XX MUESTRA DE MÁQUINAS Y PROTOTIPOSMAQUINAS AGRICOLAS

MEZCLADORA DE CONCENTRADO PARA CERDOS

Mauricio Triana Borrero 233322Jorge Alberto Pulido 233302Claudia Marcela Vega 233220

CERDOS

ANTECEDENTES Y FUNDAMENTACIÓN¿COMO SURGE EL PROYECTO DE DISEÑO?

El proceso de diseño comienza en la asignatura elementos de máquinas 2 cuando nos es solicitado buscar un proyecto para desarrollar y llevar a cabo buscar un proyecto para desarrollar y llevar a cabo en diseño de máquinas.

Las alternativas no faltaron entre las cuales estuvo diseñar una máquina empacadora de gel. Al evaluar la complejidad de los problemas planteados y la factibilidad de llevar a cabo cada uno de ellos en el tiempo estipulado y con los conocimientos anteriormente adquiridos, el grupo decidió de manera conjunta optar por el problema que nos fue propuesto por una cooperativa con sede en el municipio de Ambalema

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA EMPRESA QUE LO FINANCIA

En Ambalema, una población del Norte del Tolima, existe una pequeña cooperativa que se dedica a la crianza de cerdos. El alimento de estos animales resulta costos, por esta razón se estos animales resulta costos, por esta razón se decide preparar el concentrado para disminuir costo, el problema surge cuando la mezcla no queda homogénea al realizarla con pala, además involucra un trabajo de 8 horas adicionales que no están presupuestadas.

Por esta razón surge la necesidad de crear un homogenizador para el desarrollo de este concentrado.

VALOR DEL PROYECTOCosto Total de la mezcladora

Concepto Observaciones CostoAcero HR, tuercas - tornillos, Motor

trifásico de 3HP, ejes transmisores Costo Total de Materiales

trifásico de 3HP, ejes transmisores de potencia 2566400

Costos de ManufacturaConstrucción: Cortes, dobleces,

soldadura, ajustes. 333600

Costos de Diseño

Diseño de la máquina: Cálculos, planos, caracterización del

prototipo. 100000

*Otros CostosGastos adicionales: Transporte Ricaurte

y Fontibon 150000

COSTO TOTAL DE MEZCLADORA 3`000.000

*Este costo no se contemplo en el presupuesto porque lo asumieron los estudiantes y no la empre4sa que estaba financiando el proyecto

PRESUPUESTO DESTINADO Y TIEMPO DE DESARROLLO

El presupuesto original fue de 3 millones de pesos, este presupuesto se El presupuesto original fue de 3 millones de pesos, este presupuesto se logro mantener, dado que manufactura de la máquina fue gratis al igual que los costos de diseño pues es un proyecto académico.

La mezcla al no reaccionar con aceros HR y el hecho de poder utilizar Pinturas epóxicas atoxicas, redujo el costo de los materiales de manera considerable.

El tiempo de diseño fue aproximadamente de 10 semanas y el tiempo de manufactura fue de 6 semanas

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

El problema consistía en la ineficiencia que tenía el proceso de mezclado de concentrado para cerdos. La necesidad era diseñar y construir una máquina que y construir una máquina que pudiera acortar los tiempos de mezclado, que homogeneizara mejor los elementos de la mezcla y que esta tarea pudiera ser desempeñada por un solo operario. Si se lograba implementar esto se podría ahorrar cerca de un 20% en el costo de concentrados haciendo muy competitiva a la cooperativa en la región.

REQUERIMIENTOS DEL CLIENTELos requerimientos del cliente eran:

• Que la maquina mezclara la totalidad de los ingredientes del concentrado en una sola etapa, en tandas de por lo menos 50kg.

•La maquina tenia que representar un ahorro de tiemp o •La maquina tenia que representar un ahorro de tiemp o y de personal

•Además de mezclar la máquina tenia que estar adaptada para verter la mezcla en los bultos para su almacenamiento y distribución

• La maquina debería de ser de fácil transporte y ensamble, ya que no iba a estar en un lugar de mane ra permanente.

•El costo de los materiales y la manufactura no debí a exceder el costo de las maquinas que se conseguían en el mercado

ANÁLISIS DE LA COMPETENCIA (BENCHMARKING)

Mezclador tipo Tambor

Mezclador barras en “Z”Mezclador de doble conoMezclador palas de planetario

Mezclador en “V”

Mezclador tipo Nauta

Cintas

QFDQFD

FUNCIONESDIAGRAMA DE DESCOMPOSICIÓN FUNCIONAL

FUNCIÓN SUJETOIdentificar OperarioIdentificar Operario

Pesar Báscula

Operario

Verter Operario

Mezclar Maquina

Agregar Grasa Operario

Mezclar Maquina

Descargar Maquina/Operario

GENERACIÓN DE CONCEPTOSVALORACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS PLANTEADAS

CILINDRO DESCENTRADO

Es de fácil manufactura, eficiente mezclado debido a la disposición del cilindro, y por la inclusión de unas aletas dentro del recipiente q ue ayudan el precipitado de la

mezcla, colaborando a romper los grumos que se pres entan en el proceso. La mezcla tiende hacer dos movimientos, girar debido a la acc ión del motor y a tener un

precipitado debido a la acción de las paletas.

PODADORA Es de fácil manufactura, debido a que se “reciclan” partes de una máquina especialmente la parte de transmisión. La eficiencia en cuanto a la mezcla depende de la adaptación que se realice para la

podadora (paletas,). Este diseño se basó en una batidora de cocina

convencional. La idea es utilizar el motor de una convencional. La idea es utilizar el motor de una podadora, adaptarle unas paletas y acoplarla a un tanque de acero inoxidable, este tanque estaría pivotado para tener una fácil descarga. La parte

complicada de este sistema es generar un acople que asegure el trabajo del motor de la podadora sobre la mezcla. Este es un sistema económico siempre y

cuando se tenga el motor de la podadora, y como se menciono en el principio la maquina puede ser

construida con partes usadas, pero solo si estas son aptas para el desarrollo de la mezcladora y estén en

buen estado

BICONO Es un diseño sencillo, eficiente donde se exalta la facilidad de vaciado y mantenimiento, este

diseño permite mezclas hasta con un 10% de líquido, siempre y

cuando este no sea muy viscoso. Teniendo en cuenta que dentro de Teniendo en cuenta que dentro de los elementos a mezclar existe un porcentaje muy pequeño de grasa el cual se incluye en la máquina de

manera líquida, el porcentaje de esta grasa con respecto a la

mezcla es del 3%, por lo tanto cumple con los parámetros de la

máquina.Por la zona donde se unen lo cruza

un eje, el cual le permite girar.

PRESENTACIÓN DE LA ALTERNATIVA DE DISEÑO DOMINANTE Y JUSTIFICACIÓN

MEZCLADORA DE CINTAS

En algunos casos pueden haber dos ejes paralelos, t ambién existen modelos con paletas y de tormillo helicoidal. La cinta externa hace que el polvo se mueva a lo largo del tambor y la cinta opuesta interna hace que al m ismo tiempo el polvo se mueva en dirección opuesta. Estos movimientos evitan que los polvos se acumulen en uno de los extremos. Los mezcladores de este tipo son de v elocidades bajas, de gran capacidad de carga y bajo consumo de energía. Entre sus desventajas esta su difícil limpieza, la abrasión debida al roce de las cintas, la carcasa y las partículas, además en el caso de las cintas helicoidales se presenta u na gran dificultad en su manufactura.

CINTA CON DOBLE SENTIDO CON DESCARGA EN LA MITAD

GENERACIÓN Y EVALUACIÓN DEL PRODUCTOSelección de materiales:

•Acero inoxidable: Es el material recomendado para m anejo de alimentos, pero cuesta casi nueve veces que el acero común, ad emás de necesitar una soldadura especial.

•Aluminio: No presenta herrumbre, pero desprende par tículas de alumina y •Aluminio: No presenta herrumbre, pero desprende par tículas de alumina y aluminio, en su presentación mas comercial, también necesita de soldadura especial.

•Plásticos: Son económicos, son adecuados para el ma nejo de alimentos, se puede trabajar fácilmente, pero presenta desprendim iento de partículas.

•Pintura atoxica: es mas costosa que el acero común pero menos que el acero inoxidable, se aplica solo a las partes necesarias, pero solo se adquiere en gran cantidad y se necesitan de 4 sustancias mas p ara su aplicación.

•Acero común: es relativamente económico, fácil de t rabajar, no requiere de ninguna soldadura especializada, y por la mezcla no presentar concentrados vitamínicos, se permite el uso de este tipo de acer o (Norma)

SELECCIÓN DE COMPONENTES ESTANDARIZADOS

Lowe industries

120

020406080

100120

0 200 400 600 800

Capacidad (ft^3)

Pot

enci

a (h

p)

MEJORA DE DETALLES

• Sistema Cierre – Apertura de la tapa de la mezcladora

• Huecos de descarga en el tanque

•EXPLICACIÓN SOBRE LA APLICACIÓN DE HERRAMIENTAS DE INGENIERÍA (SELECCIONAR EL SUBSISTEMA DE DISEÑO DE LA MÁQUINA QUE RESULTÓ

MÁS INTERESANTE Y/O COMPLICADO)

Como la maquina debía poder desarmase tanto para su transporte como para su limpieza, la hélice debía

Trasmisión de potencia

su transporte como para su limpieza, la hélice debía poder desacoplarse del resto del tren de trasmisión; además se tenia que asegurar que la mezcla no se saliera del tanque, y que la armonía entre los componentes asegurara un funcionamiento adecuado

Manufactura de la hélice:

La complejidad de la Hélice es grande, los cortos trayectos de las espirales, la forma de las cintas, y los diferentes sentidos de giro; hicieron muy difícil la manufactura de la hélice, proceso del cual el grupo se tubo que apersonar por completo para que los resultados fueran satisfactorios.

DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA

Las homogenizadoras de tipo cinta con descarga en l a mitad, se caracteriza con la formación de semicírculos abiertos en sentidos opue stos para que la mezcla se arrastre hacia la derecha y luego hacia la izquierda. La div isión de estos semicírculos se encuentran en la mitad con el fin de obligar a desc argarse en este punto (la mitad del tanque). La mezcla con cintas asegura que los eleme ntos se dispersan de manera homogénea sin necesidad de un pre-mezcla. Este sist ema sirve para mezclar ingredientes secos, con adición de líquidos, granulación y polvo s pegajosos.

Se concluye que es adecuada para la maquina que se desea diseñar.

Se desarrollaron pequeñas pruebas con un prototipo a escala que confirma la información anterior.

APORTE Y VALOR SOCIAL DEL DISEÑO

EXPLICACIÓN BREVE DE LA RESPUESTA AL PROBLEMA PLANTEADO:

•La maquina mezcla 160kg de concentrado en •La maquina mezcla 160kg de concentrado en aproximadamente 10 minutos, y los descarga en 20 minutos en bultos de 40 Kg. cada uno.

•Para su operación solo se necesita un solo operario

•La mezcla queda homogénea

•La maquina se adapta perfectamente a las necesidades del cliente, y a un menor precio que el de las maquinas disponibles en el marcado.

VALOR DE LA PRODUCCIÓN O SERVICIO GENERADO POR LA MÁQUINA (EN TÉRMINOS DE DINERO Y/O DE

SOLUCIÓN SOCIAL)

E proyecto logró disminuir el tiempo de uso de un obrero E proyecto logró disminuir el tiempo de uso de un obrero en una actividad que le tomaba ejecutar 8 horas, ahora con la máquina dicha actividad en la misma proporción de mezcla se ejecuta en 20 minutos.

No solo se mejora en tiempo sino en calidad de la mezcla, dado que el granulo de esta es mas homogéneo que el obtenido con una mezcla hecha con pala.

ANÁLISIS ECONÓMICO

Costo Total de la mezcladora

Concepto Observaciones CostoAcero HR, tuercas - tornillos, Motor

Costo Total de Materiales

Acero HR, tuercas - tornillos, Motor trifásico de 3HP, ejes transmisores

de potencia 2566400

Costos de ManufacturaConstrucción: Cortes, dobleces,

soldadura, ajustes. 667000

Costos de Diseño

Diseño de la máquina: Cálculos, planos, caracterización del

prototipo. 6680000

Otros CostosGastos adicionales: Transporte de la

máquina, mejoras del prototipo 230000

COSTO TOTAL DE MEZCLADORA 10143400

DESPERDICIOS

En la construcción de la maquina prácticamente no se tuvieron desperdicios, únicamente en la manufactura de las hélices. Debido a su complejidad y a que el material se deformaba plásticamente, era muy difícil determinar la cantidad de material necesario para las hélices, razón por la cual se tuvieron que hacer varios intentos para determinar el material a usar.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES•La aplicación de conceptos de las diferentes ramas y líneas de conocimiento, se ve y materializa en esta materia

•Ni en la universidad ni en las bibliotecas, •Ni en la universidad ni en las bibliotecas, existe bibliografía científica y matemática acsecible sobre el comportamiento de los polvos en este tipo de flujo.

•Toda la información adquirida para este proyecto, se hizo a través de la consulta las maquinas existentes en el mercado, de la observación experimental en un prototipo, y de las receomendasiones de agrónomos e ingenieros químicos con experiencia en el asunto.

•Par futuros diseños se recomienda que se utilice análisis de elementos finitos para la simulación de l comportamiento de polvos en esta clase de flujos,

RECOMENDACIONES

comportamiento de polvos en esta clase de flujos, como flujos de fluidos con densidad y viscosidad iguales a las del producto a mezclar.

•En la universidad específicamente en el I.C.T.A (Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos) ha ce falta una maquina que permita analizar de manera experimental el comportamiento de este tipo de sustancias y procesos.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Y HERRAMIENTAS DE INGENIERÍA EMPLEADAS

•NORTON, Robert. Diseño de Máquinas, Prentice Hall, 1999•DUMONTEIL, M. Technologie de la fabrication des aliments du BétailBétail•SHIGLEY, J y MISCHKE, C. Standard Handbook of Machine Design, 1996.•BEER, F. JOHNSTON, R. Mecánica de Materiales , 1993•http://www.agitadores.com/servicio_tecnico.htm•http://www.vcp.monash.edu.au/pharmaceutics/res-mixi ng.html•http://web.mit.edu/clcgroup/PharmaPowders.html•http://www.monografias.com/trabajos15/mezclado/mezc lado.shtm•Solid Edge

Agradecimientos

• A nuestros Padres• A nuestros Padres• Ing. Juan Edilberto Rincon• Empresa Elementos Metálicos