Post on 20-Jul-2015
5/17/2018 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/descripcion-del-proyecto-55b07d55c1415 1/33
DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO
La ingeniería tiene como objetivo desarrollar tecnologías o mejoras de las mismas con elfin de satisfacer las necesidades de la humanidad y de mejorar la calidad de vida. Una delas necesidades prioritarias es la alimentación por lo que desde siempre se handesarrollado métodos y aparatos que ayuden a tratar los alimentos que entrega lanaturaleza, sin embargo las exigencias de productividad y de tiempo de la actualidadobligan a que el desarrollo de aparatos y máquinas se haga de tal manera que el usuariodeba realizar un mínimo esfuerzo y que el proceso sea lo más automático posible.
Teniendo en cuenta lo anterior se propone el diseño de un aparato que sea capaz derecibir naranjas enteras, extraer de ellas su pulpa y entregarla fría al usuario, este sistemaademás debe tener en cuenta los problemas ambientales actuales por lo que se buscaque su desarrollo esté encaminado a la reducción del consumo de energías no renovablesy que sea capaz de operar alternativamente entre la energía eléctrica y adicionalmenteteniendo como fuente energética la luz solar.
El diseño es ambicioso en cuanto que se desea que la única actividad del usuario sea lade introducir las naranjas a las que les desea extraer el jugo, después de este proceso yde ser accionada, la máquina debe funcionar de manera independiente sin ningún tipo deintervención del usuario, al final se debe entregar el zumo de la naranja a una temperaturaque sea agradable al usuario.
Se debe considerar que después del proceso se obtendrán desechos como la cascara dela naranja y las semillas las que deben ser separadas del jugo para posteriormente serdesechadas por el usuario.
Para cada una de las actividades descritas anteriormente se presentan en el desarrollo de
este proyecto una serie de alternativas que, teniendo en cuenta las especificaciones delcliente y los criterios ingenieriles, serán puestas en consideración con el fin de seleccionarlas opciones que cumplan de manera eficiente con lo requerido y deseado. Para eldesarrollo de estas especificaciones se realiza un estudio de los equipos que seencuentran en el mercado, así como de las tecnologías que se han desarrollado enrelación con la extracción de pulpa de frutas cítricas, refrigeración de líquidos y conversiónde energía solar.
Se debe considerar que el dispositivo va dirigido a establecimientos en los que seexpenda el jugo de naranja listo para consumir, es decir este sistema se diseña teniendoen cuenta las necesidades de aquellos que obtienen el jugo de la naranja y lo expendende manera casi que inmediata, por lo que el sistema podría ser utilizado ensupermercados, puestos de ventas de jugos, restaurantes, bares e incluso en hogares enlos que se disponga del espacio necesario para operar un sistema con dimensionesmayores a las de un exprimidor de naranjas de los que comúnmente se encuentran en loshogares.
5/17/2018 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/descripcion-del-proyecto-55b07d55c1415 2/33
ESTADO DEL ARTE Y DE LA TÉCNICA
La naranja es una fruta de uso común que por su aporte vitamínico hace parte de la dietaalimenticia de los humanos. Su uso es universal y muy común, e estima que para el año2008 la producción de esta fruta estaba en 68.5 Millones de toneladas [1]. El jugo denaranja es tan común como las naranjas mismas, por lo que es necesario extraer la pulpade la fruta. El método de extracción consiste básicamente en cortar la naranja yposteriormente exprimirla, sin embrago estas actividades se pueden realizar de diferentesformas y con diferentes instrumentos, que incluyen extractores manuales (mecánicos oeléctricos) y extractores automáticos. Estos últimos son los de interés para este estudio.
El primer extractor de jugos de naranjas automático se comercializó en 1945 y erautilizado en hoteles y restaurantes [2], posteriormente su uso comenzó a intensificarse enlos supermercados y en puestos de ventas especializados en jugos ubicados en parquesy en aceras.
El mecanismo de corte más común es por medio de una hoja de acero afilada a través dela cual se hace pasar la naranja, en los extractores automáticos, a diferencia de losmanuales, el corte se puede hacer sin tener en cuenta la posición de la naranja. Posterioral corte la naranja es pasada por un sistema en el cual es presionado para extraer lamayor cantidad de jugo posible, este sistema puede ser de diferentes tipos y algunos deellos se encuentran resumidos en la Tabla xx, donde están algunas de las patentes deeste tipo de sistemas.
Por otro lado, normalmente el jugo de naranja se consume frío por lo que se refrigera enlos hogares y diferentes lugares en los que se expende, sin embargo típicamente se haceuso de un refrigerador externo al aparato de extracción o bien se añade hielo para
disminuir la temperatura. Sin embargo es posible incorporar sistemas de refrigeración alos dispensadores que se ubican en los aparatos de extracción.
5/17/2018 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/descripcion-del-proyecto-55b07d55c1415 3/33
ASPECTOS TÉCNICOS Y LEGALES
A continuación se presenta el listado normas nacionales e internacionales que deben serconsideradas en aspectos técnicos.
NTC 1736 NTC 2775 NTC 4405 ASTM E722 Guía de Buenas Prácticas para el Sector de Alimentos de Colombia.
A continuación se presenta el listado normas nacionales e internacionales que deben sercumplidos legalmente.
Ley 697 de 2001 de Colombia Decreto 3075 de 19987 de Colombia Norma Celdas y Baterías Secundarias para Sistemas de Energía Solar Resolución 1652 de 2007 Resolución No. 8321 del 4 de Agosto de 1983 Resolución 001792 de Mayo 3 de 1990 Decreto 948 de 1995
5/17/2018 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/descripcion-del-proyecto-55b07d55c1415 4/33
ESPECIFICACIONES
Para el desarrollo adecuado del proyecto que se presenta es necesario partir de lasnecesidades y requerimientos que tiene el consumidor final de este tipo de equipos. Sinembargo los diseñadores deben establecer una serie de requerimientos que tienen encuenta consideraciones técnicas y legales, de tal forma que el producto final seaelaborado bajo estándares y regulaciones establecidas y por ende sea posible que elproducto sea avalado por los organismos de control respectivos. Identificación de losconsumidores
Inicialmente se debe establecer que los clientes serán aquellas personas que hacen usode los exprimidores de naranja para la venta del jugo en establecimientos diseñados paratal labor, estos establecimientos incluyen restaurantes, quioscos ubicados en parques,puntos de venta ambulantes, puntos de venta ubicados en las aceras, tiendas, fruteras,panaderías, etc.
Evaluación inicial de la Competencia
Actualmente existen diferentes tipos de extractores de jugo de naranja en el mercado,algunos con entrada de energía mecánica y otros con entrada de energía eléctrica. En elámbito nacional por facilidades de costos los modelos más utilizados son de entrada tipomecánica. Recientemente se están utilizando, especialmente en supermercados,extractores eléctricos de tipo automático, sin embargo el costo de estos últimos es másalto lo que dificulta que algunos usuarios tengan acceso a ellos.
De esta manera la competencia para el dispositivo que se proyecta diseñar está divididaen dos grupos y debe tener en cuenta características de ambos:
Extractores manuales:
Son generalmente de bajo costo, de fácil adquisición, tienen facilidades de limpieza, estándiseñados regularmente en acero inoxidable, son compactos, fáciles de transportar, elusuario entrega la energía de entrada a través del accionamiento de una palanca, tienenaltas probabilidades de derrames del jugo, no separan las semillas, las naranjas debenser cortadas a la mitad y deben ser suministradas de a mitades al aparato de extracción,además el jugo debe ser colado y se debe refrigerar posteriormente.
5/17/2018 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/descripcion-del-proyecto-55b07d55c1415 5/33
Ilustración 1. Exprimidor manual de naranjas.
Domésticamente se usa un tipo de extractor tiene un motor que se acciona al presionar lanaranja sobre el extractor, tienen sistemas de separación de las semillas, las naranjasdeben ser cortadas a la mitad para poder ser usado, el jugo debe ser refrigeradoposteriormente. Para estos extractores existen múltiples marcas de electrodomésticosreconocidas en el mercado.
Ilustración 2. Extractor manual de jugo de naranjas con motor.
Extractores Automáticos:
Dispositivos en los que la entrada de energía es eléctrica, las naranjas se adicionan en unrecipiente sin necesidad de ser cortadas y el jugo sale colado. La única función delusuario es suministrar las naranjas, ya que el sistema separa las semillas y las cascarasdel jugo, comúnmente tienen dispensadores y presentan una alta producción
5/17/2018 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/descripcion-del-proyecto-55b07d55c1415 6/33
Ilustración 3. Extractor automático de zumo de naranjas.
De acuerdo con lo anterior las especificaciones para este proyecto se enmarcaran en lossiguientes conceptos/categorías:
5/17/2018 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/descripcion-del-proyecto-55b07d55c1415 7/33
Función Apariencia Capacidad Costo Materiales y Equipos Dimensiones Peso Control Seguridad y Ergonomía Mantenimiento Vida útil Demanda de Energía
5/17/2018 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/descripcion-del-proyecto-55b07d55c1415 8/33
A partir de las categorías anteriores se presentan en la Tabla xx las especificaciones apartir de los requerimientos y/o deseo del cliente y del grupo de diseñadores.
Tabla 1. Listado de especificaciones por concepto.
Empresa Cliente: Producto: ExtractorJugo de Naranja
Fecha Inicial: 04/08/2010
Empresa de Ingeniería:Ultima Revisión:
Página: 1/1ESPECIFICACIONES
Concepto Propone R/D Descripción
Función
C R Extracción del jugo de la naranja automáticamente
C RSeparador de la semillas y la cascara de la naranja
del jugoC R Refrigeración del jugo extraídoC R Fácil carga de naranjas
Apariencia C D Diseño agradable visualmente
Capacidad
I R Capacidad para procesar mínimo 15 naranjas porminuto
C D Máxima extracciónC R Mecanismo capaz de recibir naranjas enteras y
suministrarlas al sistema de extracción.I R Capacidad para refrigerar 2L/hr
Costo
C R Bajo costo de adquisición
I D Bajo costo de mantenimiento
C R Bajo costo de operación
Materiales yEquipos
I R Materiales resistentes a la corrosión (ambienteshúmedos)
I R Materiales no tóxicos
C D Materiales de fácil limpieza
Dimensiones
I R Altura 1.5m máximoI R Ancho 1.5m máximoI R Largo 1.5m máximoC D Diseño compacto
Peso C R Ligero
Control C R Sistema de regulación de cantidad de jugodispensado
Seguridad yErgonomía
C R Alta seguridad para el operario
I R Minimizar los ruidos
I D Botón de detención manual de emergencia
I D Fácil operación
Mantenimiento
C D Fácil limpieza
I D Fácil acceso a piezas para mantenimientoI D Fácil ensamble y desensamble
Vida Útil I R 10 años de vida útil para los componentesestructurales
Demanda deenergía
I D Optimización del consumo energético
I R Capacidad de funcionamiento con energía solar
Propone: C= Cliente I= ingeniería
5/17/2018 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/descripcion-del-proyecto-55b07d55c1415 9/33
R/D: R= Requerimiento; MR= Modificación Requerimiento; NR= Nuevo Requerimiento; D= Deseo
Después de establecer las especificaciones iniciales para el producto a desarrollar, sedebe generar un orden de prioridades con el fin de enfocar el desarrollo del productoprocurando cumplir con cada una de las especificaciones pero brindando especialimportancia a aquellas con mayor peso para el correcto funcionamiento, desempeño yentrada al mercado del producto.
Para tal fin se establece la siguiente escala de calificación.
Tabla 2. Escala de calificación para comparar funciones.
De acuerdo con esta escala a continuación se presentan las relaciones entre lasespecificaciones, de tal manera que se establecen sus importancias relativas y globales.
ESCALA
1 IGUAL IMPORTANTE
≥5 MAS IMPORTANTE
10 MUCHO MÁS IMPORTANTE
≤0,2 MENOS IMPORTANTE
≤0,1 MUCHO MENOS IMPORTANTE
5/17/2018 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/descripcion-del-proyecto-55b07d55c1415 10/33
Tabla 3. Comparación por pares de necesidad.
Especifica
cionesFunción Apariencia Capacidad Costo
Materiales y
Equipos
Dimensio
nesPeso Control
Seguridad y
Ergonomía
Manteni
miento
Vida
Útil
Demanda
de EnergíaTotal
Importancia
Relativa
Función 1 10 8 7 7 8 8 9 6 6 8 8 86 20,38%
Apariencia 0,1 1 0,1 0,2 0,1 0,1 0,1 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1 2,3 0,55%
Capacidad 0,125 10 1 7 3 1 2 5 7 3 6 5 50,13 11,88%
Costo 0,1429 5 0,142857 1 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 2 0,2 9,686 2,30%
Materialesy Equipos
0,1429 10 0,333333 5 1 3 3 6 6 5 7 5 51,48 12,20%
Dimension
es0,125 10 1 5 0,3333333 1 3 7 7 6 6 5 51,46 12,20%
Peso 0,125 10 0,5 5 0 ,3333333 0,33333 1 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 18,29 4,34%
Control 0,1111 5 0,2 5 0,1666667 0,14286 5 1 0,2 0,2 0,2 5 22,22 5,27%
Seguridad
y
Ergonomía
0,1667 10 0,142857 5 0,1666667 0,14286 5 5 1 5 6 6 43,62 10,34%
Mantenimi
ento0,1667 10 0,333333 5 0,2 0,16667 5 5 0,2 1 5 3 35,07 8,31%
Vida Útil 0,125 10 0,166667 0,5 0,1428571 0,16667 5 5 0,16666667 0,2 1 0,15 22,62 5,36%
Demanda
de Energía0,125 10 0,2 5 0,2 0,2 5 0,2 0,16666667 0,33333 6,667 1 29,09 6,89%
422 100,00%Total
5/17/2018 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/descripcion-del-proyecto-55b07d55c1415 11/33
Tabla 4. Comparación por pares para la función.
Función
Extracción del jugo
de la naranja
automáticamente
Separador de la
semillas y la
cascara de la
naranja del jugo
Refrigeración
del jugo
extraído
Fácil
carga de
naranjas
TotalImportancia
Relativa
Importanci
a Global
Extracción del jugo
de la naranja
automáticamente
1 3 4 6 14 45,68% 9,31%
Separador de la
semillas y la
cascara de la
naranja del jugo
0,333333333 1 2 5 8 ,333 27,19% 5,54%
Refrigeración del
jugo extraído0,25 0,5 1 5 6,75 22,02% 4,49%
Fácil carga de
naranjas0,166666667 0,2 0,2 1 1,567 5,11% 1,04%
30,65
Tabla 5. Comparación por pares para la apariencia.
AparienciaDiseño agradable
visualmente Total ImportanciaRelativa
ImportanciaGlobal
Diseño agradablevisualmente 1 1 100,00% 0,55%
1
Tabla 6. Comparación por pares para la capacidad.
Capacidad
Capacidad
para
procesar 10
naranjas por
minuto
Máxima
extracción
Mecanismo capaz
de recibir naranjas
enteras y
suministrarlas al
sistema de
extracción.
Capacidad
para
refrigerar
2L/hr
TotalImportancia
Relativa
Importancia
Global
Capacidad para
procesar 10
naranjas por
minuto
1 0,2 0,2 2 3,4 12,17% 1,45%
Máxima extracción 5 1 3 5 14 50,12% 5,95%
Mecanismo capaz
de recibir naranjas
enteras y
suministrarlas al
sistema de
extracción.
5 0,333333333 1 2 8,333333333 29,83% 3,54%
Capacidad para
refrigerar 2L/hr0,5 0,2 0,5 1 2,2 7,88% 0,94%
27,93333333
5/17/2018 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/descripcion-del-proyecto-55b07d55c1415 12/33
Tabla 7. Comparación por pares para el costo.
CostoBajo costo de
adquisición
Bajo costo
de
mantenimien
to
Bajo costo
de operaciónTotal
Importancia
Relativa
Importancia
Global
Bajo costo de
adquisición1 3 2 6 42,76% 0,98%
Bajo costo de
mantenimiento0,333333333 1 0,2 1,53333333 10,93% 0,25%
Bajo costo de
operación0,5 5 1 6,5 46,32% 1,06%
14,0333333
Tabla 8. Comparación por pares para los materiales y equipos.
Materiales
y Equipos
Materiales
resistentes a
la corrosión(ambientes
húmedos)
Materialesno tóxicos
Materiales
de fácillimpieza
Total ImportanciaRelativa ImportanciaGlobal
Materiales
resistentes a
la corrosión
(ambientes
húmedos)
1 1 3 5 36,95% 4,51%
Materiales
no tóxicos1 1 5 7 51,72% 6,31%
Materiales
de fácil
limpieza
0,333333333 0,2 1 1,53333 11,33% 1,38%
13,5333
Tabla 9. Comparación por pares para las dimensiones.
Dimensione
s
Altura 1.5m
máximo
Ancho 1.5m
máximo
Largo 1.5m
máximo
Diseño
compactoTotal
Importancia
Relativa
Importancia
Global
Altura 1.5m
máximo1 1 1 3 6 30,00% 3,66%
Ancho 1.5m
máximo1 1 1 3 6 30,00% 3,66%
Largo 1.5m
máximo1 1 1 3 6 30,00% 3,66%
Diseñocompacto 0,33333333 0,33333333 0,33333333 1 2 10,00% 1,22%
20
Tabla 10. Comparación por pares para el peso.
Peso Ligero TotalImportancia
Relativa
Importancia
Global
Ligero 1 1 100,00% 4,34%
1
5/17/2018 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/descripcion-del-proyecto-55b07d55c1415 13/33
Tabla 11. Comparación por pares para el control.
ControlSistema de regulación de
cantidad de jugo dispensadoTotal
Importancia
Relativa
Importancia
Global
Sistema de regulación decantidad de jugo dispensado
1 1 100,00% 5,27%
1
Tabla 12. Comparación por pares para La Ergonomía y seguridad
Seguridad y
Ergonomía
Alta
seguridad
para el
operario
Minimizar
los ruidos
Botón de
detención
manual de
emergencia
Fácil
operaciónTotal
Importancia
Relativa
Importancia
Global
Alta
seguridad
para el
operario
1 5 7 2 15 41,22% 4,26%
Minimizar
los ruidos0,2 1 7 0,2 8,4 23,09% 2,39%
Botón de
detención
manual de
emergencia
0,14285714 0,14285714 1 0,2 1,48571429 4,08% 0,42%
Fácil
operación0,5 5 5 1 11,5 31,61% 3,27%
36,3857143
Tabla 13. Comparación por pares para el Mantenimiento
MantenimientoFácil
limpieza
Fácil acceso a
piezas para
mantenimiento
Fácil ensamble
y desensambleTotal
Importancia
Relativa
Importancia
Global
Fácil limpieza 1 2 5 8 50,31% 4,18%
Fácil acceso a
piezas para
mantenimiento
0,5 1 0,2 1,7 10,69% 0,89%
Fácil ensamble y
desensamble0,2 5 1 6,2 38,99% 3,24%
15,9
Tabla 14. Comparación por pares para la Vida Útil
Vida útil
10 años de vida
útil para los
componentes
estructurales
TotalImportancia
Relativa
Importancia
Global
10 años de vida
útil para los
componentes
estructurales
1 1 1 5,36%
1
5/17/2018 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/descripcion-del-proyecto-55b07d55c1415 14/33
Tabla 15. Comparación por pares para la Demanda de Energía
Demanda de
Energía
Optimización del
consumo
energético
Capacidad de
funcionamiento
con energía
solar
TotalImportancia
Relativa
Importancia
Global
Optimización del
consumo energético1 3 4 75,00% 5,17%
Capacidad de
funcionamiento con
energía solar
0,333333333 1 1,333333333 25,00% 1,72%
5,333333333
De acuerdo con el análisis realizado para establecer la importancia global de cada una delas especificaciones, es posible decir ahora que la especificación más importante es quela extracción del jugo se haga de manera automática, además es importante que losmateriales no sean tóxicos (que no generen residuos tóxicos ni contaminantes al estar encontacto con el jugo), que se obtenga la máxima extracción del jugo, que la vida útil sea la
establecida y que se optimice el consumo de energía. A continuación se presenta elranking de las especificaciones con el fin de establecer objetivos claros para la generaciónde las alternativas y por ende que el diseño sea el más adecuado.
Tabla 16. Listado de especificaciones con importancia global.
Especificación Importancia Global
1Extracción del jugo de la naranja
automáticamente 9,31%
2 Materiales no tóxicos 6,31%
3 Máxima extracción 5,95%
4Separador de la semillas y la cascara de la
naranja del jugo5,54%
510 años de vida útil para los componentes
estructurales5,36%
6Sistema de regulación de cantidad de jugo
dispensado5,27%
7 Optimización del consumo energético 5,17%
8Materiales resistentes a la corrosión (ambientes
húmedos)4,51%
9 Refrigeración del jugo extraído 4,49%
10 Ligero 4,34%
11 Alta seguridad para el operario 4,26%
12 Fácil limpieza 4,18%13 Altura 1.5m máximo 3,66%
14 Ancho 1.5m máximo 3,66%
15 Largo 1.5m máximo 3,66%
16Mecanismo capaz de recibir naranjas enteras y
suministrarlas al sistema de extracción. 3,54%
17 Fácil operación 3,27%
18 Fácil ensamble y desensamble 3,24%
5/17/2018 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/descripcion-del-proyecto-55b07d55c1415 15/33
19 Minimizar los ruidos 2,39%
20 Capacidad de funcionamiento con energía solar 1,72%
21 Capacidad para procesar 10 naranjas por minuto 1,45%
22 Materiales de fácil limpieza 1,38%
23 Diseño compacto 1,22%
24 Bajo costo de operación 1,06%
25 Fácil carga de naranjas 1,04%
26 Bajo costo de adquisición 0,98%
27 Capacidad para refrigerar 2L/hr 0,94%
28 Fácil acceso a piezas para mantenimiento 0,89%
29 Diseño agradable visualmente 0,55%
30 Botón de detención manual de emergencia 0,42%
31 Bajo costo de mantenimiento 0,25%
5/17/2018 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/descripcion-del-proyecto-55b07d55c1415 16/33
DISEÑO CONCEPTUAL
Durante esta fase del diseño se presentarán las alternativas para cada una de lasfunciones que debe cumplir el sistema que se está diseñando. En primer lugar semostrarán exactamente cuáles serán las actividades y los procesos que desarrollará lamáquina, para cada función se presentan una serie de opciones que más adelante seránevaluadas teniendo en cuenta consideraciones ingenieriles, de costos y de producción,con lo que se llegarán a obtener las alternativas que se considerarán para llegar a lasolución final de la problemática planteada.
En primer lugar teniendo en cuenta los requerimientos del cliente y la problemática en sí,se desarrolla un diagrama de la función general del sistema. En este diagrama semuestran las entradas generales del sistema, que para el caso en cuestión son lasnaranjas las cuales deben pasar por un proceso de limpieza que anterior que deberealizado por el usuario y que no se encuentra contemplado en el funcionamiento de lamáquina.
La segunda entrada del sistema es la energía; previamente el usuario debedefinir/seleccionar que fuente de energía utilizará (solar o eléctrica), posterior a estaselección se debe hacer la transformación debida para obtener como resultado la energíapara la máquina en las condiciones y cantidades debidas.
A partir de estas dos entradas al sistema se desarrollan el resto de actividades quebásicamente se concentran en el transporte en las diferentes etapas del proceso, en elcorte de las naranjas y la separación y almacenamiento de los productos y residuos.
A continuación se presentan los diagramas del sistema con el fin de conocer cuáles seránlos subsistemas en los que será necesario trabajar para obtener como resultado final un
producto óptimo, seguro y eficaz.
5/17/2018 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/descripcion-del-proyecto-55b07d55c1415 17/33
5/17/2018 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/descripcion-del-proyecto-55b07d55c1415 18/33
Los subsistemas en los que se debe trabajar y las posibles soluciones y opciones paracada uno de ellos son las siguientes:
Almacenar Naranjas: El propósito de esta función es almacenar una cantidadsuficiente de naranjas que deben ser ingresadas al usuario, este compartimiento
de almacenaje debe ser capaz de soportar un peso específico, debe propiciar lacaída de las naranjas al sistema de transporte y debe asegurar que no existaatoramiento. Las alternativas propuestas son:
Transportar: El transporte se basa principalmente en llevar las naranjas de la zonade almacenamiento a la de corte, posteriormente las naranjas cortadas a la zonadonde se exprime, mas adelante las mitades de las naranjas cortadas yexprimidas a una zona de almacenaje. Las alternativas propuestas son:
Cortar: Esta función pretende básicamente cortar las naranjas en mitades con elfin de que puedan ser exprimidas. Las alternativas propuestas son:
Exprimir: En esta función se debe extraer el jugo de las naranjas cortadas. Lasalternativas propuestas son:
Separar: En esta función se pretende separar el jugo de las naranjas de lascascaras sobrantes, básicamente se debe trasladar las cascaras a la zona detransporte para almacenaje y el jugo de las naranjas a la zona de filtrado.
Almacenar Cascara: El almacenamiento de las cascaras pretende mantener lascondiciones de orden y aseo en las instalaciones en las que se realice el trabajode la máquina, por lo que los residuos de la producción se almacenaran demanera que se evite la contaminación del jugo extraído, que se evite la formaciónde olores debido a la descomposición de las cascaras, que sea fácil retirar estosdesecho para su deposición final en los sistemas de almacenamiento y recolecciónde basuras y que se evite la atracción de insectos como abejas y moscas.
Almacenar Semillas: El almacenamiento de las semillas puede realizarse en elmismo recipiente de la cascara de las naranjas y básicamente contempla lasmismas condiciones que la función anterior.
Filtrar: Esta función pretende que el jugo no quede con rastros de semillas con elfin de evitar taponamientos en las posteriores fases del proceso y además decumplir con condiciones de satisfacción del cliente final. En esta función se debeasegurar que hasta las semillas más pequeñas existentes en el zumo seanretiradas, se debe tener en cuenta que en esta fase se pueden presentartaponamientos y que el filtro debe ser limpiado con regularidad.
Almacenar zumo filtrado: Este almacenamiento se realiza con el fin de garantizar
que el jugo se pueda entregar frio al consumidor final además de permitir tener unremanente de jugo. Refrigerar: En esta función el jugo ya filtrado se refrigera hasta una temperatura
que sea agradable al gusto de las personas, no es necesario que la temperaturapueda ser seleccionada, solo que esté lo suficiente por debajo de la temperaturaambiente como para que el producto final además de alimentar pueda calmar lased. (Esta función está pensada en el caso de zonas tropicales, si la zona
5/17/2018 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/descripcion-del-proyecto-55b07d55c1415 19/33
geográfica y el clima no amerita poner la temperatura por debajo de la temperaturaambiente esta función puede ser omitida).
Dispensar: En esta fase el jugo debe salir de la máquina y entregarse al usuario enun recipiente que la máquina no entrega, por lo que el recipiente debe ser llevadohasta la zona de dispensación por el usuario.
5/17/2018 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/descripcion-del-proyecto-55b07d55c1415 20/33
Alternativa 1.
La alternativa número uno consta básicamente de un sistema de exprimidor de naranjas
por medio de un mecanismo rotacional. Este aprovecha el giro de un motor reductor a
aproximadamente 10 rpm en donde logra exprimir alrededor de 30 naranjas por minuto.Una ilustración del mecanismo se muestra en la siguiente figura.
Ilustración 4. Alternativa 1 mecanismo exprimidor de naranjas.
Podemos observar el funcionamiento de la maquina en donde una vez las naranjas
lleguen a las bases transportadoras estas las guiaran por medio de un movimiento circular
hacia una cuchilla que se encuentra ubicada en el centro de las dos bases. La naranja
será forzada a cortarse por la sincronización de las bases transportadoras y el movimiento
de la maquina.
Las bases exprimidoras deben contener la forma contraria a las bases transportadoras
para poder exprimir las naranjas, es decir una es cóncava y la otra es convexa. Debido
5/17/2018 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/descripcion-del-proyecto-55b07d55c1415 21/33
al mismo movimiento de la maquina las naranjas se exprimen y se dirigen hacia unas
guías que botarán el desperdicio hacia unos depósitos de basura y el jugo es llevado a
otro depósito y así continua el proceso.
Como podemos observar el mecanismo consta de varias piezas fundamentales, como
son:
Dos bases superiores transportadoras de las naranjas.
Dos bases inferiores exprimidoras de las naranjas.
Una base central porta cuchilla.
Una cuchilla cortadora de las naranjas.
Dos placas laterales recolectoras del desperdicio. Un conducto de salida para el desperdicio.
Una tolva recolectora del jugo.
Una tolva alimentadora de las naranjas.
Un conducto de guía para las naranjas.
Una caja soporte.
Un Soporte para el motor.
En cuanto al sistema transmisor de movimiento debido a que es un movimiento rotacionalsincronizado este consta de los siguientes elementos:
Un motor reductor.
Dos engranajes rectos superiores.
Dos engranajes rectos inferiores.
Cuatro ejes para acoplar soportar los engranajes.
Siete bujes de bronce para soportar a los ejes y permitir el movimiento relativo con
la caja soporte. Pasadores, tornillos, prisioneros, tuercas, arandelas y otros elementos de ajuste.
El motor reductor debe tener una velocidad de giro de aproximadamente 10 rpm con una
potencia entre 150 y 300 watts. Este es el encargado de suministrar la energía a todos los
sistemas rotativos, una imagen de este se puede observar a continuación.
5/17/2018 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/descripcion-del-proyecto-55b07d55c1415 22/33
Ilustración 5. Motor reductor.
La caja soporte de la maquina será fabricada tomando láminas de acero soldadas en
sus esquinas dándole la forma característica de la caja soporte, luego se debe taladrar
los agujeros por donde van a pasar los ejes. Se escogió el acero debido a que esta
estructura soportará la mayor parte del peso de la maquina así que debe ser resistente.
La caja soporte cumple la función de sostener los ejes que transmiten el movimiento
hacia las bases transportadoras y exprimidoras.
La conexión entre la caja soporte y los ejes se realizará mediante bujes de bronce
fosforado. Un buje es el elemento de una máquina donde se apoya y gira un eje.
Puede ser una simple pieza que sujeta un cilindro de metal o un conjunto muy
elaborado de componentes que forman un punto de unión. Se caracterizan por su
construcción y sistema de giro. La maquina contendrá sietes bujes para apoyar los
cuatro ejes, podemos observar una imagen de estos a continuación.
5/17/2018 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/descripcion-del-proyecto-55b07d55c1415 23/33
Ilustración 6. Bujes de bronce fosforado.
Una vez acoplado el eje al motor para transmitir el movimiento al sistema se debe usar
dos pares de engranajes los cuales se ajustan a los ejes. El material de fabricación de
los engranajes será aluminio por mayor facilidad y economía. Estos serán de dientesrectos y como ya lo mencionamos serán cuatro, dos de modulo 3 y 40 dientes y los
otros dos de modulo 3 y 30 dientes. Podemos observar los engranajes en la siguiente
ilustración.
Ilustración 7. Engranajes de transmisión de movimiento.
5/17/2018 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/descripcion-del-proyecto-55b07d55c1415 24/33
Como se mencionó, los ejes son la base para la transmisión de movimiento, serán
fabricados tres tipos de ejes: Un eje para el motor, dos ejes inferiores y un eje superior.
Todos los ejes son de acero 1020 y tienen en su cara frontal un taladrado de rosca
para poder colocar tornillos que soportaran las bases exprimidoras y transportadoras.
Una imagen de un eje se puede observar a continuación.
Ilustración 8. Ejes de transmisión.
Para poder realizar la labor principal de exprimir las naranjas requerimos de uno de los
elementos mas importantes que son las bases transportadoras. Estas bases tiene
como función principal transportar las naranjas desde el sistema de alimentación hacia
la cuchilla que se encuentra ubicada en el centro de la maquina y luego guiarlas hacia
las bases exprimidoras para obtener el jugo.
La función de exprimir las naranjas la tienen las bases exprimidoras. Estas basesaprovechan el movimiento de la máquina y usando su forma exprimen la naranja contra
las bases transportadoras para sacarle todo el jugo dejando solo la cascara que será
retirada posteriormente.
5/17/2018 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/descripcion-del-proyecto-55b07d55c1415 25/33
Para poder retirar la cascara de las naranjas requerimos la función de las placas
laterales, las cuales sirven para eliminar los desperdicios de las naranjas con solo el
movimiento de la maquina. Estos elementos se acoplan a la caja soporte por un ajuste
fijo. Una vez hayamos retirado la cascara de la naranja se guiaran hacia un deposito
por medio un conducto de salida.
Una vez se encuentren todos los elementos de nuestra maquina bien ajustados
procedemos a encenderla para realizar nuestro objetivo, exprimir naranjas, y tenemos
que recolectar el zumo de naranja por medio de un recolector fabricado en acrílico
que reúne todo el jugo para luego llevarlo hacia una jarra y poder disfrutar del jugo de
naranja.
Un elemento muy importante que no hemos mencionado es el soporte del motor el
cual está fabricado en Acero A36 para poder soportar el peso del motor y además las
vibraciones que puede tener debido al movimiento de la maquina.
La transmisión de movimiento es un factor muy importante que define el movimiento de
la maquina, pero esto es solo la parte mecánica del proyecto, ya que la etapa deldiseño de la funcionalidad de la exprimidora de naranjas es la parte mas importante. La
alimentación de las naranjas se realizara mediante una tolva la cual guiara las
naranjas por un conducto que las llevará hacia una de las bases transportadoras, esto
se muestra a continuación.
5/17/2018 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/descripcion-del-proyecto-55b07d55c1415 26/33
Ilustración 9. Tolva de alimentación.
Otro de los aspectos claves de este proyecto es el sistema de refrigeración
Referencias.
Video http://www.youtube.com/watch?v=SJMQTNeHMnM&feature=related
5/17/2018 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/descripcion-del-proyecto-55b07d55c1415 27/33
Alternativa #2
El exprimidor de naranjas automático consiste de varias piezas fundamentales que
lograran el funcionamiento de nuestra maquina, de las cuales presentaremos las más
importantes durante el desarrollo de la idea.
El sistema consiste primero que todo en cambiar el movimiento de rotación del eje del
motor a un movimiento de traslación vertical el cual será la base de toda la maquina, es
decir, debemos colocar un sistema de manivela biela corredera que será el encargado de
mover el bastidor principal que llevara la función de presionar la naranja contra una
cuchilla y luego exprimir las naranjas en un siguiente paso.
Ilustración 10. Alternativa 2.
El sistema en conjunto como lo podemos observar en la figura anterior, consta de un
bastidor principal impulsado por el mecanismo manivela biela corredera, 2 punzones en la
parte trasera que van a exprimir la naranja una vez estén cortadas y en el centro
5/17/2018 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/descripcion-del-proyecto-55b07d55c1415 28/33
observamos unas guías que van a presionar la naranja contra la chuchilla que estará
colocada en la mitad del mecanismo.
La maquina consta de una base que tiene en su punta superior la cuchilla que cortará a lanaranja y una forma triangular para que los pedazos de naranjas cortados se dirijan hacia
su parte inferior y a partir de aquí un mecanismo de doble corredera arrastrará a la media
naranja hacia la parte de atrás en donde los punzones las exprimirán, luego cuando
ingrese la siguiente media naranja arrastrará a la anterior hacia la parte de atrás donde
caerá en el depósito de desperdicios.
La alimentación de las naranjas se hará directamente desde un conducto que transportara
a las mismas hacia la parte central del mecanismo, es decir a la cuchilla cortadora. Para
esto se deben colocar varias guías de manera que la naranja caiga en el momento
indicado del movimiento.
Ilustración 11. Esquema del ensamble.
5/17/2018 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/descripcion-del-proyecto-55b07d55c1415 29/33
En la figura anterior podemos observar las guías centrales de la maquina que empujan la
naranja hacia la cuchilla al momento de que la maquina baje, luego al caer las medias
naranjas de cada lado es cuando el sistema de doble corredera mencionado
anteriormente las arrastra hacia la parte de atrás para que sean exprimidas.
Una vez las naranjas estén cortadas y listas para exprimir el sistema de doble corredera
entra en funcionamiento, en donde sistema de corredera vertical es la que trasmite el
movimiento a unas barras que se van a mover en la base para rodar las medias naranjas
hacia atrás; el sistema tiene barras guiadoras que mueven a la naranja y cuando llegan al
final del recorrido la barra que esta al final se levanta guiada por una leva para que la
naranja caiga en una cavidad donde van a entrar los punzones a exprimirla. Esta cavidad
tiene una especie de colador en donde solo permite el paso del zumo de la fruta y los
desperdicios se quedan en el mismo sitio, luego como ya habíamos dicho el movimiento
de la maquina continua y la siguiente media naranja empuja a la naranja anterior,
botándola hacia el contenedor de basuras que se encuentra en la parte de atrás de la
maquina.
La corredera vertical va a ser impulsada por el mismo movimiento del bastidor, es decir,
con el cabezal que contiene a los punzones, logrando así un aprovechamiento máximo
del proceso.
Podemos ver que el proceso es muy eficiente con respecto a otras maquinas ya que corta
y exprime una naranja completa en aproximadamente 5 segundos, obteniendo el zumo
máximo de la fruta y retirando los desperdicios de la maquina.
5/17/2018 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/descripcion-del-proyecto-55b07d55c1415 30/33
Ilustración 12. Plano representativo de la alternativa 2.
Referencias:
Video http://www.youtube.com/watch?v=FLdl3oQvDms
5/17/2018 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/descripcion-del-proyecto-55b07d55c1415 31/33
ALTERNATIVA No. 3
La tercera alternativa de idea es una maquina, que tenga como base un gran punzón
que se encarga de triturar la naranja exprimiendo la mayor cantidad de jugo posible. El
sistema consiste, como en la segunda idea, en cambiar el movimiento de rotación del
eje del motor a un movimiento de traslación vertical el cual será la base de toda la
máquina. Debemos colocar un sistema de manivela biela corredera que será el
encargado de lograr mover el punzón que llevara la función de cortar y exprimir las
naranjas.
Las naranjas se alojaran en un depósito que tiene el mismo movimiento de traslación
del punzón, el cual las transportara controladamente y finalmente este mismo las
depositara en un contenedor con cuchillas afiladas. Este punzón también tendrá una
disposición de las cuchillas, tal que esta sea el negativo de las cuchillas delcontenedor.
Por último el punzón exprime la naranja y la cascara es desechada a un lado mientras
el jugo sale por un tubo debajo del contenedor, luego de ser colado. A continuación
se muestra una ilustración de la máquina.
5/17/2018 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/descripcion-del-proyecto-55b07d55c1415 32/33
Ilustración 13. Alternativa # 3.
La ventaja de esta máquina es la rápida producción de jugo por unidad de tiempo, sin
embargo la fuerza que debe realizar el punzón debe ser lo suficientemente grande
como para cortar una naranja entera.
Este mecanismo será accionado por un motor trifásico el cual proporcionara la fuerza
al sistema de pistón para accionar el punzón, que a su vez será dentado para facilitar
el trabajo de triturar las naranjas, logrando obtener la mayor cantidad de jugo posible.
ALTERNATIVAS REFRIGERACIÓN
Para la refrigeración del tipo de sistemas que se proyecta diseñar se proponen las
siguientes tres alternativas:
Refrigeración por compresión
Refrigeración por absorción
Refrigeración termoeléctrica
5/17/2018 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/descripcion-del-proyecto-55b07d55c1415 33/33
Anexos
A continuación se presenta un listado de algunas de las patentes desarrolladas desde
1941.
Nombre PatenteNumero/País
Descripción
Fruit Dejuicing Apparatus 2,311,565/USFruit Juice Extractor 2,345,731/US
Fruit Cutter and Squeezer 2,404,382/USJuice Extractor 2,511,984/US
Fruit Juicer 2,629,317/USAutomatic Orange Juicer 2,515,772/US
Juice Extractor 2,713,819/USFruit Processing Apparatus 3,736,865/US
Citrus Juice Extractor HavingMultiple Chamber Juice
Manifold4,300,449/US
Citrus Fruit Juice Extractor 4,376,409/USCitrus Juice Extractor 4,700,620/US
1. http://www.fao.org/es/ess/top/commodity.html?lang=en&item=490&year=20052. http://www.juicernet.com/pages/about-us/automatic-orange-juicer.php