubrir las dimensiones con las especificaciones del material que se haya en el

mercado se necesitan 500 tubos de Nylamid y 100 barras para acoples.

Con los requerimientos antes mencionados se obtienen los siguientes costos;

500 tubos = $875,000 pesos mexicanos

100 tubos = $276,000 pesos mexicanos

Total = $1,151,000 pesos mexicanos + IVA

Sumando el IVA = 1,335,160 pesos mexicanos

Por los costos muy elevados el patrocinador decide desechar la idea de acero inoxidable

y Nylamid y propone realizar el prototipo con el material más económico encontrado en el

mercado, que pudiera ser acero al carbón con algún recubrimiento.


- 66 -

Anexo [3]

Prueba realizada de la parte del secado

El módulo del secado representa como ya antes se mencionó la parte más crítica y

complicada del sistema a desarrollar, ya que se debe de reducir el tiempo que tarda este en

realizar su proceso.

Para conocer el método más adecuado para reducir el tiempo de secado de la papaya

se procedió a realizar el siguiente experimento:

No. Prueba Desarrollo Resultados Conclusiones

Primer prueba.

Se utiliza una lámpara

reflectora así mismo

se intento simular lo

que sería la cámara

para conocer el tiempo

que el fruto tardara en

secar, de lo cual se

obtienen los siguientes

resultados:

Se procede a cubrir a

la papaya con la

solución, que

posteriormente se

colocó en lo que

simula ser la cámara

de secado. La lámpara

reflectora es colocada

a 40 cm de la papaya.

Tiempo de secado: 5

minutos y no se

concluyo.

Se considera que el

tiempo que se tarda en

realizar el secado no

cumple con los

requerimientos,

además que no

concluyo el secado, la

solución comenzaba a

dejar unas manchas

blancas sobre el fruto

lo que se considera

que no es normal.

Segunda prueba. Se utiliza un soplador

y la misma cámara de

secado, el soplador es

colocado a una

distancia de 40 cm.

con respecto a la

papaya.

Tiempo de secado:

1.20 minutos

De acuerdo al

resultado de esta

prueba, se observa un

cambio muy

considerable en

comparación con el

obtenido de la lámpara

que fue de 5 minutos,


- 67 -

y también

comparándolo con el

dato obtenido de la

forma manual que es

de 7 minutos, se

considera la mejor

opción hasta este

momento.

Tercer prueba. Para esta tercera

prueba se realiza el

mismo desarrollo de la

prueba anterior, solo

se cambia la distancia

entre el soplador y la

papaya.

Tiempo de secado: 45

segundos.

Tomando en cuenta

este último dato, es

más considerable la

reducción del tiempo,

lo que significa un

punto a favor del

trabajo realizado, por

lo que se concluye que

este método, podría

ser el más apropiado

para la

implementación de

sistema de secado

Tabla 11.- Pruebas de secado

NOTA: No se realizaron las pruebas con la luz ultravioleta, ni con la luz xenón ya que el

costo de dichas lámparas resulta ser muy elevado además que podría provocar una reacción

en fruto como lo hizo al poner la lámpara reflectora.


- 68 -

Anexo [4]

Comportamiento de los fluidos

Para comprender el análisis empleado en el secado de la solución, se tienen que

comprender en lo general, el comportamiento que presentan los fluidos; un fluido se

deformará continuamente bajo esfuerzos (tangenciales) cortantes, no importa cuán pequeños

sean estos, la magnitud del esfuerzo depende de la rapidez de deformación angular. Un

sólido, por otra parte, se deformará proporcionalmente a la fuerza aplicada, después de lo

cual se llegará al equilibrio estático; y en este caso, la magnitud del esfuerzo tangencial

depende de la magnitud de la deformación angular.

No todos los fluidos presentan exactamente la misma relación entre el esfuerzo y la

rapidez de deformación. Se conocen como fluidos Newtonianos a todos aquellos cuando el

esfuerzo tangencial al que están sometidos es directamente proporcional a la rapidez de

deformación angular, partiendo de esfuerzo cero y deformación cero. Todos aquellos fluidos

que presentan una proporcionalidad variable entre esfuerzo y rapidez de deformación se

conocen como no-newtonianos (figura A).

Fig.A. Algunos tipos de comportamientos en fluidos.

Todos los fluidos Newtonianos tienen la propiedad de poseer una viscosidad absoluta

o dinámica independiente del movimiento al que está sometido el fluido.


- 69 -

Anexo [5]

Número de Reynolds

El comportamiento de un fluido, particularmente con respecto a las pérdidas de

energía, depende si el flujo es laminar o turbulento, en efecto, la observación directa es

imposible para fluidos que se encuentran en conductos opacos. Se puede mostrar

experimentalmente y verificar analíticamente que el carácter del flujo en un conducto

redondo depende de cuatro variables: la densidad de fluido , la viscosidad del fluido , el

diámetro del conducto, , y la velocidad promedio del flujo, . Osborne Reynolds fuel el

primero en demostrar que un flujo laminar o turbulento puede ser predicho si se conoce la

magnitud de un número a dimensional, conocido ahora como Número de Reynolds ( ). La

siguiente ecuación muestra la definición básica del Número de Reynolds (NR).

Donde:

: Velocidad del fluido

: Diámetro interno de la tubería

: Densidad del fluido

: Viscosidad dinámica.

Los flujo que tienen un número de Reynolds grande, típicamente debido a una alta

velocidad o a una baja viscosidad, o a ambas, tienden a ser turbulentos. Aquellos fluidos que

poseen una baja viscosidad y/o que se mueven a bajas velocidades tendrán un número de

Reynolds pequeño y tendrán a ser laminares.


- 70 -

Anexo [6]

Viscosidad dinámica μ

Debido a la movilidad molecular, una propiedad llamada viscosidad se hace evidente

siempre que un fluido se mueva de forma tal que exista un movimiento relat ivo entre

volúmenes adyacentes. Por lo que esto lleva a utilizar el método común de definir la

magnitud de viscosidad para mediciones en términos de flujo simple. Considerando un

campo bidimensional de esfuerzos tangenciales paralelos, descrito por la velocidad en la

dirección del eje , cuya magnitud es una función solamente de la normal en la dirección del

eje ; para este caso, la relación entre el esfuerzo tangencial y la rapidez de deformación

angular del fluido es simplemente

(1-1)

Donde

Esfuerzo tangencial actuando en la dirección del eje , sobre un plano cuya

normal es la dirección .

solamente = velocidad, ,

deformación angular, .

viscosidad molecular dinámica, en el Sistema Internacional de

unidades.

El factor μ es llamado coeficiente de viscosidad dinámico porque la ecuación (1-1) es

una relación dinámica entre una fuerza y el movimiento del fluido. Sus unidades contienen

cantidad dinámica de fuerza (o masa en unidades M, L, T). Para fluidos newtonianos, μ

tienen un valor único que depende solamente del estado del fluido, y por tanto ésta es una de

las propiedades del fluido, muchos fluidos reales se aproximan a esta suposición

newtoniana.

Fig.B. Desplazamiento angular debido a la deformación por el esfuerzo tangencial.


- 71 -

Que es igual a la rapidez de deformación, o desplazamiento, se puede ver

considerado el caso simple de un volumen elemental de fluido bajo un esfuerzo tangencial.

En la figura 2, se observa que el esfuerzo tangencial es causado por la superficie AB

superior del elemento el cual se mueve más rápidamente que la superficie inferior

CD. El elemento en (a) se deformará como se muestra en (b). La velocidad angular

del lado vertical izquierdo del elemento, con respecto al lado inferior, es la rapidez de

deformación angular. Esta es medida como rapidez con la cual el lado superior se desplaza

con respecto al inferior, dividido entre la longitud del lado izquierdo. Así

= rapidez de desplazamiento de AB, con respecto a CD,

= rapidez de desplazamiento angular de AC

= deformación angular del volumen elemental.

La ecuación (1-1) es la base para calcular μ en la mayoría de los instrumentos usados

para medir la viscosidad, la viscosidad dinámica es una función de la temperatura y la

presión. El efecto de la presión es prácticamente despreciable para los líquidos, y es pequeña

o despreciable para la mayoría de los gases y vapores, a menos que sea muy elevada. Las

viscosidades de todos los líquidos disminuyen con la temperatura y la de los gases aumentan

(figura C).


- 72 -

Fig.C. Coeficiente de viscosidad dinámica.


- 73 -

Anexo [7]

Coeficiente de Arrastre

En general el arrastre es provocado por dos efectos diferentes (fricción y presión),

usualmente es difícil determinarlos por separado. En general el coeficiente de arrastre

depende del número de Reynolds (figura D), en especial para los números de Reynolds por

debajo de aproximadamente . A números mayores, los coeficientes de arrastre para la

mayoría de las geometrías permanecen constantes. Esto se debe a que el flujo a números de

Reynolds altos se vuelve totalmente turbulento. Sin embargo, éste no es e l caso para cuerpo

redondeados como cilindros circulares (figura E) y las esferas (figura F).

Fig. D. Coeficiente de arrastre para superficie suave (smooth) y rugosa (rough) en

función del número de Reynolds.


- 74 -

Fig.E. Coeficiente de arrastre para flujo laminar en cilindros con relación de su

longitud L y diámetro D.

Fig.F. Coeficiente de arrastre en figuras cilíndricas es proporcional a una constante

predeterminada e inversamente proporcional al Número de Reynolds.


- 75 -

Anexo [8]

Centipoise

La unidad cgs para la viscosidad dinámica es el poise (P), cuyo nombre se tomó en honor al fisiólogo francés Jean-Louis-Marie Poiseuille (1799-1869). Se suele usar más su

submúltiplo el centipoise (cP). El centipoise es más usado debido a que el agua tiene una viscosidad de 1,0020 cP a 20 °C.

1 poise equivale a 100 centipoises = = 0.1 .

Anexo [9]

Cálculo numérico para la fuerza de arrastre ( ) y la potencia ( )

Se utilizó el siguiente programa en Matlab para obtener la grafica de fuerza de

arrastre (Ver Ref. Bibliográfica [9] y [15]):

clc

clear all; close all;

%Cálculo de la fuerza de rozamiento

D=0.2;

mu=0.003;

b=(13.6/8);

%Definición del vector de velocidad

v=[0:0.2:100];

for i=0:501

f=b*D*pi*mu*v;

end

plot(v,f);

title('Grafica de Fuerza de rozamiento')

xlabel('Velocidad de flujo [m/s] ')

ylabel('Fuerza de rozamiento [N]')

% Cálculo de potencia

for i=0:501

w=b*mu*v*((pi*D)/2)^2

end

plot(v,w);

title('Cálculo de potencia')

xlabel('Velocidad de flujo [m/s]')

ylabel('Potencia [W]')

http://es.wikipedia.org/wiki/Cgs

http://es.wikipedia.org/wiki/Poise

http://es.wikipedia.org/wiki/Jean_Louis_Marie_Poiseuille

http://es.wikipedia.org/wiki/Grado_celsius


- 76 -

Anexo [10]

Bosquejo de los rodillos con cerdas

Las siguientes imágenes, con ayuda de Solid Work, muestran un bosquejo general del

rodillo de cerdas a utilizar en el módulo de pulido o abrillantado.

Características:

Longitud de 1.40 metros

Diámetro del rodillo de 5 pulgadas

Cerdas de polietileno

Longitud de la cerdas = 30 centímetros

Fig. Vista Trimétrica y Dimétrica del rodillo con cerdas

Fig. G.- Vista Isométrica del rodillo con cerdas, con una longitud de 1.40 mts y 30

cm de largo por cada cerdas


- 77 -

Anexo [11]

Tablas de datos para el cálculo del calibre del conductor para moto de 1HP

3 2 1

1000 3Px1000A 2Px1000A 1Px1000A

Temp. Max. 75°C 900 3Px900A 2Px900A 1Px900A

CALIBRE AREA mm2 AMPACIDAD R X Fc 800 3Px800A 2Px800A 1Px800A

1000 506.7 545 0.0557 0.0000 0.05371 700 3Px700A 2Px700A 1Px700A

750 380 475 0.0682 0.0000 0.13814 600 3Px600A 2Px600A 1Px600A

600 304 420 0.0816 0.0000 0.14953 500 3Px500A 2Px500A 1Px500A

500 253.4 380 0.0954 0.0000 0.16271 400 3Px400A 2Px400A 1Px400A

400 202.7 355 0.1162 0.0000 0.18311 350 3Px350A 2Px350A 1Px350A

350 177.3 310 0.1303 0.0000 0.19496 300 3Px300A 2Px300A 1Px300A

300 152 285 0.1510 0.0000 0.21282 250 3Px250A 2Px250A 1Px250A

250 126.7 255 0.1792 0.0000 0.23713 225 3Px225A 2Px225A 1Px225A

4/0 107.2 230 0.2095 0.0000 0.26227 200 3Px200A 2Px200A 1Px200A

3/0 85 200 0.2619 0.0000 0.30599 175 3Px175A 2Px175A 1Px175A

2/0 67.43 175 0.3270 0.0000 0.36021 150 3Px150A 2Px150A 1Px150A

1/0 53.48 150 0.4082 0.0000 0.42772 125 3Px125A 2Px125A 1Px125A

2 33.62 115 0.6606 0.0000 0.63801 100 3Px100A 2Px100A 1Px100A

4 21.15 85 1.0122 0.0000 0.93346 70 3Px70A 2Px70A 1Px70A

6 13.3 65 1.6058 0.0000 1.42909 50 3Px50A 2Px50A 1Px50A

8 8.37 50 2.5547 0.0000 2.21469 40 3Px40A 2Px40A 1Px40A

10 5.26 35 4.0633 0.0000 3.46088 30 3Px30A 2Px30A 1Px30A

12 3.307 25 6.4720 0.0000 5.44036 20 3Px20A 2Px20A 1Px20A

15 3Px15A 2Px15A 1Px15A

POR CORRIENTE

CONDUCTORES DE Temp. Max. 75°C

DUCTO M AG DUCTO NO M AG

AWG mm² Cu 75°C Cu 90°C Cu 75°C Cu 90°C COBRE COBRE

1000 506.7 545 615 0.0000 0.0000 0.014 0.0101

750 380 475 535 0.0000 0.0000 0.1437 0.1035

600 304 420 475 0.0000 0.0000 0.1444 0.104

500 253.4 380 430 0.0000 0.0000 0.1476 0.1225

400 202.7 355 380 0.0000 0.0000 0.1535 0.1274

350 177.3 310 350 0.0000 0.0000 0.1539 0.1277

300 152 285 320 0.0000 0.0000 0.1555 0.1291

250 126.7 255 290 0.0000 0.0000 0.1575 0.1465

4/0 107.2 230 260 0.0000 0.0000 0.1581 0.147

3/0 85 200 225 0.0000 0.0000 0.1594 0.1482

2/0 67.43 175 195 0.0000 0.0000 0.1608 0.1495

1/0 53.48 150 170 0.0000 0.0000 0.1624 0.1559

2 33.62 115 130 0.0000 0.0000 0.1683 0.1616

4 21.15 85 95 0.0000 0.0000 0.1808 0.1736

6 13.3 65 75 0.0000 0.0000 0.1962 0.1884

8 8.37 50 55 0.0000 0.0000 0.2093 0.2093

10 5.26 35 40 0.0000 0.0000 0.2254 0.2254

12 3.307 25 30 0.0000 0.0000 0.2329 0.2329

REACTANCIA OHM x KM

CALIBRE CORRIENTE Resist. Ohmxkm

Tabla 12.- Calibres de conductores


- 78 -

Fact. de correc.por agrup.

C Factor No de cond. Factor 100 1 1 0 300

70 0.58 40 0.40 Temp.max. 75°C

60 0.71 30 0.45 Temp.max. 90°C

55 0.76 20 0.50 2 FASES NEUTRO

50 0.82 9 0.70 MAGNETICO 1 1

45 0.87 6 0.80 NO MAGNETICO 2 0.75

40 0.91 3 1.00 3 0.5

35 0.96 6 FS VOLTAJE CONDxFASE

30 1 1 208 1

25 1.04 FP RESERVA 1.15 220 2

25 80 0 1.25 230 3

LOGITUD 440 4

30 460

DATOS TOMADOS DEL MANUAL TÉCNICO DE CABLES DE ENERGIA DE CONDUMEX 480

Factores de corrección por temper.

Calibres R c.d 0.822 0.784 Relación

AWG- MCM 20°c 75°c 90°c c.a/cd 75°c 90°c 1000 2/0

1 1000 0.0347 0.0422 0.0443 1.320 0.0557 0.0585 800 1/0

2 750 0.0463 0.0563 0.0591 1.210 0.0681 0.0715 600 1/0

3 600 0.0578 0.0703 0.0737 1.160 0.0815 0.0855 500 2

4 500 0.0694 0.0844 0.0885 1.130 0.0954 0.1000 400 2

5 400 0.0868 0.1056 0.1107 1.100 0.1162 0.1218 300 4

6 350 0.0992 0.1207 0.1265 1.080 0.1304 0.1366 200 6

7 300 0.1160 0.1411 0.1480 1.070 0.1510 0.1584 100 8

8 250 0.1390 0.1691 0.1773 1.060 0.1792 0.1879 60 10

9 4/0 0.1640 0.1995 0.2092 1.050 0.2095 0.2197 40 10

10 3/0 0.2070 0.2518 0.2640 1.040 0.2619 0.2746 30 10

11 2/0 0.2610 0.3175 0.3329 1.030 0.3270 0.3429 20 12

12 1/0 0.3290 0.4002 0.4196 1.020 0.4082 0.4280 15 14

13 2 0.5430 0.6606 0.6926 1.000 0.6606 0.6926

14 4 0.8320 1.0122 1.0612 1.000 1.0122 1.0612

15 6 1.3200 1.6058 1.6837 1.000 1.6058 1.6837

16 8 2.1000 2.5547 2.6786 1.000 2.5547 2.6786

17 10 3.3400 4.0633 4.2602 1.000 4.0633 4.2602

18 12 5.3200 6.4720 6.78571 1.000 6.4720 6.7857

Temp. 75°C 90°C

70 0.33 0.58

60 0.58 0.71

55 0.67 0.76

50 0.75 0.82

45 0.82 0.87

40 0.88 0.91

35 0.94 0.96

30 1 1

25 1.05 1.04

HILOS

1 In = W / √ 3 / V / FP 2.63 e% = √ 3 x In x L ( R COS Ø + X SEN Ø ) / 10 / Vf 0.32

2 FC = e% x Vf / √ 3 / In / L x 10 50.49218908

REFERENCIAS A FORMULARIOS

Resist. c.a.

3

Fact de correc.por temp.

CONDUCTORES DE PUESTA A TIERRA


- 79 -

746

fp Factor de Potencia

2 4 6 8

0.16 0 0.54 0.7 0.62 0.58 0.54

0.25 0 0.5 0.75 0.65 0.62 0.5

0.33 0 0.54 0.78 0.68 0.61 0.54

0.5 0 0.62 0.83 0.69 0.62 0.62

0.75 0 0.68 0.85 0.7 0.63 0.68

1 0 0.68 0.85 0.82 0.7 0.68

1.5 0 0.62 0.86 0.82 0.7 0.62

2 0 0.66 0.89 0.78 0.7 0.66

3 0 0.74 0.84 0.8 0.72 0.74

4 0 0.72 0.86 0.8 0.76 0.72

5 0 0.73 0.88 0.81 0.75 0.73

6 0 0.72 0.88 0.84 0.75 0.72

7.5 0 0.71 0.87 0.82 0.77 0.71

10 0 0.72 0.88 0.83 0.75 0.72

12.5 0 0.82 0.88 0.82 0.82 0.82

15 0 0.83 0.89 0.83 0.8 0.83

20 0 0.83 0.88 0.83 0.78 0.83

25 0 0.74 0.88 0.83 0.9 0.74

30 0 0.83 0.88 0.84 0.85 0.83

40 0 0.85 0.88 0.85 0.84 0.85

50 0 0.83 0.88 0.86 0.84 0.83

60 0 0.82 0.9 0.87 0.87 0.82

75 0 0.81 0.9 0.88 0.85 0.81

100 0 0.77 0.91 0.87 0.83 0.77

125 0 0.79 0.88 0.86 0.84 0.79

150 0 0.79 0.9 0.87 0.83 0.79

200 0 0.8 0.9 0.86 0.81 0.8

250 0 0.81 0.91 0.86 0.85 0.81

300 0 0.86 0.93 0.88 0.85 0.78

350 0 0.8 0.93 0.88 0.84 0.8

400 0 0 0.86 0.88 0.85

450 0 0 0.87 0.88 0.81

500 0 0 0.81 0.88

CP WATTS

MOTORES TRIFASICOS MCA. WEG, GENERACION PREMIUM. CARCASA DE HIERRO

Tabla 13.- Motores trifásicos Weg


- 80 -

Anexo

[12]


- 81 -


- 82 -


- 83 -

Glosario


- 84 -

[A]

Aceleración: En física es una magnitud vectorial que nos indica el cambio

de velocidad por unidad de tiempo.

Análisis: Puede referirse al estudio minucioso de un asunto, noticia, suceso, etc.

Identificar los componentes de un todo, separarlos y examinarlos.

Automatización: (Automatización: del griego antiguo auto, ‘guiado por uno mismo’) es

un sistema donde se trasfieren tareas de producción, realizadas habitualmente por

operadores humanos a un conjunto de elementos tecnológicos.

[B]

Bar: Tiene su origen del griego que significa peso, es una unidad de presión

manométrica, utilizando SI equivale a 100 Pa.

Biela: Consiste en una barra rígida diseñada para establecer uniones articuladas en sus

extremos se emplea en multitud de máquinas que precisan la conversión entre

movimiento giratorio continuo y lineal alternativo.

[C]

Cálculo: Consiste en realizar operaciones necesarias para prever el resultado de una

acción previamente concebida.

Cinemática: Es la rama de la física que estudia las leyes del movimiento de los cuerpos

sin considerar las causas que lo originan (las fuerzas) y se limita, esencialmente,

al estudio de la trayectoria en función del tiempo.

Coeficiente de arrastre: Es una cantidad adimensional que se utiliza para cuantificar el

arrastre o resistencia de un objeto en un entorno de fluido, se asocia siempre con

una superficie particular.

Coeficiente de viscosidad dinámico: Parámetro que caracteriza a la viscosidad que solo

se manifiesta en líquidos en movimiento, se representa por la letra griega y se

mide en centipois (cp).

Computadora: También denominada Computador u Ordenador, es una máquina

electrónica que recibe y procesa datos para convertirlos en información

conveniente y útil.

[D]

Densidad (): Unidad de medida utilizada para medir la cantidad de masa contenida en

un determinado volumen, simbolizada por la letra griega

https://es.wikipedia.org/wiki/Vector_(f%C3%ADsica)

https://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad

https://es.wikipedia.org/wiki/Unidad_de_tiempo

https://es.wikipedia.org/wiki/Griego_antiguo

https://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsica

https://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_(f%C3%ADsica)

https://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza

https://es.wikipedia.org/wiki/Trayectoria

https://es.wikipedia.org/wiki/Tiempo


- 85 -

[E]

Esfuerzo: Tasa de cambio de la cantidad de movimiento, empleada contra una

resistencia.

Energía: Se define como la capacidad que posee un cuerpo (una masa) para

realizar trabajo luego de ser sometido a una fuerza.

Energía Cinética: Energía asociada a los cuerpos que se encuentran en movimiento. En

otras palabras se puede definir como el trabajo necesario para acelerar un cuerpo

de una masa determinada desde el reposo hasta la velocidad indicada. Ec=mv2/2

Energía Potencial: Energía que mide la capacidad que tiene dicho sistema para realizar

un trabajo en función exclusivamente de su posición o configuración. Ep=mgh

[F]

Fluido: Sustancia que se deforma continuamente cuando se le somete a un esfuerzo

cortante, sin importar lo pequeño que sea el esfuerzo aplicado.

Fuerza: Es una magnitud vectorial que mide la Intensidad del intercambio de momento

lineal entre dos partículas o sistemas de partículas. Según una definición clásica,

fuerza es todo agente capaz de modificar la cantidad de movimiento o la forma de

los materiales. En el Sistema Internacional de Unidades, la unidad de medida de

fuerza es el newton que se representa con el símbolo: N , nombrada así en

reconocimiento a Isaac Newton por su aportación a la física, especialmente a

la mecánica clásica.

[G]

Gravedad: Es la fuerza gravitatoria específica que actúa sobre un cuerpo en el campo

gravitatorio de otro; esto es, como la fuerza gravitatoria por unidad de masa del

cuerpo que la experimenta. Se la representa como “g” y se expresa en

newtons/kilogramo (N/kg) en el Sistema Internacional de Unidades.

[H]

Hiperestático: Se denomina así cuando un sistema tiene infinitas soluciones que

cumplen con la estática, por cual es necesario idear procedimientos para poder

obtener el resultado, es decir cuando la determinación de los esfuerzos

característicos no pueden obtenerse a partir d ecuaciones estáticas.

[K]

Kilogramo: Es la unidad básica de masa del Sistema Internacional de Unidades (SI).

Kilogramo Fuerza: (Kilopondio). Es la fuerza ejercida sobre una masa de 1 kg masa

(según se define en el Sistema Internacional) por la gravedad estándar en

la superficie terrestre, esto es 9,80665 m/s2.

https://es.wikipedia.org/wiki/Trabajo_(f%C3%ADsica)


https://es.wikipedia.org/wiki/Magnitud_f%C3%ADsica

https://es.wikipedia.org/wiki/Intensidad

https://es.wikipedia.org/wiki/Cantidad_de_movimiento

https://es.wikipedia.org/wiki/Cantidad_de_movimiento

https://es.wikipedia.org/wiki/Punto_material

https://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_de_part%C3%ADculas_(f%C3%ADsica)

https://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidades

https://es.wikipedia.org/wiki/Unidad_de_medida

https://es.wikipedia.org/wiki/Newton_(unidad)

https://es.wikipedia.org/wiki/Isaac_Newton

https://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica_cl%C3%A1sica

https://es.wikipedia.org/wiki/Magnitud_espec%C3%ADfica


https://es.wikipedia.org/wiki/Unidades_b%C3%A1sicas_del_Sistema_Internacional

https://es.wikipedia.org/wiki/Masa



https://es.wikipedia.org/wiki/Kg

https://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional

https://es.wikipedia.org/wiki/Gravedad

https://es.wikipedia.org/wiki/Tierra


- 86 -

[L]

Libra (lb): Es una unidad de masa que equivale a 0.45359 kg.

Libra Fuerza: Unidad de fuerza aproximadamente igual a la fuerza gravitacional

ejercida sobre una masa de una libra sobre una idealizada superficie de la Tierra,

esto es 32,16 ft/s² (aproximadamente 9,80237 m/s²).

[M]

Masa: (Del latín massa). Es una medida de la cantidad de materia que posee un cuerpo.

Mecánica de fluidos: Ciencia que estudia la cinemática y dinámica de los fluidos ante la

acción de fuerzas aplicadas.

Mecatrónica: Es la combinación sinérgica de los sistemas físicos, de la ingeniería

mecánica de precisión, de la electrónica, del control automático y de las

computadoras durante el proceso de diseño de productos y procesos, desde el

propio comienzo del proceso de diseño, permitiendo así la toma de decisiones en

ambientes complejos.

Módulo: Del latín (modulus) a una estructura de bloque o piezas que, en una

construcción, se ubican en cantidad afín de hacerla más senc illa, regular y

económica. Por lo tanto, forma parte de un sistema y suele estar conectado, con

algunos de los componentes.

Momento Torsor: Se denomina la componente paralela al eje longitudinal del momento

de fuerza resultante de una distribución de tensiones sobre una sección transversal

del prisma mecánico.

[N]

Newton (N): Debe su nombre a Isaac Newton, es una unidad de fuerza que equivale a

kilogramo por metro sobre segundo cuadrado. N = kg*m)/s2. En otras palabras el

Newton es una unidad derivada que se define como la fuerza necesaria para

proporcionar una aceleración de 1 m/s² a un objeto de 1 kg de masa.

Número de Reynolds: Relación existente entre las fuerzas inerciales y las fuerzas

viscosas, es un número adimensional y puede utilizarse para definir las

características del flujo dentro de una tubería, proporciona la indicación de la

perdida de energía causada por efectos viscosos.

[O]

Ordenador: Es una máquina programable (véase Computadora)

[P]

Partícula: Porción de materia de un cuerpo que conserva sus propiedades.

https://es.wikipedia.org/wiki/Unidades_de_medida



https://es.wikipedia.org/wiki/Libra_(unidad_de_masa)

http://es.wikipedia.org/wiki/Eje_longitudinal

http://es.wikipedia.org/wiki/Momento_de_fuerza

http://es.wikipedia.org/wiki/Momento_de_fuerza

http://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_resultante

http://es.wikipedia.org/wiki/Prisma_mec%C3%A1nico

https://es.wikipedia.org/wiki/Unidades_derivadas_del_Sistema_Internacional

https://es.wikipedia.org/wiki/Aceleraci%C3%B3n



- 87 -

Pascal (Pa): Debe su nombre al francés Blaise Pascal, se define como la presión que

ejerce la fuerza de un Newton sobre una superficie de un metro cuadrado.

Perfil: En ingeniería, es todo aquel producto laminado, fabricado usualmente para su

empleo en estructuras de edificación, o de obra civil.

Peso: Equivale a la fuerza que ejerce un cuerpo sobre un punto de apoyo, originada por la

acción del campo gravitatorio local sobre la masa del cuerpo. Del latín pensum, el

peso es una medida de la fuerza gravitatoria que actúa sobre un objeto.

PLC: Por sus siglas en ingles “Promammable Logic Controller” que significa

“Controlador Lógico Programable”

Poscosecha: Periodo comprendido entre la cosecha de la fruta u hortaliza y el momento

en que esta es consumida.

Potencia: Cantidad de trabajo efectuado por unidad de tiempo.

Presión: Es la fuerza ejercida por unidad de superficie, se mide es Pascales (Pa),

equivalentes a la medida de un Newton repartida a una superficie de un metro

cuadrado.

Psi: Se denomina Psi (del inglés Pounds per Square Inch) a una unidad de presión cuyo

valor equivale a una libra por pulgada cuadrada.

PTR: Perfiles de acero para construcción; por sus siglas en ingles “Rectangular Tubular

Profile” que significa “Perfil Tubular Rectangular”.

[R]

Rigidez Torsionante: en una barra recta de sección uniforme es la relación entre

el momento torsor aplicado en uno de sus extremos y el ángulo girado por este

extremo, al mantener fijo el extremo opuesto de la barra, y se mide en Nm/grado.

Rugosidad: Conjunto de irregularidades superficiales de paso relativamente pequeño,

correspondiente a las huellas dejadas en la superficie real por el procedimiento de

elaboración.

Rugosidad (Tubería): Es una ondulación que puede ocasionarla la flexión de la pieza

durante el maquinado; falta de homogenidad del material, liberación de esfuerzos

residuales, deformaciones por tratamiento térmico, vibraciones etc.

[S]

Sinergia (física): (Del griego: syn que significa simultaneidad, y ergon que

significa obra) es la integración de sistemas que conforman un nuevo objeto.

Acción de coordinación de dos o más causas o partes (elementos) cuyo efecto es

superior a la suma de efectos individuales.


https://es.wikipedia.org/wiki/Intensidad_del_campo_gravitatorio


https://es.wikipedia.org/wiki/Gravedad


https://es.wikipedia.org/wiki/Tiempo

http://es.wikipedia.org/wiki/Momento_torsor

http://es.wikipedia.org/wiki/Idioma_griego


- 88 -

[T]

Trabajo: Se dice que una fuerza realiza trabajo cuando altera el estado de movimiento de

un cuerpo. El trabajo es una magnitud física escalar que se representa con la

letra “W” (del inglés Work) y se expresa en unidades de energía, esto es

en julios o joules (J) en el Sistema Internacional de Unidades.

Transportador: Dispositivo que facilita el manejo y traslado de una gran diversidad de

objetos, siempre y cuando cumplan con la condición de contar con un fondo

regular, de lo contrario se utilizan dispositivos como el transportador de banda,

helicoidal, etc.

[V]

Velocidad: Es la distancia recorrida por un objeto en la unidad de tiempo, su unidad en

SI es metro por segundo.

Viscosidad: Es la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales, es debida a

las fuerzas de cohesión moleculares.


https://es.wikipedia.org/wiki/Magnitud_f%C3%ADsica

https://es.wikipedia.org/wiki/Escalar_(f%C3%ADsica)

https://es.wikipedia.org/wiki/Julio_(unidad)



- 89 -

Referencias Bibliográficas.

[1]. Análisis Estructural - 5ta Edicion - R. C. Hibbeler

[2]. Dinámica de los fluidos con aplicaciones en ingeniería – James W.

Daily / Dopnald R. F. Harleman – Editorial Trillas

[3]. Diseño de elementos de maquinas - Robert L. Mott

[4]. Diseño de Maquinaria - 3ra Edicion- Norton

[5]. Diseño Ingeniería Mecánica - Shigley - Richard G. Budynas

[6]. Fundamentals of Machine Component Design - Robert C. Juvinall /

Kurt M. Marshek

[7]. Fundamentos de Diseño para Ingeniería Mecánica - Autor Juvinall,

Robert C. Editor Limusa Wiley

[8]. Ingeniería de Control, 2a Edición - W. Bolton

[9]. Matlab para Ingenieros - Holly Moore

[10]. Mecánica de Fluidos e Hidráulica - Serie Shaum - Ranald V. Giles

[11]. Mecánica para Ingenieros, Dinámica - J. L. Meriam, L. G. Kraige

[12]. Mecánica Vectorial para Ingenieros, Estática - Beer, Johnson,

Mazurek, Eisenberg

[13]. Mecatrónica. Control y Automatización - Fernando Reyes Cortés,

Jaime Cid Monjaraz, Emilio Vargas Soto

[14]. Mecatrónica. Sistemas de control eléctrico en la ingeniería mecánica y

eléctrica - W. Bolton

[15]. Métodos Numéricos para Ingenieros - Steven C. Chapra, Raymond P.

Canale - 5ta edición

[16]. The Electrical Engineering - Handbook - Wai Kai Chen

http://www.4shared.com/file/VOuCeT_j/analy-asu.html

http://www.4shared.com/document/g2FU9UzU/dise_maq_norton.html

http://www.libreriadelau.com/catalogsearch/advanced/result/?name=&products_author=Fernando+Reyes+Cort%C3%A9s,+Jaime+Cid+Monjaraz,+Emilio+Vargas+Soto

http://www.libreriadelau.com/catalogsearch/advanced/result/?name=&products_author=Fernando+Reyes+Cort%C3%A9s,+Jaime+Cid+Monjaraz,+Emilio+Vargas+Soto


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Cibergrafía.

[1]. “Estudio de oportunidades de mercado e inteligencia comercial

internacional de la Papaya Mexicana e identificación de necesidades de

infraestructura logística”.

(http://www.sagarpa.gob.mx/agronegocios/Documents/Estudios_promerc

ado/PAPAYA2009.pdf)

[2]. Descripción del sistema de aire comprimido.

(http://bibing.us.es/proyectos/abreproy/5025/fichero/2-

+Descripci%F3n+aire+comprimido.pdf)

[3]. Distribución de aire Comprimido.

(http://www.gates.com.mx/pdf/DISTRIBUCION_DE_AIRE_No1.pdf)

[4]. http://papayasanaya.com/cosecha-y-postcosecha/

[5]. http://papayasanaya.com/galleria-de-fotos/

[6]. http://www.ingersollrandproducts.com/eu-es/products/air

[7]. http://www.propapaya.org/

[8]. http://www.sagarpa.gob.mx/

[9]. http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S2007-

09342011000500001

[10]. http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_serial&pid=2007-

0934&lng=es&nrm=iso

[11]. Tesis - “Tratamientos Postcosecha en el control de la actracnosis y

calidad de frutos de Papaya Maradol”

(http://colposdigital.colpos.mx:8080/jspui/handle/10521/68 )

[12]. Trabajo de investigación de la “Calidad y tolerancia en frutos de Papaya

(Carica papaya L.) a la inoculación del hongo Colletotrichum

gloeosporioides Penz., en postcosecha”.

(http://www.chapingo.mx/revistas/revistas/articulos/doc/rchshVII252.pdf )

http://papayasanaya.com/galleria-de-fotos/

http://www.ingersollrandproducts.com/eu-es/products/air


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Literatura citada

Información de Cosecha, Poscosecha y Mercado de la Papaya Maradol

Producción y manejo postcosecha de papaya maradol en la planicie huasteca.

(http://www.cesix.inifap.gob.mx/frutalestropicales/articulos/PAPAYA_2010.pdf )

Trabajo de investigación de la “Calidad y tolerancia en frutos de Papaya (Carica

papaya L.) a la inoculación del hongo Colletotrichum gloeosporioides Penz., en

postcosecha”.

(http://www.chapingo.mx/revistas/revistas/articulos/doc/rchshVII252.pdf )

http://www.cirpas-inifap.gob.mx/

Programa estratégico de necesidades de investigación y transferencia de tecnología

del Estado de Chiapas.

(http://www.cofupro.org.mx/cofupro/Publicacion/Archivos/penit47.pdf )

http://www.fao.org/agronoticias/agro-noticias/detalle/es/c/194981/

http://www.freshplaza.es/

http://www.inifap.gob.mx/

https://es.wikipedia.org/

Eficiencia energética en los sistemas de aire comprimido.

(http://www.si3ea.gov.co/Portals/0/Gie/Tecnologias/aire.pdf )

Tesis – “Propuesta de Rediseño de la Red de aire comprimido de Industrias Ceresita

S. A. - Ana Andra Soto Vásquez - Universidad de Talca Chile”

(http://vicentesoria.mdl2.com/pluginfile.php/189/mod_resource/content/1/aire%20c

omprimido%20tesis.pdf)

Información de Trasportadores (Conveyors)

http://www.acsconveyor.com/

http://www.conveyor-systems.biz/

http://www.conveyorsystems.com.mx/

http://www.conveytrac.com/

http://www.cumberlandconveyor.com/acsi.html

http://www.dornerconveyors.com/

http://www.dynamicconveyor.com/

http://www.easy-conveyors.com/en/

http://www.flexlink.com/

http://www.hytrol.com/web/index.php/es/

http://www.mk-group.com/en/products/conveyor-technology.html

https://es.wikipedia.org/

http://vicentesoria.mdl2.com/pluginfile.php/189/mod_resource/content/1/aire%20comprimido%20tesis.pdf

http://vicentesoria.mdl2.com/pluginfile.php/189/mod_resource/content/1/aire%20comprimido%20tesis.pdf


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