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UNIVERSIDAD POLITCNICA DE QUERTARO

INGENIERIA MECATRNICA

Reporte estancia I, peladora de nopales, proyecto innovacin tecnolgica Amealco de Bonfil, 2015.

Nieto Pedraza Alfonso Omar.

ASESOR DE UPQ M.C. Martnez Badillo Alejandro.

Quertaro, Qro. A 24 de Abril de 2015

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RESUMEN.

La mquina fue elabora en un periodo cuatrimestral dentro en la Universidad

Politcnica de Quertaro, con el apoyo de profesores de la Universidad. Que

proporcionaron ideas para la mejora del proyecto.

De primera instancia el proyecto se consideraba realizar mediante alumnos de

las distintas carreras de la universidad, a lo largo del proceso el proyecto se fue

reduciendo en los alumnos hasta llegar a ser implementado nicamente por

alumnos de la carrera en Ingeniera Mecatrnica, considerando las anteriores

observaciones, el proyecto cumpli las necesidades necesarias para el proceso

del despinado de nopal, que fue el principal objetivo del proyecto integrador,

obteniendo un resultado satisfactorio en su funcionamiento.

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CONTENIDO.

RESUMEN. ........................................................................................................ 2

1. INTRODUCCION. ........................................................................................ 5

1.1. Antecedentes de la empresa. ................................................................ 5

1.1.1. Misin. ............................................................................................ 5

1.1.2. Visin. ............................................................................................. 6

1.1.3. Poltica de calidad ........................................................................... 6

1.1.4. Objetivos de calidad. ...................................................................... 6

1.1.5. Valores. .......................................................................................... 6

1.2. Antecedentes del proyecto. ................................................................... 8

2. MARCO TEORICO. ..................................................................................... 9

2.1. Anlisis FODA .................................................................................. 11

3. DEFINICIN DEL PROYECTO. ................................................................ 12

3.1. Planteamiento del problema. ............................................................... 12

3.2. Justificacin. ........................................................................................ 12

3.3. Limites. ................................................................................................ 13

3.4. Objetivos. ............................................................................................ 13

3.4.1. Objetivo general: ........................................................................... 13

3.4.2. Objetivos especficos: ...................................................................... 13

3.5. Calendarizacin de actividades y Recursos. ....................................... 13

4. DESARROLLO DEL PROYECTO. ............................................................ 14

4.1. Desarrollo de las actividades. ............................................................. 14

Equipo y maquinaria. ................................................................................. 14

Viabilidad Estudio Tcnico. ........................................................................ 15

Viabilidad Estudio de Mercado. ................................................................. 15

Estudio econmico. ................................................................................... 15

5. esultados. .................................................................................................. 16

6. CONCLUCION. .......................................................................................... 18

Referencias. .................................................................................................... 19

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NDICE DE TABLAS.

Tabla.1- Especificaciones de despinadora de nopal verdura..4

Tabla. 2- Referente a estudio econmico con materia reciclado6

Tabla. 3- Tabla referente a estudio econmico con materia adecuado para la

elaboracin de la peladora de nopal...6

NDICE DE FIGURAS.

1. Figura.1.1- Imagen Quertaro, Amealco de Bonfil...4

2. Figura.2.1. Despinadora de nopal verdura....5

3. Figura.2.2. Despinadora de nopal, Nopalip..6

4. Figura.5.1. Base de la maquina peladora de nopales diseada en

solidWorks.......9

5. Figura.5.2. Rodillo con sistema de agarre diseo en la plataforma

solidWorks...9

6. Figura.5.3. drawing del prototipo diseado en la plataforma

solidWorks10

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1. INTRODUCCION.

1.1. Antecedentes de la empresa.

La Institucin

Con la creacin de la Universidad Politcnica orientada bsicamente al

desarrollo de competencias profesionales de los alumnos, as, con la ms alta

calidad acadmica, los profesores facilitan, fomentan e interactan y son

capaces de dar respuesta efectiva a las necesidades formativas de los

estudiantes.

Los planes y programas de estudio son flexibles, modulares, con opciones de

entrada y salida en distintos momentos, basados en competencias identificadas

a partir del anlisis de las funciones requeridas por el sector productivo.

Se ofrece una educacin de calidad, con equidad y pertinencia, que contribuya

al desarrollo armnico de la persona humana, en un marco de valores

universales, con amplio acceso a los bienes y servicios culturales y tecnolgicos,

para impulsar la creatividad y la investigacin, a travs de un sistema educativo

que responda la dinmica social.

1.1.1. Misin.

Somos una institucin pblica de educacin superior que genera y difunde

conocimiento, aporta capital humano como agente de cambio, coopera al

desarrollo social, productivo, econmico y tecnolgico e impulsa la

competitividad en un contexto global que contribuye al bienestar y desarrollo

armnico del alumno y la sociedad, mediante la formacin profesional integral, a

travs de un modelo educativo pertinente basado en competencias, centrado en

el aprendizaje, vinculado al sector productivo con un equipo humano altamente

capacitado y comprometido con la institucin y su vocacin de servicio.

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1.1.2. Visin.

Aspiramos a ser, para el ao 2025, la mejor opcin educativa en el estado de

Quertaro, distinguindonos por el xito en la satisfaccin de las expectativas de

nuestros alumnos, el liderazgo en el desempeo institucional, la vivencia de

nuestros valores, la calidad educativa, la aportacin al campo del conocimiento

y al desarrollo tecnolgico, con los mejores resultados en el Subsistema de

Universidades Politcnicas y el reconocimiento en el sistema educativo nacional

de servicio.

1.1.3. Poltica de calidad

Brindar servicios acadmicos y administrativos que satisfagan las necesidades

y expectativas de los alumnos, del personal y la sociedad, soportados en un

Sistema de Gestin de la Calidad, que promueva el desarrollo de todo el personal

y su participacin activa en la mejora continua de los procesos acadmicos y

administrativos.

1.1.4. Objetivos de calidad.

Brindar servicios acadmicos y administrativos que logren la satisfaccin de los

alumnos, del personal y la sociedad.

Participacin del personal en la mejora continua de los procesos acadmicos y

administrativos.

1.1.5. Valores.

RESPETO: Respetar, sin excepcin alguna, la dignidad de la persona humana,

los derechos, las libertades y cualidades que le son inherentes. Dar un trato

digno, corts, cordial y tolerante.

RESPONSABILIDAD: Procurar responder a nuestros compromisos como seres

humanos y como miembros de la comunidad universitaria.

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HONRADEZ: Obrar con verdad. No utilizar el cargo asignado para obtener algn

provecho o ventaja personal o a favor de terceros, ni aceptar prestacin o

compensacin de ninguna ndole, que induzca a faltar a la tica en el desempeo

de las responsabilidades y obligaciones contradas.

INTEGRIDAD: Actuar con honestidad, atendiendo siempre a la verdad.

Conducindose de esta manera, se fomentar la credibilidad en la Universidad

y se contribuir a generar una cultura de confianza y de apego a la verdad.

TRANSPARENCIA: Hacer uso responsable y claro en el manejo de los recursos

institucionales, eliminando cualquier discrecionalidad indebida en la aplicacin

de los mismos.

JUSTICIA: Conducirse invariablemente con apego a las normas jurdicas

inherentes a la funcin que cada miembro de la comunidad universitaria

desempea, as como a los lineamientos establecidos por la misma Universidad.

IGUALDAD: Prestar los servicios que se le han encomendado a todas las

personas que los soliciten, sin discriminacin alguna y otorgndoles un trato

justo, sea cual fuere su raza, religin, sexo, gnero, nacionalidad, edad o si

tuvieren capacidades diferentes.

LIDERAZGO: Convertirse en un decidido promotor de valores y principios en la

Universidad, partiendo de su ejemplo personal al aplicar cabalmente en el

desempeo de su cargo este cdigo y dems normatividad establecida por la

Institucin Educativa.

SERVICIO: Actuar con eficacia y calidad en toda gestin escolar, contribuyendo

a la mejora continua y modernizacin de la Universidad, teniendo como principios

fundamentales la generosidad, sensibilidad y solidaridad.

BIEN COMN: Todas las decisiones y acciones deben estar dirigidas a la

satisfaccin de las necesidades e intereses de la Universidad, por encima de

intereses particulares. El compromiso con el bien comn implica que el servicio

pblico y la educacin superior, patrimonio de todos los mexicanos, slo se

justifica y legitima cuando se procura este bien por encima de los intereses

particulares o de grupo.

GENEROSIDAD: Conducirse con una actitud sensible y solidaria, de respeto y

apoyo hacia la sociedad y los miembros de la comunidad universitaria con

quienes interacta. [1]

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1.2. Antecedentes del proyecto.

El municipio de Amealco se localiza al Sur del

Estado de Quertaro.- Limita al Norte con los

municipios de San Juan del Ro y Huimilpan; al

Sur y el Oeste, con el Estado de Michoacn; y

al Este con el Estado de Mxico.

Se encuentra entre las coordenadas 100 08

38 de longitud Oeste del meridiano de

Grenwch, y 20 11 17 de Latitud Norte. La

Cabecera Municipal tiene una altura de 2,605

msnm y est situada a 63 Km. De la

Capital del estado. [2]

En Amealco de Bonfil, la poblacin estimada de gente productiva es de 1500

personas, de las cuales son muy pocas personas profesionistas, gobierno del

municipio de Amealco de Bonfil procura el apoyo econmico a las diversas

comunidades agrcolas de bajos recursos, con proyectos que incluyen

invernaderos, en los cuales logran eficientar la produccin de algn tipo de

cosecha, para despus comercializarla,

En ese momento naci la idea de apoyar a una de las comunidades de Amealco,

con un proyecto que beneficie, en conjunto con los invernaderos.

Agricultura:

El maz se cultiva en abundancia, gracias a suelos muy frtiles en el sureste.

Adems se produce: frijol, haba, trigo, cebada y nopal.

La peladora de nopales disminuir el riesgo de cortadas con cuchillos, y

acelerara el proceso del despinado del nopal. [2]

Fig.1.1 Imagen Quertaro, Amealco

de Bonfil. (SEDESU 2015)

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2. MARCO TEORICO.

Hablando de los costos de la maquina peladora de nopales son muy elevados

para el presupuesto que cuenta actualmente de los integrantes del equipo.

Adems los precios pueden variar por el cambio de ao haciendo que se

eleve el precio de los recursos a utilizar.

La tabla expuesta en el Estudio Econmico le faltan algunos componentes

haciendo que el costo aumente, esto hace todava menos viable, por la parte

econmica, que el proyecto se lleve a cabo. Claro con el tiempo en el que

est planeado el proyecto hay posibilidad de conseguir el presupuesto.

2.1. Tipos de despinadora de nopal en el mercado.

DESESPINADORA DE NOPAL DE

ALIMENTACIN VERTICAL

La mquina desespinadora y picadora

nopalli es el resultado de 10 aos de

continuo desarrollo y pruebas, efectuadas

por el Dr. Rodolfo Moctezuma, quien en

base a su experiencia de aos en la

produccin y procesamiento del nopal, ha

logrado efectuar en forma mecnica una

labor que por su complejidad, habitualmente

se ha hecho y contina realizndose

manualmente.

La gran diversidad de conformaciones que presenta el nopal hace

extremadamente difcil limpiar al 100%. Sin embargo, La

desespinadora nopalli ha sido diseada considerando las diferentes variables

que se presentan y cuenta con diferentes ajustes de corte a fin de maximizar la

eficiencia de la limpieza.

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Tabla.1. Especificaciones de despinadora de nopal verdura.[]

Fig.1. Despinadora de nopal verdura.

Caractersticas del producto

Desespinadora de Nopal Verdura

Origen del producto:

Mxico

rea de Venta:

Amrica.

Precio: 1.850,00

Unidades

Lote:

1 pieza

rea Venta: Amrica

Origen

Producto:

Mxico

Preparacin: 7 a 15 das

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Descripcin.

Mquina para desespinar las caras planas de las pencas de nopal verdura,

capacidad de 40 Kg/hr; fabricada en acero inoxidable, operacin sencilla y de

fcil transportacin, alimentacin elctrica a 110 Volts.

2.2. Anlisis FODA

Fortalezas.

1. Diferentes habilidades acadmicas de los integrantes de equipo.

2. Se cuenta con la facilidad de desplazarnos a distintos estados para conseguir los

componentes.

3. Ya se cuenta con cierto material a ocupar en el proyecto

4. Se cuenta con un taller de herrera donde se facilita la manufactura.

Oportunidades.

1. Vasta informacin de los proveedores para conseguir el material.

2. Distinto material que se puede aplicar a la estructura.

3. Material ocupado para la el proyecto puede ser prestado por algn profesor.

4. Talleres de electrnica y manufactura en la universidad.

Debilidades.

1. Mala organizacin en el equipo de trabajo.

2. Disposicin de tiempos en los integrantes.

3. No realizar un trabajo en conjunto.

4. Tiempo necesario para realizar el prototipo, es muy corto.

5. Tiempo para la obtencin de recursos

Amenazas.

1. Recursos limitados para realizar el prototipo.

2. No conseguir el material adecuado para su realizacin.

3. No todos los proveedores son confiables

4. el Precio de los motores requeridos son muy altos

5. No encontrar el material adecuado a lo acordado.

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3. DEFINICIN DEL PROYECTO.

La mquina consta de cuatro rodillos perpendiculares que en conjunto logran la

sujecin y translacin del nopal, las espinas son cortadas por dos alambres

delgados y flexibles colocados de manera estratgica, de tal modo que pueda

cortar las espinas de ambas caras.

La mquina cuenta con una manivela que acciona un juego de engranes que

logran el movimiento de los rodillos con la suficiente fuerza para trasladar el

nopal.

3.2. Planteamiento del problema.

Elaborar una mquina que sea capaz de remover las espinas de nopales en un

menor tiempo en que lo realizara una persona manualmente, adems de ser un

prototipo de bajo costo y fcil limpieza, que proporcione un trabajo ergonmico

al operario,

3.3. Justificacin.

La idea surge ante de la necesidad de eficientar el proceso del despinado de

los nopales en una comunidad agrcola en Amealco Bonfil, municipio de

Quertaro que pretende incorporar invernaderos especializados en nopales

para su produccin en masa, incorporando en el sector productivo derivados del

nopal tales como: salsas, mermeladas, entre otros.

A partir de esta necesidad se propuso la idea de implementar una mquina que

fuera capaz de realzar el trabajo del despinado, en un trabajo ergonmico para

el operario, eficiente y evite accidentes durante el proceso.

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3.4. Limites.

1. No puede cortar las espinas laterales del nopal.

2. Solo puede pelar de un nopal a la vez.

3. Es un prototipo elaborado con material reciclado.

4. El mecanismo mecnico no puede ser sometido a cargas superiores a

100N

3.5. Objetivos.

3.5.1. Objetivo general:

Elaborar una maquina peladora de nopales que no utilice energa elctrica, y

eficiente el proceso de pelar nopales, as mismo como reducir el riesgo en el

proceso de pelado, con la finalidad de apoyar a la comunidad de San Idelfonso,

municipio de Amealco de Bonfil, Qro.

3.4.2. Objetivos especficos:

Investigar los tipos maquinas peladoras de nopales existentes.

Realizar pruebas de los sistemas de cortes.

Modelar el equipo y disear un modelo adecuado para el trabajo deseado.

Crear una Interfaz entre el usuario y el equipo.

Implementar un mecanismo que facilite el corte del nopal.

3.6. Calendarizacin de actividades y Recursos.

Planteamiento del problema 19 de enero - 26 de enero

Diseos del prototipo 27 de enero - 2 de febrero

avance de reporte etapa 1 de 2 3 de febrero - 9 de febrero

( introduccin, objetivos ) 10 de febrero - 16 de febrero

maquinado de la carcasa 17 de febrero - 23 de febrero

maquinado de los rodillos 24 de febrero -2 de marzo

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diseo del sistema de corte 3 de marzo - 9 de marzo

ensamblado 10 de marzo -15 de marzo

reporte etapa 2 de 2 16 de marzo - 23 de marzo

entrega de reporte y prototipo 24 de marzo - 30 de marzo

Tabla.3.1 calendarizacin de actividades.

4. DESARROLLO DEL PROYECTO.

4.2. Desarrollo de las actividades.

En trminos generales se deber trabajar:

5 horas a la semana correspondientes a la materia de estancia I.

2 horas a la semana correspondientes a la clase tutora.

4 horas extra fuera del horario de clase.

Equipo y maquinaria.

Mquina de corte proporcionada por la escuela.

Soldadura.

Lamina antiderrapante.

Sistema de corte, en este caso cuerdas de guitarra

Tubos solidos de PBC

Engranes.

Baleros.

Resortes.

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Viabilidad Estudio Tcnico.

El estudio tcnico realizado anteriormente arrojo resultados positivos que

fortalecen la idea de poder realizar el proyecto a largo plazo (8no cuatrimestre),

ya que los componentes que se investigaron cumplen las necesidades que se

requieren cubrir.

El diseo de la estructura ser diseada para que pueda ser liviana como

resistente a impactos, esto con el fin de facilitar su traslado y longevidad del

equipo.

Viabilidad Estudio de Mercado.

La mquina peladora de nopales tiene muchas ventajas de acuerdo al estudio

de mercado para su construccin en serie. Esta al ser una herramienta prctica

y ergonmica puede llegar a eficientar el trabajo cotidiano del despinado del

nopal en muchas comunidades que realicen este proceso continuamente.

Estudio econmico.

MATERIAL CANTIDAD COSTO UNITARIO COSTO TOTAL

Lamina de acero antiderrapante.

2M2 $ 100 x 1M2 $200

Tubo solido de PBC. 4 tubos de 30cm $50 x metro $50

Baleros de carretilla. 8 baleros $10 c/u $80

Resorte. 4 resorte $15 c/u $60

Cuerda de guitarra. 3 cuerdas $10 c/u $30

Tubo de de pulgada. 40cm de tubo $10 x 1M2 $10

Engranes. 4 engranes Material reciclado $0

Total. $430.

Tabla. 2. Referente a estudio econmico con materia reciclado.

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MATERIAL CANTIDAD COSTO UNITARIO COSTO TOTAL

Lamina acero inoxidable.

2M2 $ 500 x 1M2 $1000

Tubo solido de lainamil grado alimentico.

4 tubos de 30cm $850 x metro $1,700

Baleros. 8 baleros $50 c/u $400

Resorte. 4 resorte $15 c/u $60

Cuerda de guitarra. 3 cuerdas $10 c/u $30

Tubo de de pulgada. 40cm de tubo $50 x 1M2 $50

Engranes. 4 engranes $150 c/u $600

Total. $3,840

Tabla. 3. Tabla referente a estudio econmico con materia adecuado para la elaboracin de la

peladora de nopal.

5. Resultados.

Fig. 2. Base de la maquina peladora de nopales diseada en la plataforma

solidWorks.

Se dise la base de la mquina en la plataforma SolidWorks. 2014. La base

consta con dos orificios cntricos perpendiculares que tienen como funcin la

sujecin de los rodillos, en la parte inferior de la base se puede observar dos

cavidades donde se implementara un sistema de masa resorte que acciona los

rodillos, su principal funcin es la presin de los rodillos logrando un espacio de

trabajo variable.

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Fig. 3. Rodillo diseo en la plataforma solidWorks. Los rodillos estn vasados

en el diseo de un engrane helicoidal, que genera una mayor sujecin al nopal

a diferencia de un rodillo plano,

Fig.6. Drawing del prototipo diseado en la plataforma solidWorks.

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6. CONCLUCION.

En el trabajo presentado se consiguieron realizar los objetivos especficos

tericos y prcticos, Uno de los principales problemas fue encontrar algunos de

los materiales que se utilizaron en la construccin de dicha mquina.

Una de las caractersticas que se debe de destacar es la problemtica al

incorporar el sistema de corte en dicha mquina. Ya que el diseo restringe el

espacio del sistema, haciendo una interrupcin con los rodillos que desplazan el

nopal atreves de la peladora.

Sin embargo se requiere considerar diversos aspectos para la mejora del

prototipo y as eficientar su proceso ya que la peladora no fue capaz de remover

las espinas laterales, de ah parte la necesidad de redisear el sistema de corte

implementando dos navajas ajustables laterales, se logra apreciar que el

sistema de corte tiene un rozamiento con los rodillos siendo as muy probable

su desgaste prematuro.

El prototipo presentado no cuenta con una gua que proteja al operario de las

espinas removidas, ya que al momento del corte la espinas, estas tienden a salir

disparadas por distintas direcciones.

Se concluy que la realizacin del proyecto sera ms factible si se contara con

el conocimiento de mquinas y herramientas industriales para realizar una mejor

manufactura, mas sin embargo la maquina cuenta con distintas ventajas a

comparacin de la competencia, el peso es una de las principales ventajas ya

que es una herramienta de fcil movilidad y ergonmica para el operario,

adems de ser un prototipo de bajo costo que se puede elaborar mediante

materiales de fcil acceso y por su diseo de construccin es fcil implementar

la limpieza de dicha mquina.

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Referencias. http://www.upq.mx [1]

http://www.queretaro.gob.mx/sedesu/ [2]

http://www.giga.com/~mag/Desespinadora.htm [3]

http://www.agroterra.com/p/desespinadora-de-nopal-verdura-en-america-

31031/31031 [4]