Estudiantes: Alejandro Orjuela. 233458

Hugo Esteban Barrero Mora. 232581

Director: Ing. Juan Edilberto Rincón Pardo.

MAQUINA LAVADORA PARA BOYAS

DE PISCINA

Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica

Línea de Investigación, Innovación y Desarrollo Tecnológico

XXIV MUESTRA DE MÁQUINAS Y PROTOTIPOS

ANTECEDENTES Y FUNDAMENTACIÓN

Se investigó en la base de datos de las universidades en Colombia y se encontraron

algunos diseños de maquinas que llevan por nombre: Diseño y cálculo de un túnel de

lavado y secado de canecas y tapas plásticas para los Alpes Industrias Alimenticias S.A,

Diseño y cálculo de una máquina lavadora de bloques de motores diesel y gasolina de

hierro colado, Diseño y cálculo de una lavadora en enjuagadura de botellas, Diseño y

cálculo de una máquina lavadora, exprimidora secadora de rodillos y de una máquina

volteadora de láminas de hojalata para el proceso litográfico de la fábrica de tapas

cervecería de Bogotá, Bavaria S.A.., Cálculo y diseño de una lavadora, esterilizadora

secadora de diferentes tipos de cestillos plásticos "Productos Lácteos el Recreo",

Cálculo y diseño de una máquina lavadora de botellas.

No se encontró ningún diseño que realizara el lavado de los carriles flotantes para

piscinas.

FINANCIADOR: Compensar.

VALOR DEL PROYECTO: 7’ 000 000

TIEMPO DE DESARROLLO: 7 meses.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Compensar cuenta actualmente con 78 carriles flotantes, de los cuales: 65 son utilizados

en las diferentes piscinas, y los restantes se mantienen en stock. Estos deben ser

lavados en promedio cada 20 días, dependiendo del grado de suciedad que posean. Por

lo tanto, cada día se deberían lavar en promedio 3 carriles flotantes.

Actualmente este lavado se lleva a cabo a mano; generando costos innecesarios en

mano de obra, Químicos y lo que es mas importante:

Agua.

El lavado que se desarrolla actualmente en Compensar, se realiza de forma manual e

ineficiente. Las etapas que comprende el lavado son las siguientes: primero se realiza un

remojo en solución desengrasante durante un tiempo determinado, posteriormente se

realiza el fregado de las superficies de los flotadores y donas para quitar la suciedad y

por ultimo tenemos el enjuague con agua potable.

Los consumos de Tiempo; Dinero y Químicos para la limpieza son Exagerados:

TIEMPO: 180 HORAS/MES

COSTOS (MANO DE OBRA, AGUA, QUIMICOS): 1’120 000 / MES.

REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE

LOS PRINCIPALES REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE Y PARA LOS CUALES FUE

DISEÑADA LA MAQUINA SON:

1. DISEÑO DE UNA MAQUINA LAVADORA PARA BOYAS DE PISCINA QUE

GARANTICE LA LIMPIEZA DE LOS CARRILES.

2. MEJORAR EL TIEMPO DE LAVADO PARA LOS CARRILES; QUE ACTUALMENTE

ES DE 2 DIAS POR CARRIL.

3. QUE LA MAQUINA UTILICE DE MANERA EFICIENTE EL AGUA, VAPOR Y

DETERGENTE QUE SUMINISTRA LA EMPRESA.

4. BAJO IMPACTO AMBIENTAL.

ANÁLISIS DE LA COMPETENCIA (BENCHMARKING)

A nivel internacional se cuenta con empresas dedicadas al desarrollo de maquinaria para

el lavado de metales, envases plásticos, envase de vidrio, alimentos, farmacéutica,

instrumental médico y odontológico, vehículos, piezas mecánicas entre otros. Estas

empresas diseñan sus maquinas con diferentes sistemas de limpieza de acuerdo a la

aplicación que se requiera, estos son: sistema de limpieza “in situ” (CIP), sistema de

lavado mecánico, limpiezas por ultrasonido, limpiezas por pulverización a presión,

sistema de limpieza manual con cepillos o elementos similares y sistema de limpieza en

seco.

No se encontró ningún diseño (especifico) que realizara el lavado de los

carriles flotantes para piscinas.

DIAGRAMA DE DESCOMPOSICIÓN FUNCIONAL

GENERACIÓN DEL CONCEPTOInicialmente se pensó en realizar una olla de lavado para solucionar el problema, esta

olla se veía así:

*Pero presentaba varios inconvenientes:

Mucho Volumen.

Consumo de Material.

Peso Exagerado en los soportes.

Lavado no muy exhaustivo.

GENERACIÓN DEL CONCEPTODespués de un análisis de costos, del sitio, de la disponibilidad de vapor se decidió hacer el

proceso mediante un túnel de lavado que utiliza vapor a presión proveniente de la caldera, que

sale de una tubería a presión por medio de unas boquillas y agua con detergente que recircula

mediante una bomba hidráulica:

DESARROLLO DE LA IDEADurante el proceso de diseño y de desarrollo de la idea se nos presentaron innumerables

inconvenientes, ente los cuales se puede mencionar:

• El Material debía ser Acero Inoxidable en muchas de las piezas ya que se tenia que manejar el

vapor.

• El tanque de agua debía tener un soporte y una resistencia no solo de sus materiales y soporte

necesario para cuando estuviera lleno; sino también

había que evitarse el pandeo del tanque.

• El Carrete tenia que poseer un sistema de tracción

de los carriles que garantizara el mismo intervalo

para cada tramo del separador.

• La Estructura debía poder soportar tanto el peso

Del túnel de lavado con la tubería, como el peso del

Tanque y las fuerzas externas normales para esta

labor.

PRESENTACIÓN DE LA ALTERNATIVA DE DISEÑO DOMINANTE Y

JUSTIFICACIÓN

La alternativa dominante por Costos, Resistencia de Materiales, Análisis de Elementos

Finitos, Manufactura; fue la maquina Lavadora de Boyas de piscina tipo túnel; que

aparece a continuación:

GENERACIÓN Y EVALUACIÓN DEL PRODUCTOEste Diseño Fue Generado Siguiendo las normas de diseño internacionales y para su trazado se

utilizo el programa INVENTOR, SOLID WORKS, SOLID EDGE; Sólidos de donde salieron

los planos de Fabricación que fueron editados en AutoCAD.

Para probar el diseño se utilizó los programas como: ANSYS y COSMOS. De donde se

encontraron las fallas en el diseño inicial y se modificaron algunos soportes y dimensiones en

Tanques de almacenamiento y la estructura general.

DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA

Las dimensiones generales de la maquina son: Alto: 1.67M. Ancho: 0.62M Largo: 1.20M.

Estas son las dimensiones del Túnel de Lavado.

La Maquina que proporciona tracción es uno de los carriles ya existentes en compensar;

rotado mediante el mecanismo que se ve en el video.

El Material de los tanques principales que estamos usando ha sido lamina de acero

inoxidable de varios calibres: 14, 16, 20.

Esta Maquina es una maquina diseñada para soportar presiones de vapor, de agua y las

fuerzas normales que genera el uso para el cual fue creada.

APORTE Y VALOR SOCIAL DEL DISEÑOEl principal aporte de este diseño de maquina es que no existe en Latinoamérica una

maquina que realice este tipo de tarea.

Esta maquina aporta una nueva tecnología al país y representa un beneficio social en el

sentido mas amplio ya que, con este desarrollo los operarios podrán usar su tiempo

de manera mas eficiente en tareas menos rutinarias y de mayor capacidad

intelectual, lo que se verá reflejado en un mejor estilo de vida para los trabajadores

de compensar.

ANÁLISIS ECONÓMICOPara Este Análisis lo mejor que podemos hacer es una tabla que describa los dos procesos el

Manual y con el Túnel de Lavado.

Manualmente

Por Mes.

Túnel de Lavado

Por Mes.

Tiempo

Costo de Tiempo:

180 horas

$ 618 750 (smmv)

45 horas.

$ 5 100 (16.78KW)

Agua Potable

Costo de Agua:

70 000 lt.

$ 370 000

14 000 lt.

$ 74 000

Químicos (Remobase) 160 lt

$ 113 000

102 lt.

$ 72 000

SUMAS: $ 1’101 750. $ 151 100

*El Costo de la entalpia de vapor no se agrega por que faltan algunos datos

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

*Se puede ver que financieramente este proyecto es rentable ya que en tan solo 8

meses ya estará ahorrando dinero a sus compradores (la empresa compensar).

*Esta maquina esta diseñada para trabajar bajo las condiciones especificadas por sus

diseñadores en el manual de usuario; debe ser operada por un operario que haya

leído dicho manual y tenga en cuenta todas las instrucciones.

*No requiere un curso de manejo.

*Se debe Manipular teniendo en cuenta el uso de guantes, overol y botas de caucho.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Y HERRAMIENTAS DE

INGENIERÍA EMPLEADAS

• ROBERT L NORTON, Diseño de Máquinas. Primera Edición 1999

• BEER AND JOHNSTON, Ferdinand P. Mecánica de materiales. Bogotá.1993

• YUNUS A. CENGEL. Transferencia de calor. McGraw-Hill Interamericana

• TRUJILLO MEJIA, Raúl Felipe. Seguridad ocupacional. Bogotá 2004.

• SERWAY, Raymond. Física. México. 1999.

• MARKS, Manual del ingeniero mecánico. México.1999.

• FREDERICK, Julian R. Ultrasonic Engineering. U.S.A. John Wiley &Son. Inc.1965

P. 117

• INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TECNICAS. Normas colombianas para

la presentación de trabajos de investigación. Quinta actualización. Bogotá D.C.

2003

• Inventor 2007 y Autocad 2008.

• Solid Edge 2008. (Versión Académica y Versión Comercial)

• Solid Works 2008.

¿PREGUNTAS?

GRACIAS POR SU ATENCIÓN