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FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA INDUSTRIAL TRABAJO DE INVESTIGACIÓN “Diseño y construcción de una maquina Mixer para incrementar la producción de bebidas a base de cafe” AUTOR(ES): Alonso Rossel Andrea Bonifacio Maza, Nayda Campos Corro María Castillo Galarreta Felipe Cerna Alayo, Alberto Romero Gallegos Kimberly Saavedra Soto Aremis Saenz Guerrero Melanie Velarde Valderrama Brigitte ASESOR Briones Pereyra, Richard Freddy LÍNEA DE INVESTIGACIÓN Sistemas De Gestión Empresarial Y Productiva NUEVO CHIMBOTE – PERÚ 2018-I

RESUMEN

ABSTRACT

ÍNDICE Caratula Resumen Abstract Índice I.

INTRODUCCIÓN 1.1. Descripción de la problemática 1.2. Formulación del problema. 1.3. Objetivo general 1.4. Objetivos específicos 1.5. Antecedentes 1.6. Marco Teórico 1.6.1. Mezcla 1.6.1.1. Mezclas Heterogéneas. 1.6.1.2. Mezclas Homogéneas. 1.6.2. Clasificación de mezclas homogéneas 1.6.2.1. Sustancias Puras 1.6.2.2. Disoluciones 1.6.3. Proceso de Mezclado 1.6.4. Maquinas Mezcladoras 1.6.5. Controladores PLC 1.6.6. Sensores 1.6.7. Marmitas con Agitación 1.6.8. Motores Eléctricos 1.6.9. Actuadores 1.6.10. Electroválvulas 1.6.11. Bombas Hidráulicas 1.6.12. Resistencia para Inmersión 1.7. Justificación

II.

MATERIAL Y METODOS

III.

RESULTADOS

IV.

DISCUSIÓN

V.

CONCLUSIONES

VI.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANEXOS

I.

INTRODUCCIÓN

1.1. DESCRIPCION DE LA PROBLEMÁTICA Una mezcladora es una máquina que tiene como función reducir la heterogeneidad cambiando la distribución de los componentes, en donde cada elemento esté perfectamente mezclado, por medio de un sistema mecánico que genera un movimiento en el interior del recipiente permitiendo que las partículas de otro componente ocupen sus lugares y logre uniformidad en la composición.1 Sin embargo, el avance de la tecnología ha dado lugar a diversos sistemas automatizados, los cuales han ido tomada relevancia para el sector industrial y todos sus rubros, siendo además de gran importancia, como es el caso de un mixer automático, el cual permite llevar a cabo procesos productivos como, por ejemplo, para el mezclado de pinturas, o la misma industria del cemento, asimismo, estos sistemas son más fáciles de controlar, por lo que se han convertido en algo indispensable para la industria.

Actualmente, existen diversas actividades productivas que hacen uso de mezcladoras mecánicas, las cuales son manejadas o controladas básicamente de manera manual por los operarios quienes personalmente tienen que encargarse añadir los componentes o sustancias a los tanques y posteriormente ver cuando estos están llenos o vacíos para abrir las válvulas y continuar con el proceso de mezclado, lo que se hace de manera continua. Ante ello, uno de los problemas por el que atraviesa este tipo de industrias, es que no tienen un control preciso de sus procesos ya que dependen únicamente de los operarios y su supervisión, lo cual además puede afectar en la continuidad de los procesos ya que puede estar sujeto a sufrir paradas repentinas por el mal manejo o equivocaciones de sus supervisores de planta y ante ello los tiempos de operaciones se hacen más extensos. Asimismo, los problemas relacionados con la calidad son claves en estos procesos, puesto que normalmente los productos obtenidos presentan estándares o composiciones

1

CASTRO, Diego; [et al]. Diseño y construcción de un mezclador automatizado de pinturas. Bogotá: Universidad de Buenaventura, 2016. 10 pp.

diferentes debido al mal manejo de los parámetros requeridos para dicho producto, generando problemas de insatisfacción por parte del cliente. 1.2. FORMULACION DEL PROBLEMA ¿De qué manera una maquina Mixer incrementara la producción de bebidas a base de café?

1.3. OBJETIVOS GENERAL -

Incrementar la producción de bebidas a base de cafe

1.4. OBJETIVOS ESPECÍFICOS -

Diseñar el sistema de funcionamiento de la maquina Mixer

-

Seleccionar los componentes que requiere la maquina Mixer

-

Evaluar relación costo-beneficio entre el micro controlador y el PLC

-

Seleccionar el controlador más adecuado para el control de la maquina Mixer

-

Reducir los tiempos de producción de bebidas a base de café

1.5. ANTECEDENTES 2

Raúl Wilfrido Caiza Martillo (2013), en su investigación titulada “Diseño,

construcción y operación de un mezclador para producir abono orgánico a partir de los residuos orgánicos” presentada en la Universidad Politécnica Salesiana, elaborada en Gauyaquil, Ecuador. Para obtener el grado de Ingeniero Industrial. Tuvo como objetivo: Diseñar y construir un sistema para el mezclado de residuos orgánico y lograr una producción homogénea de los componentes del abono orgánico. El tipo de mezclador seleccionado para el diseño es el mezclador de brazo y paletas debido a las ventajas que representa al momento de operar en virtud que no quedan residuos sobre la superficie en el desarrollo del proceso, lo que facilita la homogenización de la mezcla. Con los cálculos realizados y determinando que la altura del eje principal es de 40centímetros y los 3 brazos horizontales serán de 34 centímetros de distancia, se le deja una distancia de 6 centímetros de fuga con relación a la cámara de mezclado para que no exista ningún tipo de roce al momento que se realice la mezcla, adicionalmente se sueldan 2 brazos verticales de 25 centímetros cada 2

CAIZA, Raúl. Diseño y operación de un mezclador para producir abono orgánico a partir de los residuos orgánicos. Guayaquil: Universidad Politécnica Salesiana, 2013.

uno. Llegando a la conclusión de que en la elaboración del abono orgánico en el mezclador, se pudieron identificar los parámetros críticos más significativos del proceso. Entre los puntos identificados tenemos la agitación, el tiempo de giro, la fuerza de aplicación, la temperatura, el tamaño de los residuos y el contenido de agua. También concluyo que una vez realizado los respectivos estudios y análisis de abono orgánico, se pudo indicar que el abono orgánico elaborado por el mezclador de paleta o brazos tiene una mezcla más homogénea y eficiente de sus componentes, puesto que las paletas imprimen siempre un movimiento de remolino a todo el contenido del recipiente, que la mezcla artesanal que realizan los campesinos del lugar. 3

Según Terán (2013), en su investigación titulada “Diseño, construcción y

puesta en funcionamiento de una maquina mezcladora para la producción de pinturas PLASTISOL”, elaborada en Ibarra, Ecuador. Tuvo como objetivo elaborar un diseño de una máquina para elaborar pinturas plástico que son utilizadas para la estampación de diversos géneros textiles; por ello, se investigó sobre diversos tipos de agitadores existentes en la industria. Esta máquina tiene un sistema de trasmisión sencillo donde el movimiento lo da un motor de 2 Hp monofásico (110/220 V) con una conexión directa; tiene dos poleas una polea motriz y una polea inducida a través de una banda. El movimiento es trasmitido a un eje de movimiento de rotación con un agitador de aletas. Para obtener un movimiento de agitación constante y obtener una mezcla dispersa y muy homogénea. Después de haber realizado varias pruebas, se concluyó que la capacidad real de producción es de 20 kilos por parada. Además, la agitación se refiere a forzar un fluido por medios mecánicos para que adquiera un movimiento circulatorio en el interior de un recipiente. Se disminuye la intervención humana durante el proceso, no requiere mayor esfuerzo físico por parte del operador; porque se utiliza un MOTOR MONOFÁSICO de conexión directa que genera el movimiento por medio de un sistema de poleas hacia el eje del batidor donde se encuentra el disco de agitación.

3

TERAN, Alexandra. “Diseño, construcción y puesta en funcionamiento de una maquina mezcladora para la producción de pinturas PLASTISOL”. Perú: Universidad Técnica del Norte. 2013

También concluyo que por medio de un SISTEMA DE POLEAS se puede determinar la velocidad constante del agitador. A mayor diámetro de la Polea Motriz mayor será la velocidad generada. Para disminuir la velocidad generada por el motor que es de 3480 rpm a 1353, 33 rpm. (Velocidad Óptima de agitación). La POLEA MOTRIZ debe tener un diámetro de 7 cm y la POLEA INDUCIDA un diámetro de 18 cm. Así mismo, menciona que los tres tipos principales de agitadores utilizados en la industria son, DE HÉLICE, DE PALETAS, Y DE TURBINA. Para finalizar, el costo total de construcción de la maquina mezcladora asciende a 1690,38. 4

León y Simbaña (2012) en su estudio, denominado “Diseño e implementación

de la automatización y monitoreo del sistema de pesaje y mezcla de materia prima para la fabricación de tubería de PVC en la Fabrica Tigre S.A.”, el cual tuvo lugar en la Universidad Politécnica Salesiana en Ecuador. Llego a la conclusión que el diseño del sistema de control a través de PLC’s simplifica el esquema de control ya que al reducir los extensos circuitos electromecánicos y sus dispositivos se puede incrementar la confiabilidad del proceso. Además, los circuitos puramente electromecánicos utilizan como recurso mas importante una variedad de bloqueos a través contactos auxiliares tanto de relés, selectores, pulsadores, etc. También se concluyó que la implementación de microswitch’s que verifiquen la activación física y el correcto funcionamiento del elemento a controlar (válvulas, pistones, motores) ayudan a la rápida detección y corrección de fallas. Con respecto al monitoreo, un HMI permite realizar un seguimiento paso a paso del proceso pudiendo determinar fallas y anomalías. Se recomendó que para la transmisión de señales digitales y analógicas los cables deben ser necesariamente apantallados respetando las distancias normalizadas, de esta manera se evitara problemas de faltas lecturas en las entradas analógicas y perdidas de comunicación en las señales digitales. También se sugiere, que en un HMI no puede faltar una sección de aviso de falla.

4

LEÓN Y SIMBAÑA. “Diseño e implementación de la automatización y monitoreo del sistema de pesaje y mezcla de materia prima para la fabricación de tubería de PVC en la Fabrica Tigre S.A.”

5

Ñavez (2016) en su tesis “Modificación del Sistema de accionamiento

hidráulico para incremento de capacidad de trompo 8M3 a 12M3 de una mezcladora de concreto móvil” la cual se desarrollo en la Universidad Nacional del Centro del Perú en Huancayo. Tuvo como principal objetivo modificar el sistema de accionamiento hidráulico del trompo garantizando su funcionamiento en una mezcladora de concreto móvil. En el estudio, se ha evaluado exhaustivamente al equipo MIXER de 8 m3 con la finalidad de insertar un trompo de capacidad de 12 m3, producto de ello, se detectó que la potencia del motor 250 kW, estaba sobredimensionado para un trompo de 8 m3 , esto implica que, tranquilamente puede accionar el sistema hidráulico, sin ninguna dificultad al trompo de mayor capacidad, en este caso de 12 m3 , que requiere una potencia de 103.156 kW. Para concretar ello, se ha modificado el sistema de accionamiento hidráulico, particularmente a la bomba y motor hidráulico. El análisis del motor hidráulico en base a las exigencias del incremento de carga, nos ha permitido realizar su dimensionamiento, siendo éstas: Modelo EATON 54, presión nominal de 6000 PSI, velocidad máxima de 4810 RPM y torque de 556 Nm. La bomba hidráulica se evaluó y dimensionó teniendo en cuenta los datos del motor hidráulico, en este caso el parámetro importante es el caudal (flujo), el cálculo arroja 222.75 l/min y con ello se elige una bomba EATON 64 con flujo de 232.1 l/min y éste demanda de una potencia de 103.16 Kw. Se recomienda continuar la evaluación del reductor planetario, principalmente medir la temperatura y cuando se realice el mantenimiento hacer una evaluación de partículas ferrosas en el aceite. Carrillo (2003) en su estudio “Estudio comparativo entre tecnologías de producción de concreto: Mixer y Dispensador”, desarrollada en la Universidad de Piura, en Perú. El objetivo principal de esta tesis es analizar y evaluar comparativamente el comportamiento de concreto usando las tecnologías de despacho de concreto llamados, Mixer y Dispensador. Asimismo, mostrar la diferencia que existe entre estas tecnologías, cuantificarlas y capitalizarlas al momento de producir concreto. La más evidente conclusión es que la

5

ÑAVEZ. “Modificación del Sistema de accionamiento hidráulico para incremento de capacidad de trompo 8M3 a 12M3 de una mezcladora de concreto móvil”. Perú: Universidad Nacional del Centro del Perú en Huancayo. 2016

resistencia a la compresión (ƒ'c) aumenta conforme la relación Agua/Cemento (w/c) va disminuyendo, sin importar el slump ni la tecnología de despacho de concreto usada. Asimismo, las mezclas de concreto elaboradas con relaciones agua/cemento altas, nos dan resultados de resistencia muy aproximados entre sí, sin importar, como se dijo antes, la tecnología, ni el slump. En diseños de mezclas de concreto elaboradas por ambas tecnologías, en el Dispensador obtenemos un slump 2.5 a 3 veces mayor que en el Mixer. Además, Tanto el Mixer como el Dispensador, ambas unidades de despacho tienen sus ventajas y desventajas según el tipo de obra y el tipo de concreto, pero en todos los casos en que se despacha con Dispensador se logra economía. De allí se sugiere a Bloques Piura (Planta de Cementos Pacasmayo S.A.A.) que al usar el Dispensador en obra disminuya ligeramente el costo por metro cúbico de concreto a los clientes. Se recomienda no exceder una semana desde el momento en que el Dispensador fue calibrado, transcurrido este tiempo habrá que calibrarlo nuevamente antes de salir a una obra. Esto es muy necesario, ya que la tecnología del Dispensador es más compleja, y por ende necesita una calibración periódica. Asimismo, es importante poner mucho énfasis en la verificación del cemento y el flujómetro ya que éstos son los factores más importantes que afectan la resistencia del concreto 1.6. MARCO TEORICO 1.6.1. Mezcla Es el material formado por dos o más componentes unidos, pero no combinados químicamente. Son el resultado del mezclado mecánico de sustancias químicas tales como elementos y compuestos, sin que existan enlaces químicos u otros cambios químicos, de forma tal que cada sustancia ingrediente mantiene sus propias propiedades químicas.6 Las mezclas se clasifican en:7

6

-

Mezclas Homogéneas

-

Mezclas Heterogéneas

De Paula, Julio y P. W. Atkins. Atkins' Physical Chemistry, 7th Ed. (ISBN 0-19-879285-9). Antonio, Rico Galicia; Zoreda, María José Castellanos; Orta, Rosa Elba Pérez (1997). Química I. Agua Y Oxigeno. UNAM. (ISBN 9789683659118). 7

1.6.1.1. Mezclas Heterogéneas Una mezcla heterogénea es aquella que posee una composición no uniforme en la cual se pueden distinguir fácilmente sus componentes, está formada por dos o más sustancias físicamente distintas, distribuidas en forma desigual. Las partes de una mezcla heterogénea pueden separarse fácilmente. La forma de separar las sustancias que forman una mezcla utilizará algunas de las propiedades de las mismas, propiedades que sean diferentes entre las sustancias que la forman.8 Pueden ser gruesas o suspensiones de acuerdo al tamaño de la sustancia: -

Mezclas gruesas: el tamaño de las partículas es apreciable, por ejemplo: las ensaladas, concreto (cemento), etc.

-

Suspensiones: las partículas se depositan con el tiempo, por lo general tiene la leyenda "agítese bien antes de utilizar", por ejemplo: medicamentos, aceite con agua, agua con talco etc.

1.6.1.2. Mezclas Homogéneas Una mezcla homogénea es una unión de dos o más sustancias que forman un material conjunto, en el cual son indiferenciables los dos elementos originales, aun cuando no se hallan químicamente unidos. Dicho fácilmente: Son aquellas mezclas en que sus componentes no se pueden diferenciar a simple vista, pero son separables físicamente, pues entre ellos no tiene lugar una reacción química.9 Se conocen con el nombre de soluciones y están constituidas por un soluto y un solvente. Las mezclas homogéneas se llaman disoluciones. En una disolución denominamos disolvente a la sustancia de la mezcla que se encuentra en mayor proporción. Denominamos soluto a la sustancia o sustancias que se encuentran en menor proporción.

8

Master of Cheministry (3 de marzo de 2011). Mezclas homogéneas y heterogéneas. Baquero, Carmen María de Oña; Pérez, Diego Serrano (3 de marzo de 2014). Mantenimiento básico de máquinas e instalaciones en la industria alimentaria. INAQ0108. IC Editorial. I(SBN 9788415792055). 9

1.6.2. Clasificación de Mezclas Homogéneas 1.6.2.1. Sustancias Puras Denominado aquel sistema que está formado por una sola sustancia. Una sustancia pura es un sistema homogéneo a partir del cual no es posible obtener otras sustancias por medio de métodos de fraccionamiento. Pueden ser simples o compuestas; las simples están formadas por un único tipo de elemento, ejemplo: ozono y el oxígeno.10

1.6.2.2. Disoluciones Una disolución es

una mezcla homogénea a

nivel molecular o iónico de dos o más sustancias puras que no reaccionan entre sí, cuyos componentes se encuentran en proporciones variables. Un ejemplo común podría ser un sólido disuelto en un líquido, como la sal o el azúcar disueltos en agua; o incluso el oro en mercurio, formando una amalgama.11

1.6.3. Proceso de Mezclado El proceso de mezclado puede involucrar mezcla de gases, líquidos o sólidos, en alguna posible combinación de dos o más constituyentes. La mezcla de gases es raramente difícil. La mezcla de líquidos con líquidos o gases con líquidos, es un problema común y ha sido estudiado extensivamente. El campo de la mezcla con líquidos está representado por una pequeña lista de equipo relativamente estandarizado. Un concepto para diferencias los requerimientos de mezclado es la diferencia entre los criterios físicos del proceso.

10

G. A. de Biasioli y C. S. de Weitz (2º Edición, 1981 y siguientes). Química General e Inorgánica. Ed. Kapelusz. 11 Quimica. Pearson Educación. 2005. (ISBN 9789702606949).

1.6.4.

Mezcladoras Automatizadas Una máquina mezcladora o agitadora tiene como función reducir la heterogeneidad cambiando la distribución de los componentes, es decir una mezcla uniforme donde cada elemento esté perfectamente mezclado, por medio de un sistema mecánico genera un movimiento en el interior del recipiente permitiendo que las partículas de otro componente ocupen sus lugares y logre uniformidad en la composición. Para diseñar un mezclador eficiente no solo es necesario tener en cuenta el elemento con el cual se va a mezclar, también es útil un recipiente cilíndrico que en el fondo sea redondeado, con el fin de eliminar los bordes rectos o regiones en las cuales no penetrarían las corrientes del fluido.12 Los mezcladores se agrupan en cuatro clasificaciones primarias:

-

-

Flujos o corrientes

-

Paletas o brazos

-

Hélices o helicoidales

-

Turbinas o impulsos centrífugos

Mezcladores de Paletas o brazos13 Este es, probablemente el tipo más antiguo de mezclador y consiste en esencia en una o varias paletas horizontales, verticales o inclinadas unidas a un eje horizontal, vertical o inclinado que gira axialmente dentro del recipiente (aunque no siempre está centrado con éste). De esta manera el material que se mezcla es empujado o arrastrado alrededor del recipiente siguiendo una trayectoria circular. Cuando se trata de líquidos pocos espesos en recipientes sin placas desviadoras, las paletas imprimen siempre un movimiento de remolino a todo el contenido del recipiente. En todos los casos, el material directamente en la trayectoria de las paletas es empujado más aprisa que el que se encuentra entre ellas. Este hecho tiene gran influencia para cambiar la relación mutua existente entre las láminas (o estratos) paralelas a las paletas. Sin embargo, una vez realizado este importante paso, las paletas carecen de medios eficaces para producir, en dirección perpendicular a ellas, fuerzas que corten transversalmente esos estratos y que los mezclen uno con otros. Este es su principal defecto.

12

Máquinas mezcladoras. |en línea|. |Consultado Julio 2015|. Disponible en http://www.cpbaurum.com/PDF/mez4b566.pdf 13 Carpio, Luis. Mezclado. Lima: s.n., 2014.

1.6.5. Controladores PLC Es un sistema electrónico que opera en base se señales de dos niveles lógicos o estados: encendido(ON) y apagado(OFF). A este sistema se le conoce como binario, pero en algunos CLP además de manejar señales discretas o lógicas nos permiten el manejo para programar señales continuas o analógicas utilizando para ello un convertidor digital analógico. Específicamente un CLP sirve para controlar los procesos encaminados a la automatización manipulados a través de una lista de instrucciones, comandos o un lenguaje de programación; asimismo realiza funciones lógicas en los temporizadores, contadores y otros más potentes como sistemas numéricos.14 1.6.6. SENSORES Un sensor es un dispositivo capaz de detectar magnitudes físicas o químicas, llamadas variables de instrumentación, y transformarlas en variables eléctricas. Las variables de instrumentación pueden ser, por ejemplo: temperatura, intensidad lumínica, distancia, aceleración, inclinación, desplazamiento, presión, fuerza, torsión, humedad, movimiento, pH, etc. Una magnitud eléctrica puede ser una resistencia eléctrica (como una RTD), una capacidad eléctrica (como en un sensor de humedad), una tensión eléctrica (como en un termopar), una corriente eléctrica (como en un fototransistor), etc. Un sensor se diferencia de un transductor en el que, un sensor esta siempre en contacto con la variable de instrumentación con lo que puede decirse también que es un dispositivo que aprovecha una de sus propiedades con el fin de adaptar la señal que mide para que la pueda interpretar con otro dispositivo. Los sensores pueden estar conectados a un computador para obtener ventajas como son el acceso a una base de datos, la toma de valores desde el sensor, etc.15

14

Massieu, Wlfredo. (5 de junio de 2008)” Tesis en Controlador Lógico Programable”. IPN. Fisica RU ,“Fisica RU,”.13-12-2009. |en línea|.Disponible en .www.fisica.ru/dfmg/teacher/archivos/06_instrumentos.ppt. 15

-

Sensor de Temperatura DTH11 El DHT11 es un sensor de temperatura y humedad digital de bajo costo. Utiliza un sensor capacitivo de humedad y un termistor para medir el aire circundante, y muestra los datos mediante una señal digital en el pin de datos (no hay pines de entrada analógica). Es bastante simple de usar, pero requiere sincronización cuidadosa para tomar datos. El único inconveniente de este sensor es que sólo se puede obtener nuevos datos una vez cada 2 segundos, así que las lecturas que se pueden realizar serán mínimo cada 2 segundos.16

En comparación con el DHT22, este sensor es menos preciso y más pequeño.

Algunas características son: 

Al Alimentación: 3Vdc ≤ Vcc ≤ 5Vdc



Rango de medición de temperatura: 0 a 50 °C



Precisión de medición de temperatura: ±2.0 °C .



Resolución Temperatura: 0.1°C



Rango de medición de humedad: 20% a 90% RH.



Precisión de medición de humedad: 4% RH.



Resolución Humedad: 1% RH



Tiempo de censado: 1 seg.

-

Sensor de Distancia de Ultrasonido HC-SR05

Los sensores ultrasónicos superan muchas de las debilidades de los sensores IR ya que proporcionan la medición de la distancia independientemente del color y la iluminación de los obstáculos. También proporcionan distancias mínimas más bajas y ángulos más amplios de detección para garantizar que los obstáculos no se pierdan por un haz de detección estrecho.

16

Sensor de Temperatura y Humedad DTH11. |en línea|. Disponible en https://electronilab.co/tienda/sensor-de-temperatura-y-humedad-dht11/

Ese modelo en particular es una actualización del popular HC-SRO4 con mejor precisión. Tiene 5 pines y se puede utilizar en 1 pin modo trigger/echo o 2 pines.17 Algunas características son: 

Formato del pin de activación: pulso digital de 10 uS



Frecuencia de sonido: 40 kHz



Echo Pin Salida: 0-Vcc



Echo Pin Formato: la salida es DIGITAL y directamente proporcional con rango.



Rango de medición: 2cm a ~ 4,5m



Resolución de la medida: 0.3cm



Ángulo de medición: hasta 15 grados



Velocidad de medición: 40 Hz

1.6.7. MARMITAS CON AGITACION Las marmitas industriales con agitación, son equipos ampliamente utilizados en la industria de alimentos, farmacéutica y de cosméticos. Su amplia diversidad y fabricación las hace aptas para casi cualquier proceso en donde se requiera calentar un producto a temperaturas hasta de 125°C y en caso de ser calentadas con aceite térmico pueden alcanzar mayores temperaturas. Estas marmitas pueden equiparse con una amplia diversidad de agitadores y con una variedad de accesorios de control como controladores de temperatura, nivel, variadores de velocidad, etc. y pueden automatizarse según sus necesidades. Presenta algunas ventajas como: aptas para procesar pequeños y grandes lotes (5-3000 litros), totalmente seguras debido a su diseño y dispositivos de seguridad incorporados de línea, refacciones disponibles, fáciles de lavar, ahorran energía en comparación con equipos a fuego directo.18

17

Sensor de Distancia de Ultrasonido HC-SR05. |en línea|. Disponible en https://electronilab.co/tienda/sensor-de-temperatura-y-humedad-dht11/ 18

Marmita de una Industria de Alimentos |en línea|. Disponible en https://es.slideshare.net/maximorobertochirinosquiroz/diapositivas-de-maquina-de-marmita

1.6.8. MOTORES ELECTRICOS Aquel motor que transforma la energía eléctrica en mecánica. La acción se desarrolla introduciendo una fuente extrema, que interacciona con el campo produciendo un movimiento de la maquina; aparece entonces una f.e.m. inducida que se opone a la corriente y que por ello se denomina fuerza contraelectromotriz. En consecuencia, el motor necesita energía eléctrica de entrada para producir la energía mecánica correspondiente.19

Algunos de los motores eléctricos son reversibles, ya que pueden convertir energía mecánica en energía eléctrica funcionando como generadores o dinamo. Los motores eléctricos de tracción usados en locomotoras o en automóviles híbridos realizan a menudo ambas tareas, si se diseñan adecuadamente.

1.6.9. ACTUADORES 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 automatizados. 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. Existen varios tipos de actuadores como son: electrónicos, hidráulicos, neumáticos eléctricos los cuales son usados para manejar aparatos mecatrónicos. Por lo general, los actuadores hidráulicos se emplean cuando lo que se necesita es potencia, y los neumáticos son simples posicionamientos. Sin embargo, los hidráulicos requieren mucho equipo para suministro de energía., así como de mantenimiento periódico. Por otro lado, las aplicaciones de los modelos neumáticos también son limitadas desde el punto de vista de precisión y mantenimiento.20

19

Kosow, Irving L. Control de Maquinas Electricas.España:Reverte S.A., 2006. 429p. (ISBN 978-84-30461). 20 Robótica al Descubierto. |en línea|. Disponible en: http://solorobotica.blogspot.mx/2011/08/actuadores-en-robotica.html.

1.6.10. ELECTROVALVULAS Son dispositivos diseñados para controlar el flujo (ON-OFF) de un fluido. Están diseñadas para poder utilizarse con agua, gas, aire, gas combustible, vapor entre otros. Estas válvulas pueden ser de dos hasta cinco vías. Pueden estar fabricadas en latón, acero inoxidable o PVC. Dependiendo del fluido en el que se vayan a utilizar es el material de la válvula. En las válvulas de 2 vías, normalmente se utilizan las que funcionan con tres modalidades diferentes, dependiendo del uso que están destinadas a operar; pueden ser de acción directa, acción indirecta y acción mixta o combinada, además cada una de estas categorías puede ser Normalmente Cerrada (N.C.) o Normalmente Abierta (N.A.) , esto dependiendo de la función que va a realizar ya sea que esté cerrada y cuando reciba la señal a la solenoide abra durante unos segundos, o que esté abierta y cuando reciba la señal la solenoide corte el flujo. - Acción directa El comando eléctrico acciona directamente la apertura o cierre de la válvula, por medio de un embolo. La diferencia entre la válvula N.C. a la N.A. de acción directa es que, cuando la válvula N.C. no está energizada el embolo permanece en una posición que bloquea el orificio de tal manera que impide el flujo del fluido, y cuando se energiza la bobina el embolo es magnetizado de tal manera que se desbloquea el orificio y de esta manera fluye el fluido. La N.A. cuando la bobina no está energizada mediante la acción de un resorte el embolo se mantiene en tal posición que siempre está abierta y cuando se energiza la bobina la acción es hacia abajo empujando el resorte haciendo que cierre el orificio e impida que fluya el fluido.21

21

Yamel, Mattarollo. altec. [En línea] 9 de Enero de 2014. [Citado el: 5 de Mayo de 2018.] Consultado en: http://www.altecdust.com/blog/item/32-como-funcionan-las-electrovalvulas-o-valvulas-solenoidesde-uso-general.

1.6.11. BOMBAS HIDRAULICAS Usan un impulsor giratorio para mover el agua en la bomba y presurizar el flujo de descarga. Pueden procesar todo tipo de líquidos (agua, vino, leche, etc.), incluso de baja viscosidad. Estas bombas funcionan adecuadamente con líquidos ligeros y altos caudales. Usos más comunes:  Edificios: bombear el suministro de agua y en lugares donde no se requiere altura de succión.  Sistemas de protección contra incendios: proporcionar una fuente de presión continua, pero estas bombas deben cumplir con las normas pertinentes.  Circulación de agua caliente: para mover agua en un sistema cerrado que requiere pequeña carga hidrostática.22

1.6.12. RESISTENCIA PARA IMERSION Las resistencias de inmersión están diseñadas para el calentamiento en contacto directo con el fluido: agua, aceite, materiales viscosos, disoluciones ácidas o básicas, etc. Dado que todo el calor se genera dentro del líquido, se alcanza un rendimiento energético máximo. Al no existir elementos distorsionadores, el control de la temperatura de proceso puede ser muy ajustado. Las resistencias de inmersión presentan varias opciones de acoplamiento al depósito o tanque donde se instalan: mediante tapón roscado, con racores, con brida, tipo sumergidores, etc. Se pueden utilizar resistencias partas calentar cualquier tipo de fluido, desde agua hasta disoluciones corrosivas, aceites y fuel-oíl muy viscosos, producción de vapor. Con tapón de acoplamiento

22

Demaquinasyherramientas.com. [En línea] 3 de Agosto de 2014. [Citado el: 24 de Mayo de 2018.] Consultado en: http://www.demaquinasyherramientas.com/herramientas-electricas-yaccesorios/bombas-de-agua-funcionamiento.

Resistencias blindadas en tubo de Cobre niquelado ó Acero inoxidable, con tapón roscado de acoplamiento.23

Algunas características generales son:  Elementos tubulares en Cobre niquelado o acero inoxidable AISI 321 de Ø8 mm  Cabezales roscados de latón estampado.  Caperuzas de protección de poliamida autoextinguidle o de acero cromado trivalente, con grado de protección contra la humedad IP-40.  Opcionalmente, todos los modelos con tapón roscado de 1"1/2, 2” y 2" 1/2 pueden suministrarse con caja de conexiones de aluminio IP-66.  Soldadas con aleación de plata para tubo unos y con aleación de cobre para tubo de cobre.  Bajo pedido pueden fabricarse resistencias a medida según sus especificaciones:  Elementos tubulares en: AISI 316L, Encolo®-800 e Incoloy®-825 y Titanio

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Electrifor. [En línea] 23 de Enero de 2011. [Citado el: 24 de Mayo de 2018.] Consultado en : http://www.electricfor.es/es/16523/Resistencias-para-inmersion.htm.

1.7. JUSTIFICACIÓN El proyecto presentado(mixer) muestra un tema de gran importancia porque son los nuevos avances tecnológicos y experimentos que favorece a la sociedad, puesto que automatizando mejoramos y simplificamos muchos procesos, los cuales han ido tomando relevancia para el sector industrial y todos sus rubros el cual permite llevar a cabo procesos productivos como, por ejemplo, para el mezclado de bebidas a base café ,estos sistemas son más fáciles de controlar, por lo que se han convertido en algo indispensable para la industria puesto que nos da muchos beneficios ahorrando tiempo y dinero. A nivel científico, este proyecto (mixer) tiene como función principal reducir la heterogeneidad cambiando la distribución de los componentes, es decir de un estado a otro estado pues se da una mezcla uniforme donde cada elemento esté idealmente mezclado, por medio de un sistema mecánico que genera un movimiento en el interior del recipiente permitiendo que las partículas de otro componente ocupe sus lugares y logre uniformidad en la composición. A nivel técnico, al momento de diseñar de un mixer o un mezclador se tiene que demostrar su eficiencia y para ello, primero es necesario tomar en cuenta las características de los elementos con los que se va a trabajar, por ejemplo: la densidad. Este proyecto será diseñado para la elaboración de bebidas a base de café; por esa razón, es útil emplear un recipiente (olla) de acero inoxidable ya que es lo más recomendable cuando se trata de bebidas que serán para el consumo humano. El uso de una mezcladora de paletas es ideal para el mezclado efectivo de productos pesados, viscosos, pastosos, grumosos y de alto contenido de humedad ya que estas las partículas del producto con su constante golpeteo y amasado. A nivel económico, la presente investigación propondrá posibles soluciones cuando no se tiene acceso a una herramienta, pero realmente se necesita. En este proyecto, la construcción de una máquina mezcladora será viable económicamente, se utilizaran ciertos materiales reciclados, pero esto no afectara directamente la calidad del producto final; es decir, se buscará el mejor resultado a un costo razonable. Es seguro que esta máquina funcionara igual que una máquina comercial ya que será diseñada con diferentes sensores como por ejemplo: sensores de ultrasonido y sensor de temperatura.

A nivel teórico, esta investigación tiene como base a diferentes investigaciones de diferentes países, las cuales han aportado conocimiento para la elaboración del presente. Además, es importante recalcar que se aplicaran los conocimientos adquiridos en el curso “Automatización de procesos industriales”. Por esta razón, se puede decir que este estudio presenta información relevante que permitirá reconocer los beneficios de los sensores dentro de un proceso productivo A nivel social, éste proyecto ofrece una amplia gama de beneficios dentro de la industrial como: la mejora de la precisión en comparación a mecanismos operadas manualmente; con respecto a la seguridad; evita o retrasa oxidaciones, sobre todo en procesos largos; además, evita el posible crecimiento de hongos y bacterias dentro del producto en proceso; mayor compactación de la mezcla; se extrae más proteína dependiendo de la sustancia mezclada; única forma de eliminar bien el aire en las sustancias a mezclar y reducción de residuos y ejecución de procesos complejos. El sector es cambiante, todo el tiempo es necesario innovar en la maquinaria utilizada, automatizar procesos y al mismo tiempo se desea obtener tiempos cortos de producción (productividad) y la máxima calidad posible en el producto. Así como también se busca reducir costos. Por eso nosotros decidimos construir una máquina mezcladora la cual está fabricada por materiales comunes y fáciles de encontrar pero en el rendimiento cumplen igual función que uno industrial.

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ANEXOS