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UNIVERSIDAD CONTINENTAL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA PROCESADORA DE CUYES MÁQUINAS E INSTRUMENTOS INDUSTRIALES INTEGRA

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UNIVERSIDAD CONTINENTAL

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA PROCESADORA DE CUYES MÁQUINAS E INSTRUMENTOS INDUSTRIALES

INTEGRANTES:                

ADAUTO SANCHEZ, MELISSA BOLEJE CAPCHA, LUIS BORJA ORELLANA, DENIS CABREJOS MIER Y TERAN, WINNIE CAJAHUANCA ATENCIO, MARJORIE CRISPÍN BARZOLA, PEDRO CUADROS CORONEL, LIZET CURILLA PAUCAR, LIZ CURILLA PAUCAR, MONICA GUERREROS CHIRI, JORGINHO JIMENEZ BARRIENTOS, PAOLA MANDUJANO ESPINAL, JHOSMEL QUISPE LAURA, ANIBAL QUISPE LIZANA, OLIVER YANASE ROJAS, YADIRA YCÓMEDES ECHEVARRIA, CARLOS

2016

ÍNDICE RESUMEN ................................................................................................................................................. 4 AGRADECIMIENTOS.............................................................................................................................. 5 CAPITULO I PLANTEAMIENTO DEL ESTUDIO ................................................................................ 7 1.1

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ................................................................................... 7

1.2

FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ....................................................................................... 7

1.3

OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN ................................................................................. 8

1.3.1

Objetivo general ............................................................................................... 8

1.3.2

Objetivos específicos ....................................................................................... 8

1.4 1.4.1

JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA ...................................................................................... 8 Logros alcanzados ........................................................................................... 8

CAPÍTULO II ............................................................................................................................................. 9 MARCO TEORICO............................................................................................................................... 9 2.1

ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN ......................................................................... 9

Tabla 1. Características del motor eléctrico ................................................................................... 13 2.2. SISTEMA DE HIPÒTESIS ........................................................................................................ 16 2.2.1. Hipótesis general ................................................................................................... 16 2.2.2.

Hipótesis específicos...................................................................................... 16

CAPÍTULO III ..........................................................................................................................................17 3.1

ESTADO DE LA TECNOLOGÍA .......................................................................................... 17

3.1.1.

Faja transportadora...................................................................................... 17

3.1.2.

Transportador de Faja de Lona de Hilo Rojo ............................................. 18

3.1.3.

Escaldado: .................................................................................................... 19

3.1.4.

Transporte .................................................................................................... 21

3.1.5.

Peladora de Cuy ............................................................................................ 23

3.2.

ENSAYOS REALIZADOS ..................................................................................................... 28

3.3.

LISTA DE EXIGENCIAS ....................................................................................................... 30

CAPÍTULO IV ..........................................................................................................................................35 DISEÑO DE LA MÁQUINA ...................................................................................................................35

1

4.1.

ESTRUCTURA DE FUNCIONES. ....................................................................................... 35

4.1.1.

ABSTRACCIÓN: CAJA NEGRA (BLACK – BOX) ........................................ 36

4.1.2.

SECUENCIA DE OPERACIONES ................................................................. 37

4.1.4.

REPRESENTACION DE ESTRUCTURA DE FUNCIONES ........................... 38

4.2.

CONCEPTOS DE SOLUCIÓN ............................................................................................. 40

Prototipo 1:..................................................................................................................... 40 Prototipo 2:..................................................................................................................... 40 4.3.

DETERMINACION DEL CONCEPTO DE SOLUCION .................................................... 41

4.3.1.1.

El Prototipo 1.................................................................................................. 41

4.3.1.2.

El prototipo 2 .................................................................................................. 41

4.4. 4.4.1.

CÁLCULOS ............................................................................................................................. 44 DISTRIBUCIÓN DE LOS DEDOS .................................................................. 44

Pelado de cuy en máquina ............................................................................................................... 44 4.4.2.

BRAZO NEUMÁTICO .................................................................................... 46

4.4.3.

CALCULO DEL CAUDAL Y LA PRESIÓN DE LA SALIDA DEL AGUA DE LA

MANGUERA. ................................................................................................................... 49 4.4.4.

POLEAS DE TRANSMISIÓN DE REVOLUCIONES DEL MOTOR DE LA OLLA

PELADORA. .................................................................................................................... 52 4.4.5.

RELACIÓN DEL NÚMERO DE CUYES A PELAR Y EL NÚMERO DE RPM DEL

PLATO GIRATORIO ....................................................................................................... 53 4.4.6.

DIMENSIÓN DEL EJE DE PLATO GIRATORIO ........................................... 55

4.4.7.

PESO DE ESTRUCTURAS DE LAS REJILLAS ............................................. 58

FUNCIONAMIENTO DE LA MAQUINA PROCESADORA DE CUY .......................................... 62 DIAGRAMA DE MANDO ................................................................................................................... 63 FUNCIONAMIENTO EN EL PROGRAMA ..................................................................................... 64 CAPÍTULO V ...........................................................................................................................................66 COSTOS ..................................................................................................................................................66 5.1.

COSTOS DE ADQUISICIÓN DE ELEMENTOS NORMALIZADOS .............................. 67

5.2. COSTOS DE ADQUISICIÓN DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES Y PLANCHAS METÀLICAS ........................................................................................................................................ 69

2

5.3.

COSTOS DE ADQUISICIÓN DE MATERIALES PARA ELEMENTOS DE MÁQUINA70

5.4.

COSTOS DE TERCERIZACIÓN PARA LA MAQUINA .................................................... 70

5.5.

OBTENCIÓN DE COSTOS TOTALES .............................................................................. 71

CONCLUSIONES ...................................................................................................................................72 BIBLIOGRAFÍA .......................................................................................................................................73 ANEXOS ..................................................................................................................................................74 PLANOS ..................................................................................................................................................75

3

RESUMEN El presente informe comprende el diseño y construcción de una procesadora de cuyes, la cual tiene como función principal alcanzar una máxima eficiencia en el pelado del cuy con la calidad deseada. La máquina ha sido diseñada para pelar el cuy de tal forma que obtengamos como producto final este mismo pelado en su totalidad, esta máquina podrá ser utilizada en pequeños negocios que se dediquen a la crianza de cuyes, facilitando el proceso manual con que se lleva a cabo esta actividad siendo poco eficiente y atractivo. Los procesos necesarios para el pelado del cuy comenzarán con el ingreso de la materia prima por medio de una faja transportadora, la cual guiará hacia el proceso de escaldado que consiste en el remojado del cuy por 30 segundos aproximadamente para luego pasar al proceso de pelado por medio de dedos de caucho y lavado a presión de agua, los cuales retirarán el pelo del cuy, dando como resultado final un cuy pelado al 95% de su totalidad, de esta manera estará listo para el uso que se conveniente, considerando de esta manera facilitar al cliente el proceso manual y poco atractivo con que se llevaba a cabo todas esta actividades.

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AGRADECIMIENTOS

Agradecemos a la Universidad Continental por brindarnos las instalaciones equipadas para el desarrollo de nuestras actividades. Principalmente y como más importante se agradece a nuestro catedrático por su esfuerzo; dedicación, conocimientos, orientaciones, su manera de trabajar, su persistencia, su paciencia y su motivación han sido fundamentales para mi formación como investigador. Agradecemos a nuestros padres por el apoyo incondicional, emocional y económico para la correcta elaboración de nuestro proyecto.

5

INTRODUCCIÓN Durante el proceso de diseño y construcción de una procesadora de cuyes, el punto de inicio es identificar la necesidad existente a satisfacer, se hace hincapié en la búsqueda de la necesidad, porque existen carencias técnicas en el pelado de cuyes en el valle del Mantaro. Como materia de nuestra investigación se estudió acerca del proceso de pelado de cuy empleado por las comunidades en el valle del Mantaro, quienes buscan disminuir el tiempo en el proceso del pelado del cuy. Definida la necesidad, se describen las exigencias con las que deberá de cumplir nuestro diseño y así mismo se indicaran los deseos con los que podría cumplir la maquina con la intención de clarificar el objetivo de nuestro trabajo.

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CAPITULO I PLANTEAMIENTO DEL ESTUDIO

1.1

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Con el crecimiento de la crianza y consumo de cuyes en nuestra región Junín, surgió el problema para la comercialización masiva de cuyes pelados adecuadamente; en el que pudimos observar que el mercado que involucra a los productores de cuyes no cuenta con una procesadora especifica que les permita obtener un producto de manera rápida, limpia y eficiente, que cuente con los diferentes procesos necesarios para obtener la mayor cantidad y calidad posible en el menor tiempo. Como estudiantes del curso de máquinas e instrumentos nos surge la necesidad de facilitar dicho proceso. Por todo ello surge el siguiente problema: ¿Cómo diseñar y construir una procesadora de cuyes?

1.2

FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ¿Cómo diseñar y construir una procesadora de cuyes, cumpliendo con las especificaciones de limpieza, velocidad y calidad de manera eficiente?

7

1.3

OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN

1.3.1 Objetivo general 

Diseñar y construir una maquina procesadora de cuyes para optimizar y automatizar dicho proceso.

1.3.2 Objetivos específicos 

Identificar correctamente los diferentes parámetros con la que se debe realizar cada actividad del proceso.



Automatizar cada una de las actividades con el que contará la procesadora de cuyes. el control del funcionamiento de la procesadora semiautomática en su totalidad mediante la implementación de un PLC.

 1.4

Diseñar y realizar montajes de sistema eléctrico a utilizar en el proceso.

JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA

1.4.1 Logros alcanzados En la región de Junín existe una alta demanda la producción de cuyes por parte de la población, pues la demanda de dicho producto va cada día en aumento, debido al crecimiento poblacional, así como al gusto cambiante de las personas. Existe una necesidad de reducir el tiempo de pelado de cuyes para mejorar la eficiencia del proceso de producción de cuyes, permitiendo disminuir los porcentajes de merma y por tanto optimizar recursos. La máquina está enfocada a los productores de cuyes, lo cual representaría una oportunidad de negocio, impulsando el desarrollo económico de la ciudad de Huancayo.

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CAPÍTULO II MARCO TEORICO 2.1

ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN Habiendo revisado loa antecedentes titulados: 

“Máquina peladora de cuyes”.



“Sepa cómo se benefician los cuyes” artículo de la Red de Multiservicios Regionales.



“MÁQUINA ROTATIVA PELADORA DE CUYES PARA PELAR Y OPTIMIZAR Y FACILITAR EL PROCESO DE PELADO” elaborada por Vásquez U. Xavier Patricio de la Universidad Técnica de Norte – Ecuador en el año 2014.

El avance en la tecnología ha hecho posible que nuevas herramientas puedan suministrar eficiencia y mayor producción a las necesidades de la industria.

El proceso de pelado del cuy anteriormente era un procedimiento realizado manualmente, donde el tiempo y costos no satisfacían los requerimientos de los criadores de cuy.

En el mercado nacional e internacional encontramos algunos proyectos con características similares a la maquina propuesta. Antecedente 1.  MÁQUINA ROTATIVA PELADORA DE CUYES PARA PELAR Y OPTIMIZAR Y FACILITAR EL PROCESO DE PELADO elaborada por Vásquez Urbina Xavier Patricio de la Universidad Técnica de Norte – Ecuador en el año 2014. DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA PELADORA DE CUYES La máquina está conformada por elementos mecánicos motrices y estáticos, lo que hace fácil el pelado de los animales, elementos que se enlista a continuación y se describe posteriormente:

9



Armadura y carcasa



Olla de acero inoxidable



Dedos de caucho



Plato giratorio



Motor eléctrico



Bandeja de desalojo de desperdicios

Armadura y carcasa La máquina está montada en una armadura muy robusta, hecha con ángulo de acero inoxidable de 1½” de forma rectangular, diseñada para soportar las fuerzas provocadas por el movimiento de los cuyes cuando se encuentran pelando. Ésta armadura además, está recubierta por acero inoxidable, necesario para la fabricación de maquinaria en la industria alimenticia por razones sanitarias, y así garantizar un producto libre de contaminación, como para evitar la oxidación de la misma.

Olla de acero La olla de acero inoxidable, es el depósito de la máquina que esta provista de

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unos pedazos de caucho que en adelante los llamaremos “dedos de caucho”, (por su forma), empotrados de manera horizontal en la misma, y es aquí donde se depositan los cuyes al momento de pelarlos. Esta olla tiene un diámetro de 50 cm y una altura de 45 cm, con una capacidad de 0.088 m3, necesaria para realizar el pelado de 5 cuyes máximo por vez.

Dedos de caucho Estas partes estáticas de la máquina llamadas “dedos”, son de material de caucho y cumplen una de las funciones más importantes en el proceso de pelado de la máquina, ya que es ellos en donde los cuyes se “rozarán” para cumplir con el objetivo de pelarse. Esto sumado a la escaldadura que tienen los cuyes de ante mano, además de la velocidad de giro del plato giratorio, hace que se pueda pelar a los cuyes que se encuentran dentro de la olla de acero. Los dedos de caucho tienen una forma como su nombre lo indica, dedos de la mano, hechos en caucho, con 2,5cm de diámetro en su parte posterior, 1,5cm de diámetro en la punta y con un largo de 12cm. Figura 5. Dedos de caucho

11

Plato giratorio El plato giratorio es una de las dos partes motrices que dispone la máquina y se encuentra hecha en acero inoxidable, así como también, dispone de dedos de caucho empotrados en el mismo de manera vertical, y su función es la misma que de los dedos de caucho empotrados de manera horizontal en la olla de acero; rozar a los cuyes que se encuentran en él para sacar el pelo. El funcionamiento del plato giratorio es muy sencillo, ya que se aprovecha la fuerza centrífuga que genera el movimiento giratorio del motor eléctrico que hace que se peguen los cuyes a las paredes de la olla de acero y provocar el rozamiento en los dedos de caucho para el pelado de los mismos.

12

El plato tiene su diámetro, menor en 1.5cm al diámetro interno de la olla, ya que es por este hueco que queda, por donde se eliminará el pelo y demás desperdicios hacia la bandeja de desalojo de desperdicios junto con el agua que exista en el proceso.

Motor eléctrico Su función es la de proporcionar al plato giratorio el movimiento y fuerza para moverse y poder pelar a los cuyes ahí depositados. El movimiento del motor está transmitido al plato por medio de una banda y por un eje que se encuentra soldado directamente al plato. Las características del motor se las detalla a continuación en el siguiente cuadro.

Tabla 1. Características del motor eléctrico

Item

Rango

Potencia (hp)

2.00

Voltaje

110/220

Frecuencia (Hz) 60 R.P.M.

1720

13

Bandeja de desalojo de desperdicios Por esta parte de la máquina, es por donde los desperdicios se desalojarán para evitar que exista contacto de humedad o agua con alguna parte eléctrica o sensible a la corrosión de la máquina.

Antecedente 2  Máquina peladora de cuyes ESPECIFICACIONES: MAQUINAS INDUSTRIALES AUTOMATICAS Potencia: 1.1kw Diámetro: 550mm Velocidad: 1450 rpm, 1400 Voltaje monofásico 220v Peso: 60 kg Material: acero inoxidable Medidas: 63 x 63 x 95cm, Capacidad de pelado: 6-8 cuyes x min Motor 1 1/2 hp

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Con el pelador de cuyes, creas un ambiente más de higiene en tu entorno de trabajo y cuidado absoluto de tu salud y facilita tu trabajo más eficiente y más rápido que convencionalmente hacías es la solución perfecta. Pelado por movimiento rotativo.

Antecedente 3  “Sepa cómo se benefician los cuyes” artículo de la Red de Multiservicios Regionales.

1. Los animales a ser faenados, deben ser colocados en un lugar tranquilo, para evitar que estén nerviosos, ya que el estrés ocasiona un maltrato de la carcasa, y por consecuencia, una mala presentación. 2. La mejor forma de inmovilizar a los cuyes es por "aturdimiento", que consiste en golpear al animal en la base de la cabeza (nuca), y proceder inmediatamente a cortar la yugular (por el cuello). 3. Colgar al animal para desangrarlo y obtener así una carne blanca de excelente presentación. 4. Introducir el cuy en agua caliente, a una temperatura de 70ºC - 80ºC, esto es antes de que hierva. Se coloca el animal por unos 30 segundos en el agua caliente para su escaldado y posterior pelado. 5. El retiro del pelo en los cuyes puede realizarse de forma manual ó con una MAQUINA PELADORA DE CUYES, cuyo costo es de US$ 900 dólares (capacidad de pelado: 8 cuyes por minuto). 6. Una vez pelado, se lava y se corta el cuy desde el ano hasta el cuello (corte para el mercado local), evitando cortar los intestinos o reventar la vesícula biliar (hiel), a fin de que la carne no tenga mal sabor. 7. Una vez abierto se procede a quitar las vísceras desde la tráquea hacia abajo (no se quita el hígado, corazón, pulmones y riñones). 8. Se procede a lavar la canal (carne sin vísceras); y si el cliente lo solicita se puede quitar la cabeza y las patitas para una mejor presentación. 9. Se orea el cuy por 45 minutos para su total escurrido. Luego, puede ser

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vendido a restaurantes o procesado en planta, para lo cual podría adquirir una MAQUINA EMPACADORA AL VACÍO, cuyo precio es de US$ 3,500 dólares (capacidad de empacado: 3 cuyes por minuto).

2.2. SISTEMA DE HIPÒTESIS 2.2.1. Hipótesis general 

La procesadora optimizara y automatizara el proceso de escaldado y pelado proceso.

2.2.2. Hipótesis específicos 

Se identificará correctamente los diferentes parámetros con la que se debe realizar cada actividad del proceso.



Las actividades serán automatizadas correctamente para un mejor control del funcionamiento de la procesadora semiautomática mediante la implementación de un PLC.



Los montajes y diseños de los sistemas eléctricos serán los adecuados.

16

CAPÍTULO III DETERMINACIÓN DE LOS PARAMETROS DE DISEÑO 3.1

ESTADO DE LA TECNOLOGÍA

3.1.1. Faja transportadora ELISSA) Características del cuy: Peso: Por cada cuy aproximadamente de 400 a 500 gramos – Peso por tres cuyes aproximadamente 1400 gramos Edad: 3 meses Tamaño: Varían de 20 a 32 cm. Potencia de motor para la faja: 

Un motor de o trico con c.c



Rodillo de 71.3 diámetro y



Rodamiento



Lona

Instalación: El eje guía centralizador PELT-PILOT reemplaza un eje guía de retorno. Así, se asegura una carga suficiente sobre el eje guía para permitir que llegue suficiente poder de tracción a la correa. La distancia desde el eje guía centralizador al siguiente eje de retorno no debe superar 3 m. El eje guía centralizador se instala al mismo nivel que el otro retorno. No se debe permitir que el eje guía centralizador se instale en los lugares donde la correa se flexiona o ejerce presiones sobre el eje guía. Los puntos de mayor eficiencia para el eje de tracción el mejor orden, y se presentan en el esquema.

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En una correa transportadora reversible, el porcentaje (%) informa sobre la relación entre las cantidades de operación (80%/20%) y la colocación de mayor eficiencia. Materiales: 

Lona



Varillas para soldar



Trico



Sensor de pare.

3.1.2. Transportador de Faja de Lona de Hilo Rojo ELISSA) Se define como transportador de faja de lona de hilo de caucho como el conjunto formado por una estructura que dispone de una serie de rodillos y rodamientos sobre la que se desplaza una banda transportadora de lona cerrada sinfín que mediante un grupo de accionamiento motriz es capaz de transportar productos a granel desde un punto de carga a otro de descarga. Instrucciones (velocidades de faja transportadora) 1. Mide el diámetro de los rodillos que están alrededor de la cinta transportadora y que la cubren. 2. Multiplica el diámetro del rodillo por pi (3,14159). Este cálculo mostrará la circunferencia de los rodillos. Cada vez que giren a una revolución, la cinta se moverá a una distancia lineal equivalente a la circunferencia del rodillo. Pi es un factor sin dimensión, lo que significa que no importa si se usa en pulgadas, centímetros u otras unidades de medida. 3. Mide las revoluciones por minuto (RPM) de los rodillos. Cuenta la cantidad de revoluciones completas (rotaciones) que hace un rodillo en un minuto.

45 REV/MIN

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4. Multiplica las RPM por la circunferencia del rodillo. Este cálculo dará la distancia lineal que atraviesa un punto de la cinta transportadora en un minuto.

Velocidad Tangencial = 3.1415x0.07156x45 rev/min 1 Velocidad Tangencial = 10.12 m/min 2 3.1.3. Escaldado: ( Se define este término a la acción de meter al cuy ya muerto en el agua caliente. Para el escaldado se debe preparar agua a 80ºC- 90°C centígrados. La correcta forma de inmovilizar a los cuyes es por aturdimiento, que consiste en golpear al animal en la nuca, y seguir inmediatamente a cortar su yugular (por el cuello). Se toma a los cuyes de las patas posteriores para sumergirlos por 15 o 20 segundos. No es recomendable repetir este proceso varias veces ya que la piel puede llegar a cocinarse y se rasga fácilmente, dos sumergidas son suficientes. Pelado El pelaje se retira jalando en sentido de crecimiento del mismo. Para retirar el pelo que queda después del proceso anterior, el cuy debe ‘enjuagarse’ con agua limpia y luego proceder al raspado de la piel con un cuchillo bien afilado. 3.1.3.1.

Variables influyentes en la operación de escaldado.

A la hora de seleccionar o diseñar el sistema de escaldado es necesario tener en cuenta las siguientes variables: a. Temperatura del medio calefactor: Usualmente el escaldado se realiza en un rango de temperatura entre 60 y 100°C, el valor optimo depende de factores como la forma, el tamaño y las propiedades térmicas del animal, se usan tratamientos cortos a alta temperatura cuando el objetivo es la inactivación de enzimas que se encuentran en la superficie, por el contrario temperaturas moderadas en tiempos prologados afectan las

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enzimas internas sin alterar las propiedades del alimento. b. Tiempo de operación. El tiempo de operación o tiempo de residencia del animal dentro del escaldador depende básicamente de la concentración inicial y final de la enzima, generalmente se desea disminuir su contenido en un porcentaje del 90% al 99% de la concentración inicial. 3.1.3.2.

Composición del escaldador:

Mayormente las ollas están compuestas de aluminio reforzado o acero inoxidable ya que estas aleaciones pueden soportar temperaturas altas por largo tiempo. Pero según la revista científica Journal of Neurology, Neurosurgery and Psychiatry los utencilios de aluminio son acancerigenos, ya que se encontró grandes cantidades de este componente en partes de su cerebro y otros órganos. Basándome en estos datos nos podemos dar cuenta que una olla de este material no es factible para la composición del escaldador, posterior calentamiento y conserva de temperatura (para el proceso de escaldado de cuy) por que la olla eliminara cierta cantidad de aluminio la cual quedara imprecada en el cuy escaldado. Entonces lo más recomendable será utilizar una olla compuesta de acero inoxidable o acero blanco ya que como menciono al inicio estos materiales son muy resistentes a las altas temperaturas y mejor aún si estará expuesta durante largo tiempo.

3.1.3.3. 

Materiales Cubeta de acero blanco, de dimensiones 40 cm de largo x 35 cm de ancho y 20.2 cm de alto.

20



Resistencias de terma.

Se debe aclarar que este proceso se llevará a cabo en 10 minutos aproximadamente, tomando en cuenta que si no se cumple con la temperatura adecuada o el tiempo se dilata, la piel de los cuyes se maltratará y por ende todo el proceso perjudicará el producto.

Se ha podido determinar que cada proceso de pelado de 4 cuyes se utiliza aproximadamente de 15 a 20 litros para el llenado de la cubeta, para ellos se necesitara dos resistencias de terma para que puedan calentar el agua con facilidad. ANIBAL) 3.1.4. Transporte MATERIALES:  Pistón Neumático

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Un actuador es un dispositivo capaz de transformar energía hidráulica, neumática o eléctrica en la activación de un proceso con la finalidad de generar un efecto sobre un proceso automatizado. Este recibe la orden de un regulador o controlador y en función a ella genera la orden para activar un elemento final de control como, por ejemplo, una válvula Su estructura tiene un total de 91.5 cm del cual 45 cm son de carrera con el cual trabajara el piston neumático. Su funcionamiento es accionado con una compresora de aire con las siguientes carácteristicas:

Es indispensable saber estas características para ajustar la presión adecuada con la que trabajara el pistón neumático. Esta suele variar de 10 a 20 Psi, con los cálculos elaborados se determino que el piston trabajara a aproximadamente 12.26 psi.  Malla metálica

22

Servira

de recipiente para trasladar

los cuyes mediante el piston al

siguiente proceso. Se trabajó con varillas de acero de diámetro nominal de 5/16 in cuyo peso es de 0.384 Kg/m. 3.1.5. Peladora de Cuy TAMBOR

Dimensiones Peso

450 mm. de altura x 510 mm. de diámetro 10 Kilos

23

Material

Plancha blanca

Espesor

1.9 milímetros

Capacidad

91 Litros

DISCO ROTATIVO

Dimensión Peso

490 milímetros de diámetro 11 Kilos

Material

ST 37 Acero Estructural

Espesor

1/4 “

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Se colocó una manguera en el contorno del plato giratorio, para evitar así la rotura de las patitas del cuy al introducirse en el espacio que existe entre el plato giratorio y el tambor de esta manera se lograra que el cuy llegue a pelarse por competo y sin lastimarlo.

DEDOS PARA PELADO

25

DEDOS PARA LA BASE

Dimensiones

Peso

1

25.0 milímetros

2

21.7 milímetros

3

108.3 milímetros

4

83.3 milímetros

5

75.6 milímetros

6

14.3 milímetros

7

6.0 milímetros

8

6.6 milímetros

9

19.6 milímetros

35 gramos c/u

Material

Caucho

DEDOS PARA EL LATERAL

Dimensiones

1

25.0 milímetros

2

21.7 milímetros

3

108.3 milímetros

4

83.3 milímetros

5

75.6 milímetros

6

14.3 milímetros

7

2.0 milímetros

8

6.6 milímetros

9

19.6 milímetros

26

INFORMACIÓN PARA LA PELADORA DE CUY Características

Datos eléctricos



Cilindro porta-dedos.



Flecha



terminación

en

acero



Motor:



PELA CUY: 2 HP. Velocidad

inoxidable.

Nominal R.P.M: 1750 Trifásico.*

Fuente recolectora de la salida del

* Opcional a monofásico

cuy integrada en la misma base de



la peladora.



Extensión de cable de 5m.



Clavija reforzada.

Apagador bipolar de superficie.

Capacidad Productividad 

20 Cuyes por hora.*



*Dependiendo la condición del



escaldado y del tamaño del Cuy.

La

máquina

tiene

un

mejor

rendimiento cuando se lleva un orden adecuado de escaldado.

Material





Estructura de lámina de acero



Olla en lámina de acero



Guardas en lámina galvanizada.

El tiempo del pelado dependerá de la temperatura del escaldado.

A menor temperatura de escaldado mayor tiempo de desplumado; mayor temperatura en el escaldado menor tiempo

Sistema de limpieza

de desplumado. 

La máquina está diseñada para una limpieza rápida

Eficiencia 

Diseño

para

trabajo

continuo.

(8 horas de trabajo diario) 

Está diseñada para personas que trabajen manual y semi-industrial.

27

Tiempo de trabajo 

De 5 a 10 segundos el traslado de los cuyes por la faja trasportadora



5 minutos en el escaldado del cuy, esto dependerá de la temperatura del escaldado.



2 minutos del pelado del cuy

Piezas de desgaste 

Lona de la faja transportadora



Dedos pela cuy chico.



Chumaceras.

3.2.

ENSAYOS REALIZADOS

PRIMER ENSAYO

28

En el primer ensayo el cuy paso por la faja transportada de unos 5 a 10 segundos, luego paso al escaldado por aproximadamente 10 segundos a una temperatura de 30° a 40°. Luego de ello fue pelado por 1750 RPM. Este número de RPM hizo que el cuerpo del cuy se empezara a pelar rápidamente como también a destrozar, por ese motivo esta prueba queda inválida para nuestro proyecto SEGUNDO ENSAYO

Para la segunda prueba, el cuy paso de la misma forma de 5 a 10 segundos por la faja transportadora, luego se escaldó por 30 segundos a una temperatura de 40° a 50°. Se trabajó con 80 Hz de frecuencia con ayuda del variador, sin embargo esta frecuencia fue muy baja por la cual es cuy no fue pelado en su totalidad, solo en un 10 % por ese motivo esta prueba quedó inválida.

29

TERCER ENSAYO

El cuy fue escaldado a una temperatura de 50° a 60 ° por aproximadamente unos 5 minutos.

Luego paso a ser pelado a una frecuencia de 150 a 160 Hz aproximadamente con la ayuda de un reductor de frecuencia en la cual el resultado fue exitoso y se logró llegar a la meta de pelar el cuy. 3.3.

LISTA DE EXIGENCIAS

La siguiente lista de exigencias fue desarrollada analizando de acuerdo a las necesidades planteadas como objetivos del presente informe. Esta lista nos permitirá en los capítulos siguientes plantear y definir el diseño de solución óptimo.

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LISTA DE EXIGENCIAS Y DESEOS

PAG

PROYECTO N°

Deseo o

DESCRIPCIÓN

exigencia

Responsable

Todos los 1

E

FUNCION PRINCIPAL: 

2

E

integrantes del

Pelar cuyes.

grupo.

Todos los

OTRAS FUNCIONES: 

integrantes del

Escaldado de cuyes

grupo.

GEOMETRIA: 3

E



Todos los

La máquina será como máximo de 58

integrantes del

centímetros de ancho, 2 metros de largo y 1.3

grupo.

metros de alto.

ENERGIA: 4

E



Todos los

Funcionamiento

con

corriente

eléctrica

monofásica que utilizará corriente DC de 220V.

integrantes del grupo.

ENERGIA: 5

D



Minimizar la fatiga del operario.



Requerir de una persona para la alimentación

Todos los integrantes del grupo.

de la máquina. SEGURIDAD: 6

E



Todos los

La máquina contará con instrucciones sobre el integrantes del funcionamiento, mantenimiento y medidas grupo. preventivas de accidentes.

31

SEGURIDAD: 

La máquina contará con un sensor para indicar Todos los

las diferentes fases de funcionamiento. 7

D



La máquina tendrá un nivel de seguridad

integrantes del

suficiente, a fin de resguardar el estado físico

grupo.

de los operarios y los riesgos derivados de la instalación, funcionamiento y mantenimiento. INSUMOS: 8

E



Todos los

Entrada: Materiales fáciles de conseguir en el mercado local.

integrantes del grupo.

ERGONOMIA:  9

El diseño

de

la máquina debe

brindar

comodidad al operario durante la realización de

E

las maniobras requeridas. 

Todos los integrantes del grupo.

La alimentación de la máquina, no debe causar fatiga y/o lesiones en el operario.

ERGONOMIA:  10

Correcta interacción entre Humano-MaquinaAmbiente.

D 

Todos los integrantes del

La posición del equipo, controles y banco de trabajo, deben permitir una postura satisfactoria en el operario.

32

grupo.

FABRICACIÓN: 

La fabricación y montaje se realizará bajo las indicaciones

de

los

planos

desarrollados

debe

contar

con

previamente.  11

E



La

máquina

formas

constructivas sencillas y de fácil manufactura.

Todos los

Los materiales utilizados deben encontrarse

integrantes del

disponibles en el mercado y responderán a las

grupo.

exigencias

de

resistencia

y

calidad

determinadas. 

La máquina deberá tener buena estabilidad



La máquina utilizará un PLC para controlar tiempos y cantidades.

FABRICACIÓN: 12

D



Todos los

El proceso de fabricación no debe producir

integrantes del

algún tipo de daño físico a los intervinientes del

grupo.

mismo. MEDIO AMBIENTE:  13

E

No tener efecto contaminante sobre medio

integrantes del

ambiente. 

Todos los

Los niveles de ruido producido por la máquina

grupo.

no serán muy elevados. SEÑALES: 14

D



La máquina debe contar con señales de iluminación que indican: Inicio, en proceso, fin del proceso y parada de emergencia.

Todos los integrantes del grupo.

FUNCIONAMIENTO:  15

E

La máquina será de uso semiautomático,

Todos los

solamente la alimentación y el retiro del integrantes del producto será de manera manual. 

La puesta en marcha de la máquina solo será

33

grupo.

posible

cuando

estén

garantizadas

las

condiciones de seguridad para las personas que operen dicha máquina. MANTENIMIENTO: 

La frecuencia de mantenimiento debe ser regular

16

E



Los elementos deberán contar con un sistema de lubricación adecuado.



Las piezas deben ser fácilmente reemplazadas.



Contar con un programa de mantenimiento de

Todos los integrantes del grupo.

piezas. MANTENIMIENTO: 17

D



Todos los

Contar con un sistema de mantenimiento

integrantes del grupo.

preventivo.

34

CAPÍTULO IV DISEÑO DE LA MÁQUINA

El presente capítulo tiene por objetivo presentar las bases del diseño, mediante el análisis de la estructura de funciones, elaboración de la matriz morfológica y conceptos de solución que permitan obtener una solución óptima, y por último realizar los cálculos y selección de componentes principales e importantes que darán por definido el diseño de la máquina rotativa peladora de cuyes según el diagrama de flujo presentado a continuación:

4.1.

ESTRUCTURA DE FUNCIONES. A continuación se realizará la abstracción del Black-Box, conocido como “Caja negra”, en la cual se define que para unas entradas específicas se obtendrán, a través de procesos aún desconocidos, las salidas esperadas. Posteriormente se analizará la caja negra desarrollando una estructura de funciones que estará sustentada en la lista de exigencias desarrollada en el capítulo anterior. En la estructura de funciones se divide la función principal en varias sub funciones que al ejecutarse correctamente aportarán a la realización del objetivo planeado.

35

4.1.1. ABSTRACCIÓN: CAJA NEGRA (BLACK – BOX)

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA PROCESADORA DE CUYES

ENTRADAS:  

Materia Prima Energía

 Información

Cuyes enteros y agua. Energía eléctrica y neumática Programación lógica controlada (información) y señales (pulsadores).

SALIDAS: 

Materia Prima



Energía

 Información

36

Cuyes enteros pelados, agua y desperdicios. Energía motriz, ruido, vibraciones, calor. Señal que indique el funcionamiento de la máquina.

4.1.2. SECUENCIA DE OPERACIONES Sistema de alimentación.

Proceso transporte.

Proceso de escaldado.

Proceso de transporte.

Proceso de pelado.

4.1.3. FIJACION DE LOS PROCESOS TECNICOS

37

4.1.4. REPRESENTACION DE ESTRUCTURA DE FUNCIONES 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

Alimentación Calentamiento de agua Escaldado de cuy Transporte al pelador Pelado de cuy Inyección de agua Separación de residuos Control Energía de accionamiento Energía para calentar agua

38

MATRIZ MORFOLÓLIGA

39

4.2.

CONCEPTOS DE SOLUCIÓN

Prototipo 1:

Prototipo 2:

40

4.3.

DETERMINACION DEL CONCEPTO DE SOLUCION 4.3.1. BOSQUEJO Y DESCRIPCION DE PROPUESTAS

Hecha la abstracción con los supuestos, se elaboran los bosquejos de las propuestas dadas, para así conseguir hacer una evaluación precisa sobre del alcance de cada uno de estos. 4.3.1.1.

El Prototipo 1 Este prototipo tendrá una alimentación de forma continua mediante el sistema de alimentación. Además la bandeja de escaldado es de forma rectangular lo cual permite que la materia prima entre en su totalidad. El diseño de la estructura tiene una recubierta de plancha de acero blanco que permite esconder los ensamblajes internos. El motor para la olla peladora se coloca en la parte inferior de la estructura para no afectar el desbalance de la estructura.

4.3.1.2.

El prototipo 2 Este prototipo tendrá una alimentación de forma continua mediante el sistema de alimentación. La bandeja del escaldado es cilíndrica. El diseño de la estructura está conformado por ángulos de soporte lo cual es económico y menos trabajoso al soldar. El motor para la olla peladora se coloca en la parte superior de la estructura.

4.3.2. EVALUACIÓN TECNICO - ECONOMICO DE PROPUESTAS Teniendo claras las propuestas planteadas, estas serán sometidas a una evaluación desde el punto de vista Técnico y económico.

TABLA- CALIFICACION DE PROPUESTA

41

Designación 1 2 3 4 5

Valor Malísimo Malo Regular Bueno Excelente

A los puntos de comparación también se les asignara un peso (1 a 3), dependiendo de cuanta trascendencia tengan con el desarrollo del proyecto. TABLA- FACTOR DE IMPORTANCIA Designación 1 2 3

Valor Importante Muy importante Imprescindible

TABLA 1- EVALUACION ECONÓMICA Evaluación económica Factor de importancia (Fi)

Puntos de evaluación

Puntaje (Pi) Opción 1

Opción 2

Proyecto Ideal

1

Materiales

3

2

4

5

2

Fabricación

3

3

4

5

3

Operación

2

3

3

5

4

Mantenimiento

2

4

4

5

5

Producción

3

5

4

5

44

50

65

68%

77%

100%

TOTAL = Σ (Fi x Pi) Coeficiente Económico = P Total / Puntaje Ideal

TABLA 2- EVALUACION TECNICA Evaluación técnica Factor de Puntos de evaluación

Puntaje (Pi)

Importancia (Fi)

Opción 1

42

Opción 2

Proyecto Ideal

1

Seguridad

3

4

3

5

2

Rendimiento

3

4

4

5

3

Costo de energía

3

5

5

5

4

Facilidad de fabricación

2

3

4

5

5

Ergonomía

2

4

3

5

6

Accesorios

2

4

3

5

7

Facilidad de manejo

1

4

4

5

8

facilidad de montaje

1

2

4

5

9

Lubricación

1

4

4

5

10

Mantenimiento

1

4

3

5

11

Ruido

1

3

3

5

78

74

100

78%

74%

100%

Total = Σ (Fi x Pi) Coeficiente Técnico = Puntaje Total / Puntaje Ideal

CUADRO DE COMPARACIÓN (Técnico y económica)

43

Según el cuadro de comparación la opción 1 se encuentra más cerca del proyecto ideal. Dado el resultado se elige la estructura del prototipo 1, ya que resulta más viable económicamente, por otro lado en la parte técnica no se diferencia mucho de la opción 2 por ese motivo se considerara parte del diseño del prototipo 2, como la colocación de los motores y bombas que incluirá nuestra procesadora.

4.4.

CÁLCULOS 4.4.1. DISTRIBUCIÓN DE LOS DEDOS

Para la distribución de los dedos, nos hemos basado en la tesis de MÁQUINA ROTATIVA PELADORA DE CUYES PARA PELAR Y OPTIMIZAR Y FACILITAR EL PROCESO DE PELADO elaborada por Vásquez Urbina Xavier Patricio de la Universidad Técnica de Norte – Ecuador en el año 2014. Pelado de cuy en máquina

44

Para la base rotativa consideramos el total de 28 dedos, distribuidos en tres círculos de 10, 22 y 34 cm de diámetro.

Para el lateral de todo el recipiente consideramos el esquema triangular que la tesis ya mencionada nos muestra, para ello tomamos como referencia tres líneas de 7, 14 y 15 dedos respectivamente, siendo un total de 36 dedos.

45

4.4.2. BRAZO NEUMÁTICO CALCULO DE FUERZA NECESARIA EN EL PISTON NEUMATICO Para el funcionamiento de la catapulta que trasladara los cuyes del área de escaldado a el cilindro pelador se utilizara en pistón neumático de doble efecto este pistón es capaz de producir trabajo en dos sentidos (avance y retroceso). Sobre todo se eligió este pistón ya que se necesita una función de retorno a la posición inicial, también que está diseñado para que su carrera sea más larga que la de un cilindro de un solo efecto. Su funcionamiento es de la siguiente manera cuando el aire comprimido entra por la toma situada en la parte posterior (1), desplaza el émbolo y hace salir el vástago (avance). Para que el émbolo retorne a su posición inicial (retroceso), se introduce aire por la toma situada en la tapa delantera (2). De esta manera, la presión actúa en la cara del émbolo en la que está sujeta el vástago, lo que hace que la presión de trabajo sea algo menor debido a que la superficie de aplicación es más pequeña. Hay que tener en cuenta que en este caso el volumen de aire es menor, puesto que el vástago también ocupa volumen.

46

Para hallar la fuerza que se utilizara en el cilindro se utilizara la formula 𝐹 =𝑃∗A Donde: F= fuerza P= presión A= área También tenemos que saber el peso de la canastilla y también de los 3 cuyes los cuales serán procesados. PESO DE CANASTILLA = 3.48096 Kg PESO DE 3 CUYES A PROCESAR = 1.8 Kg

CALCULOS DE FUERZA PARA EL RETROCESO DE PISTON: Peso total a trasladar: = (3.48096 kg + 1.8 kg) Peso total a trasladar: = 5.28 Kg En el RETROCESO la fuerza debe tener un factor de seguridad del 75% más que la fuerza ejercida por la masa a trasladar En el AVANCE la fuerza necesaria en el pistón debe ser 25% más que la fuerza ejercida por la masa a trasladar debido a que el transporte no puede ser brusco por ende debe tener un movimiento adecuado. Se toma en cuenta 100 psi para el cálculo de las fuerzas debido a que la universidad nos facilita una comprensora de aire que nos da 100 psi de presión

FUERZA EJERCIDA EN EL PISTON (RETROCESO): 𝐹 =𝑃∗A ÁREA DEL EMBOLO = π * (0.015m)2 ÁREA DEL EMBOLO = 7.07 × 10−4 𝑚2

47

ÁREA DEL VASTAGO =π* (0.01m)2 ÁREA DEL VASTAGO = 3.14 × 10−4 m2

𝐹 =𝑃∗A 𝐹 = 689475.728 𝑃𝑎𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒𝑠 ∗ (7.07 × 10−4 𝑚2-3.14 × 10−4 m2 ) 𝐹 = 270.96𝑁

FUERZA EJERCIDA EN EL PISTON (AVANCE): 𝐹 =𝑃∗A ÁREA DEL EMBOLO = π * (0.015m)2 ÁREA DEL EMBOLO = 7.07×10−4 𝑚2 𝐹 =𝑃∗A 𝐹 = 689475.728 𝑃𝑎𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒𝑠 ∗ 7.07 × 10−4 𝑚2 𝐹 = 487.36𝑁  Peso total de la parrilla =

3.84×10−3 𝐾𝑔 𝑐𝑚

× 906.5𝑐𝑚

Sumatoria Total del peso de las varillas

= 3.48096 Kg.  F = 3.48096 Kg.× 9.81 = 34.15N  Factor de seguridad = 34.15 N x 1.75 =59.76N

FUERZA EJERCIDA POR LA MASA TOTAL: Peso total a trasladar = 5.28 kg

5.28 kg

𝐹 =𝑀∗G 𝐹 = 5.28 kg ∗ 9.81

𝑚 𝑠2

48

𝐹 = 51.80 𝑁

REGULANDO LA PRESION EJERCIDA POR EL COMPRESOR DE AIRE (AVANCE): 𝐹 =𝑃∗A ÁREA DEL EMBOLO = π * (0.015 m)2 ÁREA DEL EMBOLO = 7.07 x 10−4 𝑚2  𝐹 =𝑃∗A  59.76N = 𝑃 ∗ 7.07 × 10−4 𝑚2  𝑃 = 84526.17 𝑝𝑎𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒𝑠 ≡ 12.26 psi

CONCLUSIÓN: En el proyecto se cuenta con un reductor de velocidades el cual se ubica en la posición de avance. Por ende los cálculos hallados se obtuvieron en torno a ellos. Según los cálculos se concluye en que se debe utilizar una presión de 12.26 psi, para el correcto funcionamiento del proceso del traslado de los cuyes.

4.4.3. CALCULO DEL CAUDAL Y LA PRESIÓN DE LA SALIDA DEL AGUA DE LA MANGUERA.

BOMBA PERIFÉRICA (QB-60)

49

Especificaciones

CAUDAL MAXIMO: 36 l/min PRESIÓN: 10 bares = 1,000,000 pascales

CALCULO DEL CAUDAL Para ello se toma en cuenta la ecuación de la continuidad o principio de continuidad donde se establece que la masa que entra es igual a la masa que sale. De esto se concluye que el caudal que sale de la bomba es igual al caudal que sale por los huecos de la manguera. 𝐐𝟏 = 𝐐𝟐 Por lo tanto: 𝑄1 = 36

𝐿 𝑚𝑖𝑛 ×( ) 𝑚𝑖𝑛 60 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑛𝑑𝑜𝑠

𝑄1 = 6 × 10−4

𝐿 𝑆𝑒𝑔𝑢𝑛𝑑𝑜𝑠

𝑄2 = 6 × 10−4

𝐿 𝑆𝑒𝑔𝑢𝑛𝑑𝑜𝑠

Comparando

CALCULO DE LA PRESIÓN DE LA SALIDA DEL AGUA Para hallar la presión del agua se toma de referencia la fórmula de Bernoulli ya que

50

postula que esta fórmula se aplica a fluidos sin viscosidad ni rozamiento, además que el fluido es constante a lo largo de su recorrido

Para hallar necesitamos saber las variables que restan a la presión. Se toma en cuenta la fórmula principal del caudal, ya que tenemos ese dato en el cálculo anterior.

Datos: Q= 6 x 10-4 L/Segundos A1= Área de la manguera 12 X π A2 = Área de los huecos de la manguera 0.12 X π V2 = Incógnita V1 = Incógnita Aplicando la fórmula: 6 × 10−4 = 12 × 𝜋 × 𝑉1 𝑉1 = 1.91 𝑋 10−4

𝑚 𝑠

6 × 10−4 = 0.12 × 𝜋 × 𝑉2 𝑉2 = 0.019

𝑚 𝑠

Luego de hallar las incógnitas procedemos a aplicar la fórmula de Bernoulli con los siguientes datos: ρ= Densidad es igual a 1 (Densidad del agua)

51

V1= 1.91 x 10-4 m/s V2= 0.019 m/s G= 9.81 H1= 0.35 metros del suelo a la bomba H2 = 1.1 metros Aplicando la fórmula: 1 1 × 1 × 1.91 × 10−4 + 9.81 × 0.35 + 1000000 = × 0.019 + 9.81 × 1.1 + 𝑝2 2 2 𝑝2 = 999992.63 𝑃𝑎 4.4.4. POLEAS DE TRANSMISIÓN DE REVOLUCIONES DEL MOTOR DE LA OLLA PELADORA. La potencia del motor para dicha actividad es de 2HP la cual gira a 1750 RPM, para el funcionamiento de la olla peladora se requiere de aproximadamente 850 RPM, por cuestiones de exactitud trabajaremos con 875 RPM. Necesitamos determinar la relación de tamaños de las poleas que transmitirán las revoluciones del motor al plato giratorio de la olla peladora, para lo cual estos son los cálculos: 2 HP

1750 RPM

Fórmula para el cálculo de la relación de diámetros: 𝒏𝟏 × 𝒅𝟏 = 𝒏𝟐 × 𝒅𝟐 Reemplazando: 𝟏𝟕𝟓𝟎 × 𝒅𝟏 = 𝟖𝟕𝟓 × 𝒅𝟐 Y la relación es:

52

𝟏 𝒅𝟏 = 𝟐 𝒅𝟐 Según el resultado de los cálculos la polea directamente acoplada al motor tiene que tener la mitad de RPM que la que estará acoplada directamente al eje del plato giratorio de la olla peladora 4.4.5. RELACIÓN DEL NÚMERO DE CUYES A PELAR Y EL NÚMERO DE RPM DEL PLATO GIRATORIO Basándonos en la tesis antes revisada, “MÁQUINA ROTATIVA PELADORA DE CUYES PARA PELAR Y OPTIMIZAR Y FACILITAR EL PROCESO DE PELADO” y en las dimensiones y características similares de tanto del motor (Tabla (A)) y la olla peladora, se tomaron a consideración la tabla (B) recabado de la tesis ya antes mencionada, para estimar el número de cuyes a ser pelados, el tiempo de transcurso de pelado, en relación con el número de revoluciones al que girará el pato giratorio. Item Potencia (HP) Voltaje Frecuencia (Hz) Rpm

Rango 2 100/200 60 1750

Tabla (A), Especificaciones del motor.

53

Frecuencia

Cantidad de

del motor

cuyes

pelado

pelado del

de daño

(HZ)

pelados

(segundos)

cuy

en el cuy

4

60

100%

30%

4

50

90%

25%

4

20

70%

25%

4

60

100%

25%

4

50

90%

20%

4

20

80%

20%

4

60

100%

15%

4

50

90%

5%

4

20

90%

5%

4

60

100%

5%

4

50

100%

5%

4

30

100%

0%

4

60

80%

0%

4

50

70%

0%

4

30

70%

0%

60

50

40

30

20

Tiempo de Porcentaje Porcentaje

Tabla (B), Pruebas del proceso para la calibración del motor. “MÁQUINA ROTATIVA PELADORA DE CUYES PARA PELAR Y OPTIMIZAR Y FACILITAR EL PROCESO DE PELADO”.

Cuando el motor trabaja con la mitad de su capacidad máxima de RPM (1750), se consiguen los mejores resultados. Teniendo los mejores porcentajes de pelado y con menores índices de daño al momento del contacto de los dedos de caucho con los cuyes. Los datos en la Tabla (c) nos muestra el RPM que necesitamos para pelar 4 cuyes al mismo tiempo y en un tiempo promedio de 46.667 segundos.

54

RPM

860

Número de

Tiempo

cuyes a ser

promedio

pelados

(segundos)

4

46.667

Tabla (C), Especificaciones, RPM necesarios para pelar 4 cuyes.

4.4.6. DIMENSIÓN DEL EJE DE PLATO GIRATORIO CALCULO DE DIMENSIONES DEL EJE GIRATORIO El eje giratorio en el estudio es el que actúa en el proceso de pelado transmitiendo fuerza del motor de 2 hp a el cilindro giratorio mediante poleas que solo transmitan la fuerza sin reducir ni aumentar las revoluciones por minuto. Material: 

  

Acero trefilado VCN: Es un acero de alta resistencia. Piezas exigidas de grandes secciones transversales. Ejes de propulsión, barras de conexión, eje de piñón, ejes de torsión. Dimensiones del eje giratorio del cilindro. Diámetro: 0.0254m Largo del eje: 0.29m.

Características del motor:  

Potencia: 1492watts Velocidad Nominal R.P.M: 1750 Trifásico

Se tomó en cuenta 0.0254m de diámetro del eje ya que se trabaja con tipo de acero trefilado de alta resistencia al torque. No es necesario tener un diámetro mayor para evitar fracturas en el eje debido a las fuerzas ejercidas por las poleas de transmisión.

55

De acuerdo al diámetro con que se cuenta nos encontramos en los siguientes rangos: -Límite de fluencia: 885×106 N/m^2 -Resistencia a la tracción: 1080 × 106 – 1280 × 106 N/m^2

Diagrama de cuerpo libre del eje giratorio

T=452.52 Lb ×in

𝑷

T=𝑾

P= Potencia T=Torque W=Velocidad angular

56

P= 2Hp T=Torque W=1750 =1750/2= 850

𝒓𝒆𝒗

=875𝒎𝒊𝒏 ×

𝟐𝝅𝒓𝒂𝒅 𝟏𝑹𝒆𝒗

𝟏𝒎𝒊𝒏

× 𝟔𝟎𝒔𝒆𝒈

𝑟𝑎𝑑

=29.17 π 𝑠𝑒𝑔

𝑙𝑏×𝑖𝑛 𝑠

6600

P=2Hp×

P= 13200

1 𝐻𝑝 𝑙𝑏×𝑖𝑛 𝑠

𝑙𝑏×𝑖𝑛 5 𝜋𝑟𝑎𝑑 29.17 𝑠

13200

T=

T=452.52 Lb ×in

Eje sólido 3

2𝑇

Re=√𝜋.𝑡𝑚𝑎𝑥

3

Re= √

2(425.52𝑙𝑏×𝑖𝑛) 𝑙𝑏 𝑖𝑛

𝜋×2300

Tmax=2300lb/𝑖𝑛2

Re=0.500337 in

57

4.4.7. PESO DE ESTRUCTURAS DE LAS REJILLAS Se trabajó con varillas de acero de diámetro nominal de 5/16 in cuyo peso es de 0.384 Kg/m. Convirtiendo a cm: 0.384 𝐾𝑔 1𝑚 × 𝑚 100𝑐𝑚 3.84× 10−3 Kg/cm

Por lo tanto para hallar el peso total seria:

Peso total de la parrilla =

3.84×10−3 𝐾𝑔 𝑐𝑚

× 906.5𝑐𝑚

Sumatoria Total del peso de las varillas

= 3.48096 Kg.

Peso del cuy promedio: 0.600 Kg. Peso promedio de los tres cuyes empleados en el proceso del pelado: 1.800 kg.

58

4.4.9 CALCULO DEL VOLUMEN DEL EMBOLO

Hallando el volumen: ℎ

V= 𝑡 (m./s.) V=

0.50𝑚 2𝑠

V=0.25 (m./s.)

Hallando el Caudal a la entrada del vástago: Q=V× 𝐴 Q=0.25×

𝜋×(0.03)2 4

Q=1.7671×10−4 l/min

59

Fuerza de fricción en el pistón: Las fuerzas de fricción son las fuerzas ejercidas por juntas que impiden el movimiento del embolo y el vástago.

Existen dos juntas que actúan en el pistón unas de ellas son las juntas de vástago y las otras pueden ser las juntas del embolo

60

Hallando las fuerzas de fricción de las juntas: 𝐹 =𝜇∗𝑁

Determinación de fuerza ejercida por juntas del embolo: Datos: Coeficiente de fricción de junta NIPSL = 0.05 es adimensional Fuerza de avance = 487.36𝑁 𝐹 = 0.05 ∗ 487.36𝑁 𝐹 = 24.36𝑁 𝐹. 𝑇𝑂𝑇𝐴𝐿 = 48.72𝑁 Determinación de fuerza ejercida por juntas del vástago: Datos: Coeficiente de fricción de junta NIPSL = 0.015 es adimensional Fuerza de avance = 487.36𝑁 𝐹 = 0.015 ∗ 487.36𝑁 𝐹 = 7.31 𝑁 𝐹. 𝑇𝑂𝑇𝐴𝐿 = 14.62 𝑁 La fuerza total que se opone al movimiento de AVANCE del pistón es 𝐹 = 48.72 𝑁 + 14.62 𝑁 𝐹 = 63.34 𝑁

61

FUNCIONAMIENTO DE LA MAQUINA PROCESADORA DE CUY 1. S0Q pulsador de emergencia 2. S1Q Apaga el sistema 3. S2Q activa (Pone en funcionamiento la faja y también inicia el funcionamiento de la resistencia ) 4. El final de carrera detecta la presencia del cuy.(3 cuyes) 5. La faja se detiene. 6. Pasa al proceso de escaldado para estar durante 20 segundos. 7. Después de los

20 segundos se acciona la electroválvula del pistón y

transporta a los cuyes al pelador este proceso demora 6 segundos. 8. Pasado los 6 segundos se pone en funcionamiento el motor del pelador y la bomba por 1 minuto.

62

DIAGRAMA DE MANDO

63

FUNCIONAMIENTO EN EL PROGRAMA

64

65

CAPÍTULO V COSTOS

El presente capítulo tiene por objetivo obtener el costo aproximado para la construcción de la máquina peladora de cuyes. Para poder calcular el costo total del prototipo, este se desglosa en una serie de sub costos, los cuales nos llevan al cálculo de un costo total aproximado. Siendo la categorización de la siguiente manera:

 COSTOS DE ADQUISICIÓN DE ELEMENTOS NORMALIZADOS.  COSTOS DE ADQUISICIÓN DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES Y PLANCHAS METÁLICAS.  COSTOS

DEL

TRANSPORTE

PARA

LA

ADQUISICIÓN

DE

ELEMENTOS DE LA MAQUINA  COSTOS DE TERCERIZACIÓN PARA LA MAQUINA

Así

también,

para

conseguir

los

costos

se

detallan

las

siguientes

consideraciones generales: 

Todos los materiales base para la fabricación de los elementos estructurales y los elementos de máquina son fácilmente adquiribles en el mercado local



Los materiales base para los elementos de maquina deberán tener una sobredimensión de al menos 1 mm para su posterior mecanizado, esto se debe a que cuando uno adquiere material debe eliminar la cascarilla que lo recubre.



Los costos presentados estarán calculados en base a la moneda local, nuevos soles (S/.)



Los sub costos y costos totales incluyen el impuesto general a las ventas (IGV).

66

5.1.

COSTOS DE ADQUISICIÓN DE ELEMENTOS NORMALIZADOS

Se consideran elementos normalizados, los componentes que son fácilmente adquiribles en el mercado local y que generalmente no necesitan de un maquinado posterior a su compra para ser ensamblados en la máquina como por ejemplo: tornillos, tuercas, arandelas, prisioneros, chumaceras, etc. Los precios parciales de dichos elementos son listados en la siguiente tabla.

67

PRECIO TOTAL

Unid Kilo Unid Unid Unid Unid Unid Unid

PRECIO UNITARIO 4.4 11 4.5 7.5 65 6.7 1.2 25

1

Unid

4

4

2 1 3 1 1 1 3 1 4 1 2 1 1 2/ 1 2 4 1 1 1 1 1 2 2 1 1 1 1 1 1 15 15 1 5 7 1

Unid Litro Unid Unid Kilo Metro Unid Unid Metros Unid Unid Unid Unid Kilo Unid m Unid Unid Unid Unid Unid Unid Litros Litros Unid Unid Unid Litro Unid Unid Metros Metros Unid Metros Metros Metros

7 8.5 2 9.9 10.9 9.8 3 15 2 5 1 2 2 5 120 6 20 5 6 14 6 9 8.5 8.5 6 7.5 15 2 3 1 1.3 1.3 3 5 1.2 3

14 8.5 6 9.9 10.9 9.8 9 15 8 5 2 2 2 5 120 12 80 5 6 14 6 9 17 17 6 7.5 15 2 3 1 19.5 19.5 3 25 8.4 3

ID

DESCRIPCIÓN

CANTIDAD

UNIDAD

1 2 3 4 5 6 7 8

Disco de corte premium Indura 6011x 1/8 Disco de desbaste Discos de cortes Cilindro de plástico Discos de corte y desbasto Pernos de 7/10 Disco de pulido

1 1 1 2 1 1 8 1

9

flexómetro, escuadras y tiza calderera

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45

Poleas de aluminio 3"x1x1/2" Pintura spray blanco brillante 16 onz Lija de grano 40 Disco de corte 1/2" Indura 6011x 1/8 Malla cuadrada de 1/8" Válvulas Resistencia para terma Manguera de espesor 3/4 Rodaje de 609 Supe gloe Seguro para el pistón Teflón Indura 6011x 1/8 electrobomba de media HP Cable advestado 2.5 m^2 Contactares stronger 9 A Pulsadores verdes Pilotovo Pulsadores de emergencia Pulsador rojo Faja A- 44 Trevee Pintura spray banco brillante 16 onz Pintura spray verde brillante 16 onz Soldi mix Polea de 3" x 1 A Polea de 6"x 1A Tener cinta aislante Teflón Cable automotriz N°14 Azul Cable automotriz N°14 Rojo Fosforo vela + internet Manguera neumática Cable solido Cable THW

68

4.4 11 4.5 15 65 6.7 9.6 25

46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56

Silicona Pistón de 2 " y de largo 50 cm Chumaceras de pared perno Rodajes Tubo T + codo Abrazaderas de 3/4 Codos de 1/2 Pintura spray banco brillante 16 onz Pegamento para tubo Súper glues

57

Faja de lona de hilo rojo de 30 cm de ancho con 180 de largo 1 Total de inversión en elementos normalizados

5.2.

2 1 2 10 2 2 3 2 1 1 2

Unid Unid Unid Unid Unid Unid Unid Unid Unid Unid Unid

12.5 60 20 0.6 5 3 0.5 1.2 8.5 3 1

25 60 40 6 10 6 1.5 2.4 8.5 3 2

Unid

60

60 875.6

COSTOS DE ADQUISICIÓN DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES Y PLANCHAS METÀLICAS

Se consideran elementos estructurales y planchas metálicas, los elementos que generalmente no necesitan un maquinado muy complejo. Por lo tanto, para poder obtener los componentes finales para el ensamblado se emplearán procesos básicamente de corte, taladrado y soldado. Todos los elementos estructurales empleados en el diseño de la máquina procesadora de chucaques son encontrados en el mercado local, siendo los manuales de selección, los catálogos de Aceros Arequipa de ángulos estructurales, platinas y tubos. Los precios parciales de dichos elementos son listados en la siguiente tabla

ID

DESCRIPCIÓN

CANTIDAD

UNIDAD

1 Ángulos de 1.1/2 x 1.1/2x 3/16 2 Unid 2 Plancha Blanca de 90x1200x2400 5/64 " 1 Unid 3 Varilla de 1/4 " x 3M 1 Unid 4 Angulo de 25 mm x 3.0 1 Unid 5 Disco de 49 cm plancha blanca 1 Unid 6 Ángulos de 1.1/2 x 1.1/2x 3/16 2 Unid TOTAL DE INVERSIÓN EN ESTRUCTURALES Y PLANCHAS METÁLICAS.

69

PRECIO UNITARIO 37 120 8 17.5 34 28

PRECIO TOTAL 74 120 8 17.5 34 56 309.5

5.3.

COSTOS DE ADQUISICIÓN DE MATERIALES PARA ELEMENTOS DE MÁQUINA

Los materiales base que son adquiridos para la fabricación de los elementos de máquina, son aquellos que necesitan un posterior maquinado para poder cumplir sus funciones de manera óptima. Teniendo como procesos el traslado de los materiales adquiridos en el mercado.

ID

DESCRIPCIÓN

PRECIO PRECIO TOTAL UNITARIO

CANTIDAD

1 Taxi de la primera compra del 2 Transporte de la UC- Taller Melania

01/05/16

2 1

7.5 10

15 10

2

10

20

1 2

11 6

11 12

6 Transporte de la tercera compra de 08/05/16 3 7 7 Transporte de la cuartacompra de 12/06/16 6 5 8 Transporte de la UC- Taller Melania 2 10 9 Transporte de cocida de la faja 1 5 10 Transporte de los codos, pegamento y abrazaderas 1 2.4 11 Transporte del bulcanizado 1 3 TOTAL DE INVERCION EN EL TRANSPORTE PARA LA ADQUISICIÓN DE LA MAQUINA

21 30 20 5 2.4 3 149.4

3 Taxi de la segunda compra de

13/05/16

4 Transporte de reductor de velocidad, barrilla y plancha 5 Transporte del muestreo de los dedos de cauchos

5.4.

COSTOS DE TERCERIZACIÓN PARA LA MAQUINA

Se considera tercerización a la fabricación de los dedos de caucho, el rotar para el pelado de los cuyes. El cortado del disco giratorio para el plato y el vulcanizado de la resistencia para el escaldado.

ID

DESCRIPCIÓN 1 2 3 4

CANTIDAD

cortes de 2 mm de del blato jiratorio Rolado según instrucciones Pago de los dedos de cauchos Vulcanizado de la resistencia

UNIDAD 2 Milimetros 1 92 Unid 1 Unid

70

PRECIO UNITARIO 6 15 5 26

PRECIO TOTAL 12 15 460 26 513

5.5.

OBTENCIÓN DE COSTOS TOTALES

Una vez obtenidos los sub costos requeridos para la fabricación de la máquina, se obtiene el costo total del prototipo, el cual será de aproximadamente S/. 1847.5 SUBTOTAL PARCIAL

ID

DESCRIPCIÓN

1

COSTOS DE ADQUISICIÓN DE ELEMENTOS NORMALIZADOS.

2

COSTOS DE ADQUISICIÓN DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES Y PLANCHAS METÁLICAS.

309.5

3 4

COSTOS DEL TRANSPORTE PARA LA ADQUISICIÓN DE ELEMENTOS DE LA MAQUINA COSTOS DE TERCERIZACIÓN PARA LA MAQUINA

149.4 513

Total de la construcción de la maquina peladora de cuyes

1847.5

71

875.6

CONCLUSIONES  La máquina procesadora de cuyes básicamente nos facilitara la optimización del proceso del pelado de cuyes por medio de la modernización de la maquina rotativa peladora de cuyes.  El escaldado fue un proceso importante en el pelado del cuy, mientras más tiempo permanecía el cuy en la bandeja de escaldado, más se abrían sus poros y era más rápido pelar los cuyes. Este también fue un factor importante en las pruebas para determinar el tiempo exacto en que el cuy será escaldado y que dará una mayor eficacia en el pelado del mismo.  El número de RPM y la frecuencia del plato giratorio de la olla fue un factor fundamental para hacer un adecuado pelado del cuy, con las pruebas determinamos un número aproximado de revoluciones y frecuencias en las cuales el cuy podrá ser pelado eficientemente sin dañar su cuerpo.  La máquina procesadora de cuyes es eficiente, pues su inversión es recuperable a corto plazo, debido a que la construcción del mismo fue hecho por materiales comerciales.

72

BIBLIOGRAFÍA



MÁQUINA ROTATIVA PELADORA DE CUYES PARA PELAR Y OPTIMIZAR Y FACILITAR EL PROCESO DE PELADO” elaborada por Vásquez U. Xavier Patricio de la Universidad Técnica de Norte – Ecuador en el año 2014



http://articulo.mercadolibre.com.pe/MPE-419964288-peladora-decuyes-por-minuto-6-cuyes-_JM



http://www.rmr-peru.com/primer-camal-de-cuyes.htm



https://www.engormix.com/MA-cunicultura/foros/maquinaspeladoras-cuyes-t3490/124-p0.htm



http://repository.javeriana.edu.co/bitstream/10554/6307/1/ViteriPalac iosMariaCarolina2013.pdf

73

ANEXOS MANTENIMIENTO DE LA MÁQUINA

Vida útil de la máquina

5 años

PIEZA

TIEMPO DE MANTENIMIENTO

OBSERVACIÓN

Chumaceras

3 meses

Depende de horas de trabajo.

Electrobomba

6 meses

Verificar el consumo de amperaje.

Electroválvula

3 meses

Debe de tener un purificador de aire (filtro).

Grilletes

3 meses

Engrasar manualmente Verificar funcionamiento.

Motor

el

1 mes Si notas sonidos extraños (rodamientos, amperaje).

Pistón neumático

6 meses

Revisión sobre empaques del pistón.

Rodamientos de faja

6 meses

Rodamientos rígidos de bolas.

74

los

PLANOS

75