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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TLALNEPANTLA

DESGRANADORA DE MAÍZ

DISEÑO DE ELEMENTOS MECANICOS

Arreguin Jiménez José Gustavo

15251525

Olmedo Hernández Héctor Eduardo

15251522

Ramírez Macías Brian Geovanni

15251507

Ruiz Rodríguez Martin

15251529

Villafranca García Jorge Armando

15251569

M.C. GABRIEL TORRES SANTIAGO

ENERO – JUNIO 2018

Índice Introducción ............................................................................................................. 1 Definición del problema ........................................................................................... 2 Justificación ............................................................................................................. 3 Objetivo general ...................................................................................................... 4 Objetivos específicos .............................................................................................. 4 Marco teórico........................................................................................................... 5 Criterios de diseño. ............................................................................................... 39 Especificaciones.................................................................................................... 39 Restricciones. ........................................................................................................ 39 Cálculos ................................................................................................................ 42 Prototipo ................................................................................................................ 87 Pruebas de funcionamiento ................................................................................. 130 Dibujos de detalle ................................................................................................ 137 Dibujos de conjunto ............................................................................................. 154 Conclusión........................................................................................................... 156 Referencias bibliográficas ................................................................................... 157

Introducción

El maíz es por mucho el cultivo agrícola más importante de México, tanto desde el punto de vista alimentario, industrial, político y social. Se produce en dos ciclos productivos: primavera-verano (PV) y otoño-invierno (OI), bajo las más diversas condiciones agroclimáticas (humedad, temporal y riego) y diferentes tecnologías. México siempre ha sido deficitario en maíz amarillo y actualmente es uno de los mayores importadores a nivel mundial comprando al exterior 8.15 millones de toneladas en 2012, 7 millones en 2013, más de 10 millones de toneladas en 2014 y 8.15 en 2015. El sector pecuario ocupa el 54% de las importaciones de maíz amarillo, en segundo lugar, se ubica el sector almidonero con 36%, después el sector de la harina con el 6% y finalmente los sectores de cereales y botanas que ocupan el 2% cada uno. México es el sexto productor de maíz en el mundo, pero también es un importante consumidor de este. Aunque tradicionalmente la producción nacional había cubierto la totalidad de la demanda del maíz blanco, actualmente el país tiene que importar más de 13 millones de toneladas, 5 millones de maíz blanco y 8.15 millones de maíz amarillo, lo que representa un déficit del 45%.

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Definición del problema

Existen muchos lugares rurales productores de maíz, donde estas máquinas son puestas en renta para que la gente que quiera desgranar sus cosechas de maíz lo haga. No obstante, la producción masiva de este producto es gracias a la creación de máquinas que desgranan toneladas de maíz, teniendo esta un elevado costo y de acceso selectivo para aquellos agricultores que cuentan con el capital suficiente para su adquisición, de tal manera que las personas que tiene una máquina de este tipo hacen uso de ella rentándola a las personas que lo necesiten, pero este servicio tiene un costo que varea dependiendo de el volumen de maíz. Muchas de las personas que requieren este servicio no tienen el suficiente dinero para pagarlo y el proceso de desgranado lo hacen manualmente. Un trabajador en promedio desgrana 9 kg por hora, siendo esta una cantidad muy pequeña si se tiene muchas hectáreas de producción, hacerlo manualmente conlleva a un trabajo de días o quizás semanas, ya que este tipo de trabajo se hace mazorca por mazorca y al productor le consume tiempo y esfuerzo ya que se tiene que aplicar una fuerza de fricción con otra mazorca para que esta se desgrane, llegando a producir dolor en las personas después de un tiempo de hacerlo.

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Justificación

Este proyecto pretende que la máquina que se cree pueda ser funcional para las personas de escasos recursos con un monto accesible, sin la necesidad de gastar en luz y desgranando la cantidad de maíz que ellos requieran, omitiendo el arduo trabajo que esto conlleva ya que el mismo dueño de esta máquina pueda vender o consumir su mismo maíz sin ningún costo adicional, para reducir el tiempo que de este proceso y haciéndolo de una manera más sencilla. De igual forma el espacio en muchos lugares no es tan grande es por eso por lo que esta máquina es de dimensiones pequeñas en comparación a las ya existentes, así como también la innovación de que no todo debe ser eléctrico, si no también puede ser mecánico y sin alguno consumo de electricidad, ya que en algunos puntos de producción de maíz en la república no se cuenta con energía eléctrica y quizás es uno de los factores más importantes.

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Objetivo general

Diseñar y construir una máquina que mejore el proceso de desgranado del maíz, innovadora y de bajo costo.

Objetivos específicos



Mejorar la calidad de vida de los pequeños productores.



Reducir el costo de producción.



Usar un sistema de trasmisión de potencia por cadena.



Dependiendo de la humedad de la mazorca será posible desgranar la misma, sin dañar los granos

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Marco teórico

La domesticación del maíz se llevó a cabo en los valles de Tehuacán (Puebla) y Oaxaca. Los olmecas y los mayas cultivaban numerosas variedades de maíz a lo largo de Mesoamérica y lo preparaban cocinado, molido o procesado a través de nixtamalización. Alrededor del 2500 a.C. comenzó la expansión de los cultivos a través de gran parte de América. La región desarrolló una red de comercio basado en los excedentes y las variedades de cultivos de maíz. Después del contacto europeo con América, a finales del siglo XV y principios del siglo XVI, los exploradores y comerciantes llevaron maíz en su regreso a Europa y así fue introducido a otros países de todo el mundo. El maíz se originó en una parte restringida de México y los tipos más desarrollados emigraron posteriormente hacia otros sitios de América. Conocer acerca del origen y la clasificación del maíz, así como las teorías que amparan los procesos evolutivos del cultivo, son temas que revierten especial interés en la actualidad. Esta reseña ofrece una visión de las teorías más discutidas al respecto y un debate sobre la clasificación racial existente en Cuba, no hay dudas del origen americano del maíz, pero nunca fue mencionado en ningún tratado antiguo, ni en la Biblia, hasta el descubrimiento de América por Cristóbal Colón, quien lo vio por primera vez en la isla de Cuba en octubre de 1492. El maíz surgió aproximadamente entre los años 8 000 y 600 AC en Mesoamérica (México y Guatemala), probablemente a lo largo del acantilado occidental de México Central o del Sur, a 500 km de la Ciudad de México. (Figura 1)

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Figura1. Ubicación de localizacion de maiz por primera vez

México es el centro primario de diversidad genética y la Zona Andina el secundario, donde el cultivo del maíz ha tenido una rápida evolución. De las 50 razas encontradas en México, existen siete homólogas en Guatemala, seis en Colombia, cinco en Perú y dos en Brasil, lo que hace que indiscutiblemente México haya sido el centro de difusión de estas, donde alrededor de 27 o más de la mitad de ellas han permanecido como variedades locales endémicas. Otros han resumido en forma de diagrama varios modelos probables para el origen del maíz (5). Estos son: i) evolución vertical del maíz moderno a partir del silvestre; ii) progresión de teocintle a maíz; iii) separación del maíz y el teocintle, originados ambos en un ancestro común, habiéndose separado durante el proceso evolutivo; iv) hibridación, habiéndose originado el maíz como un híbrido entre teocintle y una gramínea desconocida (Figura 2).

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Figura 2. Teorías relacionadas con la evolución del maíz. El maíz y sus parientes silvestres los teocintles, se clasifican dentro del género Zea perteneciente a la familia Gramínea o Poaceae, que incluye también a importantes cultivos agrícolas como el trigo, arroz, avena, sorgo, cebada y caña de azúcar. Con base en caracteres de la espiga o inflorescencia masculina, el género Zea se ha dividido en dos secciones luxuriantes y anuales. Con base en diversos hallazgos, como cerámica y lítica principalmente, así como al estudio de sedimentos y depósitos de restos vegetales en contextos arqueológicos, se cree que el maíz fue domesticado hace aproximadamente 8000 años. Su evolución es producto de la interacción de los procesos biológicos y factores ecológicos con la dinámica cultural y los intereses del hombre.

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Las investigaciones sobre la constitución de los nudos cromosómicos de varias razas de maíz de México han confirmado que ocurrieron eventos independientes de domesticación del maíz, en cuatro centros localizados en México (dos en la región de Oaxaca-Chiapas, una en las tierras altas y una en las tierras medias al norte del estado de Morelos y Guerrero). Estos sitios son considerados como los lugares donde el germoplasma original del maíz fue domesticado de las poblaciones de Teocintle donde ya había ocurrido citogenética mente la diversificación. Aunque el período exacto de domesticación y los ancestros de los cuales surgió el maíz no son concluyentes. Se cree que hacia el año 3000 a.c. la domesticación de las plantas en el centro-sur de México era total y que la introducción del maíz al noroeste de México y el suroeste de E.U. puede atribuirse a la dispersión de grupos hablantes yuto-azteca que ocurrió durante los primeros siglos inmediatamente después del periodo Altitermal, aproximadamente 1500 años después de su domesticación inicial. (Figura 3)

Figura 3. Domesticación del maíz en México

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El maíz se ha tomado como un cultivo muy estudiado para investigaciones científicas en los estudios de genética. Continuamente se está estudiando su genotipo y por tratarse de una planta monoica aporta gran información ya que posee una parte materna (femenina) y otra paterna (masculina) por lo que se pueden crear varias recombinaciones (cruces) y crear nuevos híbridos para el mercado. Los objetivos de esto cruzamientos van encaminados a la obtención de altos rendimientos en producción. Por ello, se selecciona en masa aquellas plantas que son más resistentes a virosis, condiciones climáticas, plagas y que desarrollen un buen porte para cruzarse con otras plantas de maíz que aporten unas características determinadas de lo que se quiera conseguir como mejora de cultivo. También se selecciona según la forma de la mazorca de maíz, aquellas sobre todo que posean un elevado contenido de granos sin deformación. Fertilización

El maíz necesita para su desarrollo unas ciertas cantidades de elementos minerales. Las carencias en la planta se manifiestan cuando algún nutriente mineral está en defecto o exceso. Se recomienda un abonado de suelo rico en Potasio (K) y Fósforo (P). En cantidades de 0.3 kg de P en 100 Kg de abonado. También un aporte de nitrógeno N en mayor cantidad sobre todo en época de crecimiento vegetativo. El abonado se efectúa normalmente según las características de la zona de plantación, por lo que no se sigue un abonado riguroso en todas las zonas por igual. No obstante, se aplica un abonado muy flojo en la primera época de desarrollo de la planta hasta que la planta tenga un número de hojas de 6 a 8. A partir de esta cantidad de hojas se recomienda un abonado de: 

N: 82% (abonado nitrogenado).



P2O5: 70% (abonado fosforado).



K2O: 92% (abonado en potasa). 9

Es importante realizar un abonado ajustándose a las necesidades presentadas por la planta de una forma controlada e inteligente. Nitrógeno (N): La cantidad de nitrógeno a aplicar depende de las necesidades de producción que se deseen alcanzar, así como el tipo de textura del suelo. La cantidad aplicada va desde 20 a 30 Kg de N por ha. Un déficit de N puede afectar a la calidad del cultivo. Los síntomas se ven más reflejados en aquellos órganos fotosintéticos, las hojas, que aparecen con coloraciones amarillentas sobre los ápices y se van extendiendo a lo largo de todo el nervio. Las mazorcas aparecen sin granos en las puntas. Fósforo (P): Sus dosis dependen igualmente del tipo de suelo presente ya sea rojo, amarillo

o

suelos

negros.

El

fósforo

da

vigor

a

las

raíces.

Su déficit afecta a la fecundación y el grano no se desarrolla bien. Potasio (K): Debe aplicarse en una cantidad superior a 80-100 ppm en caso de suelos arenosos y para suelos arcillosos las dosis son más elevadas de 135-160 ppm. La deficiencia de potasio hace a la planta muy sensible a ataques de hongos y su porte es débil, ya que la raíz se ve muy afectada. Las mazorcas no granan en las puntas. Los primeros estadios de desarrollo del maíz son muy sensibles a la falta de agua y nutrientes por lo que la consolidación del cultivo demanda una buena inversión en insumos y labores culturales. Los suelos donde se cultiva el maíz, por lo general no tienen la capacidad para proporcionar los nutrientes necesarios para el crecimiento eficiente de las plantas o no otorgan el rendimiento adecuado, para ello se debe recurrir al empleo de fertilizantes. El estudio de los factores que determinan la capacidad de absorción de nutrientes como el nitrógeno, el fósforo, el potasio y algunos micronutrientes es un tema de actualidad enfocado a incrementar la producción especialmente en suelos ácidos y alcalinos, los cuales representan la mayor superficie cultivable del planeta

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El desarrollo del sistema radicular del maíz puede ser embrionario y postembrionario. El primero ocurre por una serie de divisiones asimétricas en las células del zigoto dando lugar a la formación del suspensor y al embrión. Después de las divisiones antes indicadas aparece el eje embrionario formado por el meristemo apical foliar y radicular en el coleóptero. Finalmente, se desarrollan estructuras embrionarias tales como el primer primor dieron de la hoja, la raíz primaria (RP) y las raíces escutelares seminales (Figura 4)

Figura 4. Embrión de maíz

La arquitectura de la raíz del maíz La raíz del maíz muestra una estructura radicular compleja comparada con el sistema radicular más simple de otras plantas. En el primer caso, las raíces se forman endógenamente en el embrión y consisten de la raíz primaria y de las raíces escutelares que aparecen durante la germinación. Las raíces escutelares seminales son una parte importante para la captación inicial de agua, nutrientes y para el establecimiento de la plántula en el suelo. Las raíces post-embrionarias se forman después de la germinación y continúan creciendo hasta formar un sistema radicular altamente ramificado en las plantas adultas. El sistema radicular post-embrionario está formado por raíces de corona o nodales (RC) y de raíces aéreas (RA) que surgen tardíamente en los nodos del tallo

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Las raíces laterales (RL) emergen de los diferentes tipos de raíces (Figura 5) Las raíces escutelares y las raíces de corona forman la estructura de anclaje de la raíz, mientras que las raíces laterales aumentan el área de absorción en el suelo. La raíz primaria aparece después de la germinación y se hace visible cuando rompe la coleriza (CO), mientras que las RES emergen del nodo escutelar (NE). Temprano y tardío. El primero se caracteriza por dos tipos de raíces: las raíces laterales que emergen de la raíz principal y las raíces escutelares seminales que se forman entre los seis a siete días de edad de la plántula.

Figura 5. Raíces de vaina de maíz

Características morfológicas. 

Nombre común: Maíz



Nombre científico: Zea máz



Familia: Gramíneas



Género: Zea

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Perspectiva nacional de maíz blanco México es el principal productor de maíz blanco (Figura 6). En el mundo. Asimismo, éste es el cultivo más importante del país ya que representa aproximadamente el 35% de la superficie sembrada durante un año agrícola, tanto para cultivos cíclicos como perennes. Además, se consumen anualmente alrededor de 20 mtm. A pesar de la siniestralidad registrada en el Estado de Sinaloa durante el ciclo Otoño Invierno (OI) 2010/11, para el año agrícola 2011, se espera que la superficie cosechada de maíz blanco en México, supere las 6.8 millones de has, por encima de las 6.75 has cosechadas en 2010. Asimismo, derivado de la expectativa de alza en los precios internacionales se espera que en el largo plazo la superficie cosechada alcance los 7 millones de. Por su parte, el rendimiento promedio de maíz blanco ha crecido aproximadamente a una TMCA de 2.1% durante los últimos cinco años. No obstante, en 2011 se espera una reducción en el rendimiento promedio nacional y se ubique en 3 ton/ha (versus 3.2 en 2010), debido a la caída de éste en Sinaloa. Dadas las condiciones actuales, se estima que, en promedio, los inventarios finales de maíz blanco oscilen en aproximadamente 2 mtm por año agrícola. Además, a lo largo del periodo 2012 al 2020, se estima que México será autosuficiente en este grano.

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Figura 6. Maíz blanco

Perspectiva nacional de Maíz amarillo La producción de maíz amarillo representa aproximadamente el 5% de la producción nacional de maíz en México. Asimismo, contrario al superávit de maíz blanco, el mercado de maíz amarillo es deficitario. Dadas las condiciones actuales, se estima que éste continúe aumentando en el mediano y largo plazo. Se estima que, para este año, las importaciones de maíz amarillo en México superen las 7.9 mtm. En México, se consumen aproximadamente 11 mtm anuales de maíz amarillo. Alrededor del 70% de éste se destina a forraje y el 25% a la industria almidonera, el resto es para consumo humano y otros usos. Los Estados Unidos suministran la mayoría de las importaciones de maíz de México. El crecimiento esperado del sector pecuario nacional implica que las importaciones de este grano jugarán un papel importante en el mercado de este grano. Dadas las condiciones actuales y durante el periodo de estudio se estima que el consumo nacional crezca a tasas más rápidas que la producción. (Figura 7)

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Figura 7. Maíz amarillo A continuación, se presentan algunos de los principales tipos de maíz Maíz duro Los cultivares locales originales de maíz fueron en general tipos de maíz duro. Los granos de este tipo de maíz son redondos, duros y suaves al tacto. El endospermo está constituido sobre todo de almidón duro córneo con solo una pequeña parte de almidón blando en el centro del grano. El maíz duro germina mejor que otros tipos de maíz, particularmente en suelos húmedos y fríos. Es por lo general de madurez temprana y se seca más rápidamente una vez que alcanzó la madurez fisiológica. Está menos sujeto a daño de insectos y mohos en el campo y en el almacenamiento. Sin embargo, los maíces duros rinden por lo general menos que los maíces dentados.

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Los maíces duros son preferidos para alimento humano y para hacer fécula de maíz ("maicena"). Una parte importante del área sembrada con maíces duros es cosechada para ser consumida como mazorcas verdes o como alimento animal, si bien datos concretos al respecto no están aún disponibles. Muchos de los maíces duros cultivados comercialmente tienen granos anaranjado-amarillentos o blancocremosos, aunque existe una amplia gama de colores, por ejemplo, amarillo, anaranjado, blanco, crema, verde, púrpura, rojo, azul y negro. En los trópicos, los tipos de maíz duro color amarillo-anaranjado alcanzan un área de 20 millones de hectáreas, mientras que los de color blanco-cremoso llegan a 12,5 millones de hectáreas.

Figura 8. Imagen de maíz duro Maíz reventón Esta es una forma extrema de maíz duro con endospermo duro que ocupa la mayor parte del grano y una pequeña cantidad de almidón blando en la parte basal del mismo. (Figura 9) Los granos son pequeños, con pericarpio grueso y varían en su forma de redondos a oblongos. Cuando se calienta el grano, revienta y el endospermo sale. Varias formas primitivas de maíz tienen granos de tipo reventón. El maíz Primitivo Sikkim que se encuentra en Sikkim y Bhutan, en la región del Himalaya, tiene granos reventones parecidos al arroz. El uso principal del maíz reventón es para bocadillos (rositas o palomitas). Los granos con bajo contenido de humedad -cerca de 14%- cuando se calientan a 16

alrededor de 170°C, revientan y cuanto mayor es su expansión mejor es la calidad del producto final. Parece haber una correlación negativa entre el rendimiento y la capacidad de expansión y su calidad. El maíz reventón es una planta baja con tallos débiles y de madurez temprana. La planta produce más de dos mazorcas pequeñas -en algunos casos hasta seis- pero de bajo rendimiento en peso, aunque no en número de granos. Este tipo de maíz no es un cultivo comercial común en los trópicos y se siembra en pequeña escala. En varios países de los trópicos los granos de maíces duros son usados como reventones o son tostados en arena caliente y consumidos como bocadillos.

Figura 9. Maíz reventón

Maíz dentado En términos generales, el maíz dentado es el tipo de maíz cultivado más comúnmente para grano y ensilaje. El endospermo del maíz dentado tiene más almidón blando que los tipos duros y el almidón duro está limitado solo a los lados del grano. Cuando el grano se comienza a secar, el almidón blando en la parte superior del grano se contrae y produce una pequeña depresión. Esto da la apariencia de un diente y de aquí su nombre. Los maíces de granos dentados tienen una mayor profundidad de inserción en el olote y tienden a tener a ser más difíciles de trillar que los maíces duros. El maíz dentado es generalmente de mayor rendimiento que otros tipos de maíces, pero tiende a ser más susceptible a hongos

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e insectos en el campo y en el almacenamiento y demora más en secar que los maíces de granos de endospermo duro. Muchos de los maíces dentados cultivados tienen granos de color blanco, preferidos para el consumo humano o tienen granos amarillos, los cuales son preferidos para alimento animal. Ambos tipos son importantes para alimento animal y para usos industriales. En los trópicos, el maíz dentado blanco se cultiva en 19 millones de hectáreas y el dentado amarillo en 9,7 millones de hectáreas.

Figura 10. Maíz dentado Maíz harinoso El endospermo de los maíces harinosos está compuesto casi exclusivamente de un almidón muy blando, que se raya fácilmente con la uña aun cuando el grano no esté maduro y pronto para cosechar. Es el maíz predominante en las zonas altas de la región andina y de México. Los tipos de maíces harinosos muestran gran variabilidad en color de grano y textura Estos maíces son casi únicamente usados como alimento humano y algunas razas se utilizan para la preparación de platos especiales y bebidas. La variedad Cuzco Gigante, es un maíz harinoso del Perú que tiene granos grandes con solo ocho filas en la mazorca. En los últimos tiempos se ha difundido el consumo del maíz harinoso tostado. Las razas de estos maíces presentan una gran variedad de colores y de algunos de ellos se extraen colorantes. A causa de la naturaleza blanda del almidón del endospermo estos maíces son 18

altamente susceptibles a la pudrición y a los gusanos de las mazorcas y a otros insectos que los atacan tanto en el campo como en el almacenamiento. Por otra parte, también es difícil mantener la buena germinabilidad de las semillas. El potencial de rendimiento es menor que el de los maíces duros y dentados. Otro tipo de maíz que se está difundiendo en la zona andina es el Morocho; ha sido desarrollado cruzando tipos de maíces harinosos con maíces duros de zonas altas.

Figura 11. Maíz harinoso

Maíces cerosos Actualmente estos maíces son cultivados en áreas muy limitadas de las zonas tropicales donde las poblaciones locales los prefieren para su alimentación; su nombre se debe a que su endospermo tiene un aspecto opaco y ceroso. El almidón en los maíces duros y dentados está comúnmente constituido por cerca 70% de amilo pectina y 30% de amilosa; en cambio en los maíces cerosos está compuesto exclusivamente por amilo pectina. El mutante del maíz ceroso (figura 12) fue descubierto en China; es un maíz cultivado solo para algunos fines específicos y en algunas partes de Asia oriental es usado para hacer comidas típicas y para asar las mazorcas con los granos en estado de masa. El maíz ceroso obtiene buenos precios en algunos mercados industriales, en especial para obtener un almidón similar a la 19

tapioca. En los últimos años la química de la amilopectina del maíz ceroso ha sido estudiada en detalle para sus fines industriales ya que su composición es muy distinta de la composición de la amilopectina de los maíces duros o dentados Estos defectos han sido eliminados por medio de cruzamientos y por la acumulación de genes modificadores adecuados los cuales han resultado en un grano con un aspecto muy similar a los maíces duros o dentados

Figura 12. Maíz ceroso

Maíces dulces Estos tipos de maíces se cultivan principalmente para consumir las mazorcas aún verdes, ya sea hervidas o asadas. En el momento de la cosecha el grano tiene cerca de 70% de humedad y no ha comenzado aún el proceso de endurecimiento. Los granos tienen un alto contenido de azúcar y son de gusto dulce. La conversión del azúcar

a

almidón

es

bloqueada

por

genes

recesivos,

por

ejemplo,

azucarado (su), arrugado (sh2) y quebradizo (bt1). Los granos en su madurez son arrugados debido al colapso del endospermo que contiene muy poco almidón. En este caso es difícil producir semillas con buena germinabilidad y esta tiende siempre a ser baja. Los tipos de maíz de grano dulce son susceptibles a enfermedades y son comparativamente de menor rendimiento que los tipos duros o dentados, por lo 20

que no son comúnmente cultivados en forma comercial en las zonas tropicales. Sin embargo, en este momento existen algunas variedades e híbridos con los genes sh2 o bt1 para las zonas tropicales, que están comenzando a cultivarse comercialmente en la zona del sudeste de Asia. (Figura 13)

Figura 13. Maíz dulce Maíz común para mazorcas verdes

En muchos ambientes tropicales los maíces duros y cerosos comunes se cultivan por sus mazorcas verdes a causa de los problemas que presentan los maíces de tipo dulce, si bien no se ha prestado mayor atención al desarrollo de genotipos de maíces duros para su con-sumo hervidos o asados. Existe considerable variabilidad del espesor del pericarpio y de la textura del almidón del endospermo que pueden ser explotadas para desarrollar tipos de maíz de mazorca verde como fuente de alimento y de energía. (Figura 14)

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Figura 14. Maíz común para mazorcas verdes

Maíz baby Otro tipo de maíz que está ganando en popularidad es el maíz baby (Figura 15). Antes de la polinización, las mazorcas jóvenes son cosechadas y utilizadas como una hortaliza, consumidas frescas o envasadas. Los ambientes tropicales son particularmente favorables para cultivar este tipo de maíz y puede ser cultivado a lo largo de todo el año para su consumo fresco. En Tailandia se han obtenido buenos resultados con su producción. Algunas razas de maíz tropical encontradas en el noreste de los Himalaya tienen un porcentaje más alto de azúcar en las partes vegetativas. Estos tipos tienen un buen potencial como alimento para el ganado y posiblemente para la producción de gasohol.

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Figura 15. Maíz baby Fisiología

Es una planta de noches largas y florece con un cierto número de días, con una temperatura general de 10 °C (50 °F) en el ambiente al cual se adaptó.

Esa

magnitud de la influencia de las noches largas hace que el número de días que deben pasar antes que florezca está genéticamente prescripto y regulado por el sistema-fitocromo.

Figura 16. Fisiología del maíz 23

La planta tiene dos tipos de raíz:

1. Fibrosas, presentando además raíces adventicias, que nacen en los primeros nudos por encima de la superficie del suelo, ambas tienen la misión de mantener a la planta erecta.

2. Superficiales, es susceptible a la sequía, intolerancia a suelos deficientes en nutrientes, y a caídas de grandes vientos (acame).

Figura 17. Raíz de maíz

El tallo está compuesto a su vez por tres capas: 1. Epidermis exterior 2. Impermeable 3. Transparente

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Una pared por donde circulan las sustancias alimenticias y una médula de tejido esponjoso y blanco donde almacena reservas alimenticias, en especial azúcares.

Figura 18. Tallo de Maíz Las hojas toman una forma alargada íntimamente arrollada al tallo, del cual nacen las espigas o mazorcas. Cada mazorca consiste en un tronco u olote que está cubierta por filas de granos, la parte comestible de la planta.

Figura 19. Hoja de vaina de maíz

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En la mazorca, cada grano o semilla es un fruto independiente llamado cariópside que está insertado en el raquis cilíndrico u olote; la cantidad de grano producido por mazorca está limitada por el número de granos por hilera y de hileras por mazorca.

Figura 20. Granos de Maíz

Tabla 1. datos físicos de diferentes tipos de Maíz.

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Modelo de producción tradicional Al sembrar en siembra directa se deben implantar 60 mil a 70 mil semillas por hectárea. Los surcos se ubican a 52 cm o a 70 cm. En la siembra también se fertiliza el terreno con fosfato diamónico, el cual aporta fósforo y nitrógeno. El fósforo es un nutriente que numerosos cultivos necesitan al momento de la emergencia, por ello se llama a este tipo de fertilizantes. Cuando el maíz llega a una altura de 15 a 20 cm y 2 a 3 hojas se fertiliza nuevamente con urea granulada (Urea Amonium Nitrato), es un fertilizante líquido. (Figura 21.)

Figura 21. Producción por riego

Temporal El sistema de temporal consiste en sembrar la semilla en épocas específicas del año, es decir, en época de lluvias; el agricultor debe adaptarse acondiciones climáticas para obtener beneficios.

Riego Dentro del sistema de riego, el agricultor podrá cultivar cuando el considere conveniente, ya que, a diferencia del sistema de cultivo de temporal, este cuenta con un terreno que se encuentra situado cerca de un abastecimiento de agua y por lo general este puede ser controlado por el hombre. 27

Desgranado de maíz.

El rendimiento del maíz y en general para todos los cultivos, no puede ser alterado una vez que la planta ha alcanzado su madurez fisiológica para mantener la producción

hasta

su

comercialización

es

necesario

sacarla

del

campo

oportunamente. No hacerlo, significa un deterioro en la cantidad y calidad del grano, lo que se traduce en menores utilidades para el agricultor. El grano llega a su madurez fisiológica cuando su contenido de humedad es alrededor del 37% - 38%. La cosecha mecanizada se puede comenzar cuando el grano tiene aproximadamente un 28% de humedad, no siendo recomendable que descienda a menos del 15% Arriba o abajo de estos límites, los granos se aplastan, se parten o pulverizan. Una vez que el contenido de humedad ha bajado a un 14-1 5% se puede empezar la operación de desgrane, existen diversas maneras, como:

Desgranado a mano. Es el método más sencillo de desgrane a la vez el más tradicional, este método consiste en la utilización de los pulgares de las manos, los mismos que ejercen presión sobre los granos para desprender los granos del olote. (Figura 22) Ventaja. 

Con este método es que el grano no percibe ningún daño, además la precisión es alta y se puede separar los granos dañados que contiene la mazorca, ya sea por su descomposición natural o por presencia de insectos en los mismos

Desventaja.

28



Con este método es que se requiere de abundante mano de obra cuando se trata de grandes cosechas. Aproximadamente la cantidad de maíz desgranado por una persona es el equivalente a 9 kg por hora.

Figura 22. Desgranado a mano

Desgranado con máquinas manuales. Cuando se trata de grandes cosechas, se hizo necesario mejorar el tiempo de desgrane por lo cual se diseñó el método de desgrane con ayuda de máquinas manuales las misma permitían mejorar el tiempo de degradado, se pueden encontrar máquinas desgranadoras manuales de madera, con grapas, de lámina metálica, y de metal fundido. (Figura 23). Ventaja. 

Se requiere menor tiempo y esfuerzo para el desgranado.



No se alteran las características físicas del grano, de esta manera se mantiene la calidad del grano después del desgranado.

Desventaja 

Un problema de estas máquinas desgranadoras es que no se puede regular para diferentes dimensiones de mazorcas. 29

Figura 23. Maquina desgranadora de maíz Desgranadoras dentadas de madera o metal Puede ajustarse para diferentes dimensiones y variedades de mazorca. Tableta de madera en forma de raqueta perforada de tal manera que crea una cavidad central con cuatro bordes sobresalientes, los cuales al introducir la mazorca y girar la desgranadora, van arrancando los granos. (Figura 24)

Figura 24. Desgranadora de madera hueca. Ventajas 

Muy bajo costo.



Producto adecuado para uso casero.



De fácil manejo y alto rendimiento.



No requiere ningún tipo de mantenimiento.



Produce grano limpio 30

Desventajas 

El tiempo para el desgranado es similar que el tiempo que presenta el desgranado a mano.

Desgranador manual con grapas. Está constituida por una pequeña estructura fabricada con madera y grapas, aquí el método consiste en frotar las mazorcas de maíz el tiempo necesario hasta que se desprendan los granos en su totalidad, esta se recomienda sobre todo para maíz seco ya que, si no lo está, el grano se echara a perder. (Figura 25)

Figura 25. Desgranador manual con grapas.

Desgranador manual de lámina metálica. Esta desgranadora consiste en una estructura que consta de manera, de lámina metálica perforada o con corrugaciones, aquí se deben frotar las mazorcas las veces requeridas hasta que los granos puedan ser separados. Ventajas: 

Muy cómoda y fácil de manipular.



Costos proporcionalmente buenos.

Desventajas: 

Si no se tiene un gran cuidado el operador de esta máquina puede sufrir lesiones en sus manos. 31



Este tipo de desgranadora se podría decir que es artesanal, ya que es muy fácil de construir.



Sus dimensiones son las siguientes: Ancho = 25cm. Alto parte frontal= 6cm. Alto = 15cm. (Figura 26)

Figura 26. Desgranador manual con de lámina metálica.

Desgranado mediante máquinas eléctricas. Estas desgranadoras son de una alta eficiencia con respecto a cantidad-tiempo, las mismas son activadas o funcionan con un motor eléctrico el cual controla el funcionamiento de esta. Normalmente se utilizan motores eléctricos de 1 o 7 hp, pero esta potencia aumenta con la cantidad de la cosecha tiene de 350 a 750 rpm, su capacidad puede ser de 800 a 5000 kg/h. (Figura 27). Esta máquina realiza las labores de deshojado, desgranado y limpieza en una sola operación. O si lo prefiere puede desgranar el maíz sin hoja siendo necesaria la disminución de la velocidad en el equipo. Algunos beneficios de desgranar con hoja: Favorece el desgranado y limpieza, evitando la rotura o trilla de maíz y rotura de tuzas lo que al final repercute en un maíz limpio.

32

Su rendimiento en relación con el tamaño de la máquina y su bajo peso, además de la alternativa de ser operada con motores a gasolina o diésel la hacen muy versátil para ser llevada al lote así sea en ladera. Su estructura compacta, con pocos componentes, tolva de entrada y criba de desgrane intercambiables la hacen fácil de operar y mantener, además su cámara de desgrane elaborada en dos piezas permite acceder fácilmente al interior de la máquina para su limpieza o en el caso de un eventual atascamiento.

Figura 27. desgranado mediante maquinas eléctricas. Desgranado con máquinas de combustión. Al igual que las máquinas de desgranado eléctricas, son muy eficientes cuando tenemos grandes cosechas, estas máquinas desgranadoras están activadas o su funcionamiento se da mediante un motor de combustión. Sus características más comunes son que nos permiten desgranar grandes cantidades de maíz en poco tiempo, se requiere de menor mano de obra, Potencia: 3 a 16 HP. (Figura 28).

Figura 28. desgranadora con motor de gasolina.

33

Características del maíz.

Figura 29. Dimensiones de una mazorca 

Dm: Diámetro de mazorca



Dz: Diámetro de zulo



Lm: Longitud de mazorca



hg: Altura de grano en cm



eg: Espesor de grano en cm.

Características físicas del grano. El significado de los parámetros considerados en la figura es el siguiente (Figura 16): 

hg: Altura de grano desde la base del olote



eg: Espesor de grano



Rbg: Radio de la base circular del grano



f: Radio frontal del grano aproximadamente hg/2.

34

Figura 30. dimensiones del grano de Maíz. Humedad del grano del maíz y su importancia en la comercialización Ante el reto de reducir las importaciones de maíz amarillo en México, algunas organizaciones como la Confederación Nacional de Productores de Maíz de México (CNPAMM) y la Industria de Derivados Alimenticios y Químicos de Maíz (IDAQUIM), proponen trabajar para que México aumente su producción de maíz amarillo, por lo cual se busca reconvertir hasta un millón de hectáreas de maíz blanco por amarillo para el 2020, ya que México tiene la capacidad para elevar la producción y así dejar de importar, lo que en estos días es importante por los altos precios del dólar. Hablando de comercialización de maíz, es necesario realizar una serie de comentarios, ya que el contenido de humedad en el grano de esta gramínea incide directamente en el peso que se registra en las transacciones de compra-venta y deben identificarse algunas situaciones. Partimos de las siguientes premisas: El grano llega a su madurez fisiológica cuando su contenido de humedad es alrededor del 37-38 por ciento. La cosecha mecanizada se puede comenzar a partir de que el grano contenga aproximadamente un 28% de humedad. La humedad del grano aporta peso sin proveer substancias nutritivas, tales como proteínas, almidones, grasas, vitaminas y minerales. La industria no paga por agua. En una contratación o concertación, generalmente a alguna de las partes no le toca lo que realmente y en justicia le corresponde, sino sólo lo que se concierta, es pues

35

importante definir las reglas del juego lo más claramente posible para que con toda buena fe, se realicen los intercambios de engaño involuntario.

La humedad contenida en el grano de maíz es variable y se define como “grado de humedad” (H) en por ciento del peso del grano, y se refiere a la relación o proporción entre el peso de los almidones, azúcares, sacarosa, fructosa, aceite, entre otros compuestos del grano, y la cantidad de agua presente en el mismo. (Figura 31)

Figura 31. Compuestos y grado de humedad Esta relación, fijada en las normas de calidad, asume que los primeros compuestos mencionados deben encontrarse en un porcentaje del 86% y el restante 14% deberá ser ocupado por agua, como base para todas las clasificaciones de calidad y las transacciones que se realizan con este grano.

36

Se pueden presentar tres casos: Grano con un contenido de 14% de humedad, que implica el precio concertado, es decir, apegado a la norma. (Figura 32)

Figura 32. Grados de humedad Grano con un contenido superior al 14% de humedad, en otras palabras, con menor contenido de almidón y azúcares y mayor humedad de la que define la norma contratada. En este caso procede un castigo o descuento al precio de concertación. No se trata de vender agua a precio de almidones. Grano con un contenido menor al 14% de humedad, es decir, con más almidones y azúcares que los que define la norma, lo anterior se podría interpretar como que el productor se esmeró en los cuidados del cultivo, proporcionando más fertilizantes e insumos que los requeridos por la norma, y eso es dinero y esfuerzo del agricultor, que debe recuperar al momento de la compra-venta. Aquí procede un premio o incremento al precio de concertación. No se trata de comprar almidones con precio de agua.

37

Método para determinar el contenido de humedad. La determinación del contenido de humedad de los granos debe realizarse en todas sus etapas de manejo desde la cosecha hasta la salida del almacenamiento. La medición de humedad debe ser precisa, ya que el contenido de humedad de los granos es muy importante para mantener la calidad del producto almacenado. Esta determinación presenta también una gran importancia desde el punto de vista comercial, ya que el precio varía en función de la humedad del grano. Existen varios métodos para determinar el contenido de humedad de los granos. (Figura 33).

Figura 33. Proceso de medición de humedad antiguo

38

Criterios de diseño. 

Fácil mantenimiento.



Fácil movilidad



Fácil operación.

Especificaciones. 1. La desgranadora será capaz de limpiar 5 mazorcas promedio por minuto

2. Se pretende que la capacidad de carga sea de 100 kg

Restricciones.

1. El proceso es de alimentación manual.

2. Trasmisión por cadena

39

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TLALNEPANTLA INGENIERÍA MECATRÓNICA

ESCALA: S/E ACOTACIÓN: S/A

DESGRANADORA DE MAÍZ DIBUJO PREVIO

DIBUJO: APROBÓ:

40

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TLALNEPANTLA INGENIERÍA MECATRÓNICA

ESCALA: 1:100 ACOTACIÓN: mm

DESGRANADORA DE MAÍZ DIBUJO PREVIO

DIBUJO: APROBÓ:

41

Cálculos Material. Selección de material de la base Para la correcta selección de material en cuanto a los estructural se refiere, verificamos catálogos de empresas que se dedican a publicarlos para poder hacer una correcta selección del material, en nuestro caso utilizamos este catálogo (Figura 34).

42

Figura 34. Catálogo de metales.

Figura 35. Tablas de medidas y tipos de ancho

Utilizaremos un Angulo de 90° de 3/8 de un espesor 2

1`` 2

la cual cubre una longitud

de 6 metros por tramo y la contabilización total que nosotros calculamos, es de 12 metros, elegimos este tipo de material por ser un elemento bastante resistente y un poco más baratos que algunos otros que pensamos elegir, ya que 8.78 kg por un área de 11.12 𝑐𝑚2 .

43

Selección de solera Tanto como parea el ángulo como para la solera utilizamos el mismo catálogo, ya que los dos son catálogos independientes y se especifican en el material que queremos seleccionar (Figura 36).

44

Figura 36. Catálogo para la selección

Figura 37. Tabla de selección de solera. 1"

Utilizaremos solera de 2 de igual forma son tramos de venta por 6 metros, entonces de este material solo utilizaremos solo 6 m, ya que nos brinda un calibre de mejor tamaño, así como del ancho del área de trabajo que es lo que buscábamos. Contabilizando, tenemos un total de 12 m de Angulo de 90° y 6m de solera de ½”. Nosotros necesitamos un material que se flexible, pero a la vez que se un material de bastante resistencia de carga y que se pueda perforar con mayor facilidad, entonces pensamos en la solera de un calibre más grande que el común de 1/8, ya que será parte de soportar la tolva y algunos otros compontes. La siguiente figura 45

(Figura 37) nos muestra los destinos tipos de solera que existen en el mercado, si no son todos los tipos son los más comerciales. Soldadura que se seleccionó para la unión. La soldadura por arco eléctrico se basa en someter a dos conductores que están en contacto a una diferencia de potencial, por lo que termina estableciéndose una corriente eléctrica entre ambos. Si posteriormente se separan ambas piezas, se provoca una chispa que va a ionizar el aire circundante, permitiendo el paso de corriente a través del aire, aunque las piezas no estén en contacto. Los motivos principales de utilizar el establecimiento de un arco eléctrico son: 

genera una concentración de calor en una zona muy delimitada



se alcanzan temperaturas muy elevadas (> 5.000 ºC)



se puede establecer en atmósferas artificiales



permite la posibilidad de establecerse en forma visible (arco descubierto) o invisible (arco sumergido o encubierto)

46

Por este motivo nosotros decidimos soldar por arco eléctrico o MIG se la máquina de soldar fue una maquina inversora de la marca Lincoln, a continuación, muestro el catálogo y el modelo como sus especificaciones de la máquina que utilizamos.

Figura 38. Catálogo de selección. La máquina que utilizamos fue una “invertec 160 sx” la cual es con la que se contaba a la mano, las especificaciones técnicas se ilustran en la imagen siguiente (Figura 69).

Figura 39. Especificaciones técnicas

47

El electrodo con el que pretendemos soldar lo tuvimos que verificar en un catálogo de electrodos y herramientas de herraje, el catálogo que utilizamos fue un catálogo de la misma marca solo para darnos una idea de que electrodo nos servía para el tipo de material y obviamente que este a un menor precio.

Figura 40. Catálogo de consumibles La soldadura que utilizaremos es una soldadura 6013 de 1/8 ya que es un electrodo 𝑙𝑏𝑠

de soldadura eléctrica, tiene una fuerza de tracción de 60 𝑝𝑢𝑙𝑔2, se puede soldar en todas las posiciones y es de un recubrimiento tipo 3 de celulosa de titanio sirve para CA y CC, las demás especificaciones como mecánicas y técnicas, se muestran es la siguiente imagen.

48

Figura 41. Electrodo que utilizaremos

Figura 42. Propiedades físicas y químicas.

49

Dibujo de la llanta

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TLALNEPANTLA INGENIERÍA MECATRÓNICA

ESCALA: S/E

SELECCIÓN DE DIBUJO: LLANTA MODELO: DER KAISER: 59-020 llanta continental

ACOTACIÓN: S/A

26x2.4

DER

APROBÓ:

KAISER

PROYECT

50

Selección de llanta. A continuación, podremos observar los tipos de llanta que hay en el mercado, basándonos en el catálogo “Continental bycicle tyre” el cual es uno de los pocos que pudimos encontrar para tomar la referencia de selección acomodándolo a lo que ya teníamos en alguna bicicleta sin uso.

Figura 43. Catálogo de todos los tipos de llantas para bicicleta 51

A continuación, se pondrá las distintas llantas existentes dentro del catálogo que se asemejen con la que nosotros utilizaremos:

Figura 44. Catálogo de las llantas con descripción

52

Figura 45. Tipos de llantas y protecciones.

53

Figura 46. Tipos de llantas

54

Nosotros para nuestro proyecto pudimos rescatar una llanta de tipo básico, la marca de la bicicleta no es muy relevante, pero la llanta toma una de las medidas y figuras de algunas de las llantas que en este catálogo se muestra, y nuestra primera percepción es que estaba dentro de dos modelos, los cuales son: 

DER KAISER: 59-020 llanta continental 26x2.4 DER KAISER PROYECT

Figura 47. Rodada de la llanta



EXPLORER BASIC: 59-001 llanta continental 26x2.10 EXPLORER BASIC

Figura 48. Rodada de la llanta

55

Dibujo del cuadro de bicicleta

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TLALNEPANTLA INGENIERÍA MECATRÓNICA

ESCALA: S/E ACOTACIÓN: S/A

SELECCIÓN DEL CUADRO DE BICICLETA MODELO:

DIBUJO:

APROBÓ:

56

Selección de cuadro Para la selección del tipo de cuadro nos basamos en un catálogo de productores mexicanos que quizás es lo más acercado a lo que se pudiera tener en una bicicleta la cual quisiéramos ocupar. Entonces decidimos seleccionarla de este catálogo que, aunque ya no es vigente de este año, se sigue produciendo los mismos cuadros con las mismas dimensiones

Figura 49. Catálogo de selección

57

Tipos de cuadros

Figura 50. Tipos de cuadros En nuestro caso, encontramos y ocuparemos un cuadro de los más básicos y que a este todavía se le tiene que realizar algunas modificaciones de lo largo para que nos permita tener la dimensiones en los pedales adecuado y no se incomodó el utilizar la máquina, nosotros utilizaremos el cuadro, sabiendo que el color es lo de menos porque se volver a pintar 

Cuadro y horquilla blb classic

Figura 51. Tipos de colores existentes

58

Dibujo del asiento

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TLALNEPANTLA INGENIERÍA MECATRÓNICA

ESCALA: S/E ACOTACIÓN: S/A

SELECCIÓN DE ASIENTO MODELO: CR3

DIBUJO:

APROBÓ:

59

Selección de asiento. Para poder realizar una selección del asiento a utilizar en nuestra máquina, nos dimos a la tarea de visitar catálogos de asientos con respaldo, para darle una mayor comodidad y seguridad al operador de la misma. Sabiendo que existen muchos tipos de asientos dentro de la industria, nosotros escogimos el que más se acercaba para cumplir la necesidad de comodidad y seguridad, del catálogo de donde sacamos nuestra selección es de una empresa cerca de la escuela la cual es de inyección de plásticos (Figura 42).

Figura 52. Catalogo para selección de asientos.

60

Tipos de asientos

Figura 53. Asiento con respaldo medio-alto

Figura 54. Asiento con respaldo alto

61

Figura 55. Gradas de huella estrecha

Figura 56. Con respaldo alto

Figura 57. Asiento texturizado en mate 62

Para nuestra maquina utilizaremos el asiento CR3 para poder darle una mayor comodidad y estabilidad a la espalda del operador y al ser uno de los asientos más comunes de compra existente en México, porque cabe recalcar que esto catálogos son de Europa, pero, más sin en cambio los modelos no cambian, pero solo algunos llegan a México, a continuación, se muestran sus especificaciones y su ficha técnica:

Figura 58. Dimensiones

Figura 59. Asiento empotrado en una superficie.

63

Dibujo de la cadena

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TLALNEPANTLA INGENIERÍA MECATRÓNICA

ESCALA: S/E ACOTACIÓN: S/A

SELECCIÓN DE CADENA MODELO: KMC077

DIBUJO:

APROBÓ:

64

Cadena. A continuación, se mostrará un catálogo de diferentes tipos de cadenas que se podrían utilizar para la desgranadora.

Figura 60. El catálogo de la selección

65

En el rubro de la selección nos encontramos por dos vertientes, por las cadenas tipo ANSI sencillas o dobles, todas ya vienen establecidas en cuanto a fuerza, peso, trasmisión, diámetro, paso y el largo, las tablas de dimensiones que encontramos son las siguientes.

Figura 61. Eslabón sencillo

66

Figura 62. Eslabone doble

67

Figura 63. Limite promedio de ruptura Es importante conocer dos medidas importantes.

Paso El paso de una cadena es la distancia que hay entre perno y perno, medida desde sus ejes. En el caso de las bicicletas modernas todas usan cadenas con un paso de ½”.

Ancho El ancho de una cadena es la distancia medida entre placas interiores (medida desde las caras internas). Esta distancia se relaciona directamente con el número de piñones en tu cassette o rueda libre. El espacio para colocar los piñones es limitado, por lo tanto, entre más piñones el espacio entre ellos se reduce y se necesita una cadena más delgada (Figura 54).

68

Los anchos internos comunes son: 

1/8” Se usa en bicicletas con un solo piñón: Bicicletas cruiser, Urbanas de una sola velocidad, Fixies, BMX, bicicletas con cambios internos, etc.



3/32” Se usa en bicicletas con 3 a 11 piñones: Bicicletas de montaña, híbridas, de Ruta, para cicloturismo.

Figura 64. Partes que componen una cadena. Métodos de selección Cuenta de eslabones 1. Desmonta la cadena 2. Colócala sobre una superficie plana (mesa de trabajo o en el suelo) de tal manera que los rodillos queden alineados verticalmente.

69

3. Coloca la nueva cadena a un costado de la anterior y cerciórate que el extremo del que comenzarás sea igual. Es decir, ambos comienzan con placa interna o con placa externa. 4. Cuando hayas contado el mismo número de eslabones en la cadena nueva utiliza un extractor de cadena para cortar la cadena a la distancia requerida.

Figura 65. Comparación de cadenas.

Método de plato grande – piñón grande 1. Retira la cadena 2. Coloca el desviador delantero en la posición del plato más grande y el trasero en la del piñón más pequeño, a fin de que no te estorben para los pasos siguientes. 3. Coloca la cadena nueva alrededor del plato y del piñón más grande. ¡No pases la cadena por el desviador trasero aun!

70

4. Jala ambos extremos de la cadena de manera que quede bien tensa e identifica el perno más cercano en el que puedes unir la cadena. Recuerda que sólo se pude unir placa exterior con placa interior. 5. Cuenta dos pernos más (o un eslabón, 1”) y corta la cadena en este punto. 6. Ahora sí, puedes pasar la cadena por el desviador trasero y ensamblarla.

Figura 66. Selección por piñones.

Método matemático Un eslabón está compuesto por un par de placas interiores y un par de placas exteriores, unidas por un perno y su respectivo rodillo. Las placas interiores solamente se pueden conectar con placas exteriores, por lo tanto, la longitud de la cadena únicamente se puede incrementar o disminuir en pulgadas enteras. Es posible calcular la longitud de tu cadena, de forma matemática, utilizando pulgadas como unidad de medida usando la siguiente formula.

71

Donde: 

L = Longitud de la cadena redondeada a la pulgada más cercana



C = Distancia entre el eje de centro y el eje de la maza trasera



F = Número de dientes del plato más grande



R = Número de dientes del piñón más grande

La que nosotros utilizaremos es la KMC Z41 1/8" las cuales sus especificaciones se muestran en la siguiente imagen (Figura 57).

Figura 67. Modelo de cadena a utilizar

Figura 68. Especificaciones de venta y técnicas de la cadena.

72

Dibujo de los pedales.

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TLALNEPANTLA INGENIERÍA MECATRÓNICA

ESCALA: S/E ACOTACIÓN: S/A

SELECCIÓN DE PEDALES MODELO: ADc-M19

DIBUJO:

APROBÓ:

73

Selección de pedales En cuanto los pedales, lo que seleccionamos bajo un catálogo francés que habla sobre las bicicletas mandadas a México y se pueden comprar, así como piezas y componentes, dentro de los cuales están lo que a nosotros nos interés y podamos saber los cuales están en preselección para las bicicletas.

Figura 69. Catálogo de pedales.

Figura 70. Tipos de pedales 74

Figura 71. Pedales especializados. Pedal de plataforma, este pedal lo hemos seleccionado porque al momento de investigar, hemos encontrado que es uno de los pedales más fáciles de utilizar y también cómodos, ya que gracias a que no tiene ningún tipo de sostén en la punta o alguna forma de anclar el pie en él nos ayuda a que si en algún momento se presenta algún problema el operado pueda tener la movilidad para poder solucionar el inconveniente sin poner en riesgo su integridad física.

Figura 72. Pedal de plataforma.

75

Especificaciones 

Cuerpo de nylon de alto impacto construido para tomar el abuso



Amplia plataforma para mayor comodidad y control



9/40.6 cm eje chapado en cromo/Axel. No compatible con bicicletas de niños



re-buildable Loose rodamientos de bolas para un fácil mantenimiento



Moldeada superficie pinzas para una conducción muy adherente



Compatible con la mayoría de correas y pedal sistemas de retención



Peso: 418 g (pedal izquierdo y derecho)



Longitud: 109 mm, ancho: 101 mm, profundidad: 26 mm

Selección de triturador Al momento de seleccionar nos dimos a la tarea de buscar diferentes tipos de desgranadoras de maíz tipo manual, pero nos pudimos dar cuenta que la mayoría de ellas tenían el mismo tipo de mecanismo y eran muy similares, lo único que vareaba un poco es su material, nosotros como equipo queremos ofrecer calidad y nos dimos a la tarea de seleccionar una desgranadora que cumpliera cada una de nuestras expectativas:

Figura 73. Desgranadora Manual De Mazorca Soporte De Sujeción.

76

Especificaciones



Diseñada para desgranar cualquier tipo de mazorca.



Fabricada en acero fundido.



Dispone de soporte para la sujeción en mesas y cajones.



Entrada para una mazorca.

Medida de la desgranadora: 

Alto: 41 cm



Largo: 21 cm



Ancho: 23 cm

Medida de la caja: 

25 x 41 x 25 cm

Peso: 

8.800 kg

77

Selección de tornillería El prototipo requiere de elementos de fijación removibles como lo son los tornillos parte fundamental de la maquina los cuales serán seleccionados de catálogos, buscando que para el usuario sea fácil y económico su cambio de así requerirlo, el catálogo que utilizamos para esta selección fue el de la figura siguiente (Figura 50).

Figura 74. Catálogo de diferente tornillería. 78

Tornillo hexagonal interior

Figura 75. Tipos de tornillos

Figura 76. Unión por medio de tornillos tipo hexagonal interior de un mecanismo bicicleta

79

Se busca implementar tornillos con cabeza plana para reducir la molestia en el asiento

Figura 77. Tablas de diferentes tipos de tonillos Para asegurar la sujeción de los tornillos de cabeza plana se implementará en cada uno de ellos una tuerca

Figura 78. Tipo de tuercas a utilizar

80

Utilizaremos tornillo hexagonal cuerda corrida grado 2 el largo del tornillo es ¼ x 2 este tipo de material es muy barato ya que lo venden a granel y la tuerca para la sujeción es la tuerca 2H ND13 que es la establecida para este tornillo, no utilizaremos tantos tornillos, pero para los pocos que lleguemos a utilizarlos será más conveniente que utilizar remaches.

Figura 79. Tornillo grado 2

Figura 80. Tuerca a utilizar

81

Selección de soldadura La soldadura por arco eléctrico se basa en someter a dos conductores que están en contacto a una diferencia de potencial, por lo que termina estableciéndose una corriente eléctrica entre ambos. Si posteriormente se separan ambas piezas, se provoca una chispa que va a ionizar el aire circundante, permitiendo el paso de corriente a través del aire, aunque las piezas no estén en contacto. Los motivos principales de utilizar el establecimiento de un arco eléctrico son:



genera una concentración de calor en una zona muy delimitada



se alcanzan temperaturas muy elevadas (> 5.000 ºC)



se puede establecer en atmósferas artificiales



permite la posibilidad de establecerse en forma visible (arco descubierto) o invisible (arco sumergido o encubierto)

Por este motivo nosotros decidimos soldar por arco eléctrico o MIG se la máquina de soldar fue una maquina inversora de la marca Lincoln, a continuación, muestro el catálogo y el modelo como sus especificaciones de la máquina que utilizamos.

Figura 84. Catálogo de selección. 82

La máquina que utilizamos fue una “invertec 160 sx” la cual es con la que se contaba a la mano, las especificaciones técnicas se ilustran en la imagen siguiente (Figura 69).

Figura 82. Especificaciones técnicas

El electrodo con el que pretendemos soldar lo tuvimos que verificar en un catálogo de electrodos y herramientas de herraje, el catálogo que utilizamos fue un catálogo de la misma marca solo para darnos una idea de que electrodo nos servía para el tipo de material y obviamente que este a un menor precio.

83

Figura 83. Catálogo de consumibles La soldadura que utilizaremos es una soldadura 6013 de 1/8 ya que es un electrodo 𝑙𝑏𝑠

de soldadura eléctrica, tiene una fuerza de tracción de 60 𝑝𝑢𝑙𝑔2, se puede soldar en todas las posiciones y es de un recubrimiento tipo 3 de celulosa de titanio sirve para CA y CC, las demás especificaciones como mecánicas y técnicas, se muestran es la siguiente imagen.

84

Figura 84. Electrodo que utilizaremos Características Superiores 

Para soldar en todas las posiciones y se aplica excepcionalmente bien con C/A.



Arco suave y estable, que produce chisporroteo mínimo y baja emisión de humos.



Excelente desempeño en soldadoras pequeñas tipo transformador que operan con bajo voltaje de circuito abierto.

Aplicaciones Típicas



Para utilizarse en aplicaciones donde el encendido y estabilidad del arco son dos de las características más deseadas en un electrodo de su tipo, especialmente en diámetros pequeños.



Excelente para uniones que no embonen perfectamente.

Posiciones de Soldadura 

Todas 85

Figura 85. Tipos de diámetros de la soldadura.

Figura 86. Propiedades físicas y químicas.

86

Prototipo La primera parte de armado fue la de la base que soportara y cargara los instrumentos que componen la máquina, pero al seguir las medidas que originalmente habíamos hecho el solidworks, nos dimos cuenta que era una dimensión excesiva eh incluso quedaba inservible por el tamaño (Figura 73). Lo cual procedimos a realizar modificaciones cortando las partes de la estructura.

Figura 87. Primera base que se realizó.

87

Se empezó por reducir el ancho que tenía que era de 100 cm y lo dejamos con una dimensión de 50 cm (Figura 37), esta medida era la más nos ajustaba por la facilidad que este generaba para movilizar la base. Una vez medido, se procedió a realizar un punteo de nuevo para poder fijar la parte que se había cortado, ya con la nueva mediada que se había estipulado (Figura 74).

Figura 88. Cortes realizados

88

Figura 89. Parte de la base separada

Figura 90. Punteo de la base 89

Una vez punteada se procedió a quitarle altura ya que era otra de los problemas, ya que no era una media cómoda para poder sentarse en ella contemplando que todavía faltaba un poco más de altura de la silla, entonces se ocupó el mismo procedimiento de cortar u puntear (Figura 77).

Figura 91. Corte de la estructura por lo alto

90

Figura 92. Corte los pedazos de metal de la soldadura anterior. Se procedió a quitarle largo hacia la parte de atrás porque era demasiado espacioso para poder manipularlo y ara que no perdiera su geometría y hacer de la base lago más pequeño como al principio teníamos planeado (Figura 79)

Figura 93. Corte de las barras de metal 91

Figura 94. El corte realizado.

Figura 95. Soldando las piezas. 92

Figura 96. Unión de la soldadura. Por último, con el esmeril se realizó una esmerilada para que todo aquella imperfección o rebaba que pudiera ser un objeto con el cual pudiéramos lastimarnos o clavarnos y así deja la superficie de la estructura completamente o mayormente uniforme (Figura 83).

Figura 97. Esmerilando la superficie 93

Figura 98. Esmerilando la superficie El producto final (Figura 85), fue una base más pequeña y de mayor facilidad a la hora querer transportarla, modificando el diseño que teníamos anteriormente, es una de las piezas más importante dentro de nuestro diseño ya que, es donde se cargara todo aquello que se quiera desgranar e incluyendo a la persona que va a trabajar la máquina.

Figura 99. Base modificada 94

Pintura Se pinto la base, ya que los puntos de soldadura se ven impregnados por toda la base, tenías unos pequeños rasgos de oxido ya que estuvo un tiempo en la intemperie mientras se forjaba (Figura 100)

Figura 100. Base antes de la pintura.

Figura 101. Observación visual del óxido en la parte de apoyo. 95

Se lijo toda la parte de apoyo para que la pintura pudiera adherirse de forma que no se botara, entonces una vez realizado el proceso de lijado se procedió a aplicar la pintura, utilizando una lata convencional de la marca Comex terminado en acero brilloso, para que le diera una vista de que es tipo aluminio.

Figura 102. Pintando la base

Figura 103. Aplicando la pintura en las soleras.

96

Se realizo 2 aplicaciones para que la pintura estuviera con el brillo que nosotros queríamos y para cubrir las partes que nos cubrieron con la primera mano.

Figura 103. Pintando las partes interiores donde se había lijado

Figura 104. Aplicando la segunda mano en los interiores 97

Después de unos 30 minutos esperando que se secara la pintura, se terminó el proceso de pintura y se hizo una inspección visual de cómo se veía si faltaba algo y concluimos que no, el proceso final quedo así.

Figura 104. Base terminada de pintar

Figura 105. Base observada desde la superficie de abajo 98

Para continuar con la realización física del proyecto fue necesario adaptar el cuadro y la transmisión de la bicicleta a la base que anteriormente se ensamblo, para esto un integrante del equipo consiguió una bicicleta que ya no tenía uso, entonces aprovechamos eso y comenzamos a cortar con el esmeril la partes que no tenían un uso para nosotros, como lo son el manubrio, la llanta delantera entre otras.

Figura 106. Cortando el manubrio

99

Figura 107. Corte de excedentes a cuadro de bicicleta

Una vez que se cortaron todas aquellas piezas que para nuestra maquina no serían utilizadas, empezamos a realizar un barreno dentro de la misma base del cuadro, la cual nos seria de utilidad, para que la misma se pudiera sostener y así poder acoplar el cuadro con la base.

100

Figura 108. Marcación de donde se situaría el barreno. Se comenzó, haciendo o introduciendo tamaños de brocas de forma ascendente con el fin de poder hacer la tarea más precisa y exacta a el diámetro que queríamos nosotros. Así se recorrió todas las brocas y entonces utilizamos una piedra montada para poder limar asperezas y el barreno quedara aún más preciso y pusiera al momento de soldar cubrir mayor área de la superficie, el resultado final fue el barreno de la figura 111.

101

Figura 109. La primera broca que se utilizo

Figura 110. Utilización de la piedra montada 102

Figura 111. Resultado final del barreno. El siguiente paso fue hacer la base sobre la cual fue colocado el asiento previamente seleccionado, comenzamos con presentar las soleras y marcar medidas de las soleras que utilizaríamos, en forma de triángulo para que así tuviera un mayor agarre y así no tener problemas en el futuro con el peso máximo que esta pudiese aguantar. Comenzamos a puntear las soleras, en donde participaron todos los integrantes del equipo, con la ayuda del papa de uno de los integrantes, que nos iba guiando, mas no haciéndolo y nos decía que podíamos mejorar pata tener una estructura completamente firme

103

Figura 112. Inicia de punteo de la base.

Figura 113. Estructura con adaptación para asiento plástico 104

Figura 114. Momento exacto de la soldadura Durante la unión del asiento con la base diseñada para el mismo se tomó la decisión de agregar un ángulo a las soleras con las que ya contaba el asiento para incrementar la superficie de contacto.

Figura 115. Desbaste de soleras para mejorar la unión soldada

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Figura 116. Soldadura de extensión a asiento plástico

Figura 117. Soldadura de extensión a asiento plástico

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Una vez que se montó el asiento en la base, comenzamos con la introducción del material que iría en el barreno antes echo y ese de igual forma iría soldado, para después montarse en la estructura.

Figura 118. Soldado de la base con el cuadro de bicicleta.

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Figura 119. Acabado de la soldadura.

Una vez terminados los arreglos comenzamos a montar el cuadro adaptado de la bicicleta a la estructura base, con ayuda de soldadura y hasta este momento no teníamos un agarre delantero lo cual nos costó un poco porque la soldadura se vencía muy rápido, entonces teníamos que agarrar el cuadro y soldar, poníamos provisionalmente el tubo que sería nuestra base del cuadro.

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Figura 120.Union de estructura base con cuando de bicicleta

Figura 121. Soldado de cuadro 109

Ya que se había montado el cuadro, entonces pusimos soldar el agarre que este llevaría, se soldó y este sería el resultado previo que se tiene, faltando las piezas de la trasmisión, pero eses día ya no se pudo realizar nada porque la lluvia no, nos dejó seguir trabajando

Figura 122. Ensamble de las partes adaptadas a estructura base Los ultimos elementos colocados seran sometidos a tratamiento estetico una vez ensabladas todas las partes de la transmision, Con ayuda de el esmeril fueron rebajadas las rebabas que se encontraban, procurando un acabado uniforme. Y estando todos los elementos a nustra disposcion, la ultima fue la degranadora en llegar y y ahora si pretendemos terminar este proyecto lo mas pronto posible, la desgranador fue la de la selccion.

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Figura 123. Trituradora a utlizar.

Figura 124. Vistas del modelo

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Figura 125. Vista frontal

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En otro dia de trabajo, nos pusimos a reforzar el cuadro, sobre todo la parte donde cragaria mayo peso, para qu este nos aguantara el trabajo que relizaremos y se pudiera hacer cpon mayor seguridad, le soldamos dos solera por cada extermo hacia el cuadro de forma que estas ayudaran con el peso del cuadro y de la fuerza que se le aplica cuando estamos arriba

Figura 126. Soldadura de bases de doporte 113

Figura 126. Soldadura de soporte

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Figura 127. Puntos de soldadura.

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Figura 128. Trabajo terminado. Una vez que se soldó el soporte, entonces decidimos cortarle los rayos que nos venían en la bicicleta, con el fin de poder utilizar el espacio de una mejor forma y entonces ahí poner más adelante el desfogue por el cual caerán los granos de maíz y de lo olotes, para así tener una recolección de una manera más fácil

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Figura 129. Corte de los rayos Se monto la cadena de trasmisión, por la cadena que habíamos elegido era un poco más pequeña que la que nosotros habíamos seleccionado, entonces procedimos a unirle las más eslabones, lo cual nos fue tan complicado como nosotros esperábamos. En la figura 131, se pude observar como quedo el ensamble, ahí se ve que quedo como floja, pero se subió a la estrella de siguiente nivel lo cual hizo que esta se tensara de la forma que nosotros queríamos

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Figura 130. Unión de eslabones

Figura 131. Cadena ensamblada.

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Se corto de una bicicleta pequeña que se tenía a disposición, el engrane que nos serviría para hacer la parte de trasmisión hacia la desgranadora, pero tuvimos que cortar todas las partes que lo componían, para solo quedarnos con la parte que nos servía

Figura 132. Corte de pieza. Se le realizo una cuerda más grande que la que ya tenía la entrada de la desgranador para que este tuviera el diámetro que el mecanismo necesitaba, con un machuelo de la medida que teníamos de la entrada, poco a poco se le fue haciendo la cuerda que requeríamos. Hasta que entro y el resultado fue el siguiente 119

Figura 133. Cuerda nueva de la desgranadora. Entonces la estrella que se había sacado anteriormente la unimos a esta y se soldó con unos pequeños puntos de soldadura para que se fijara de una manera correcta y se tuviera una mayor certeza, para esto decidimos nos comprar rodamientos ya que la ser un eje bastante pequeño no necesita la sujeción externa.

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Figura 134. Soldadura del eje

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Una vez que se había terminado, la primera parte de la trasmisión nos dispusimos a empezar a ensamblar la base que soportaría la desgranadora, por lo cual medimos la distancia de la base y entonces procedimos a cortar.

Figura 135. Corte de la base Se fijo y se estableció la medida con respecto de la medida de cadena que utilizaríamos para la segunda trasmisión de fuerza, una vez estipulado el dónde iría se soldó.

Figura 136. Soldadura de la base 122

Figura 137. Soldadura en activo. Por último, se le realizo una segunda pintada, para que todos los estragos de la soldadura no se vieran.

Figura 138. Aplicación de pintura. 123

Figura 139. Vistas de aplicación de pintura.

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Figura 140. Vistas de aplicación de pintura

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Prototipo terminado

Figura 141. Vista frontal 126

Figura 142. Vista lateral

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Figura 143. Vista superior

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Figura 144. Vista trasera

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Pruebas de funcionamiento Para hacer las pruebas de funcionamiento tuvimos que realizar al 100 por ciento el prototipo de proyecto, y lograr que tuviera su funcionamiento tal y como lo indicamos anteriormente, además de brindar seguridad a la persona que estaría ocupada de realizar dichas pruebas, para así poder concluir que la desgranadora hacia la función deseada. Las pruebas de funcionamiento consisten en dos, las cuales son: 1. Prueba de comodidad. Equipo utilizado. 

Máquina desgranadora de maíz.

Descripción En esta prueba se comprobará el confort que brinda la desgranadora de maíz a esta estar cumpliendo su función.

Figura 145. Prueba de comodidad.

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Figura 146. Sensaciones posteriores a uso.

Resultados En la figura 145 se muestra la manera correcta de sentarse en la desgranadora de maíz, además de comprobar que la desgranadora es lo suficientemente confiable para subirse sin ningún tipo de problema, además de tener un asiento confiable por haber fijado el mismo de una manera muy segura. La prueba arroja resultados positivos ya que el modelo de prueba logro desempeñar la actividad sin presentar molestias posteriores a el uso de la maquina como se muestra en la figura 148.

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2. Prueba de productividad. Equipo utilizado.  

Máquina desgranadora de maíz. Mazorca de maíz.

Descripción En esta prueba se comprobará y promediara la cantidad de mazorcas que es capaz de desgranar por minuto.

Figura 147. Selección aleatoria de la mazorca

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Figura 148. Colocación de la mazorca en la desgranadora

Figura 149. Comienzo de desgranado.

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Resultados Para la prueba de productividad se seleccionó una mazorca de maíz como muestra la figura 147 esta pude provenir casi de cualquier tipo de maíz a excepción maíz baby. La figura 145 muestra el proceso de colocación de la mazorca Después de colocar la mazorca de manera correcta en la desgranadora continuamos a realizar el funcionamiento para el que está hecho el prototipo, el cual consiste en pedalear y de esa manera facilitar el desgranado del maíz. Mediante la transmisión de movimiento que se deriva de estar pedaleando, la desgranadora comienza a girar y así a empezar a desgranar y sacar totalmente libre de granos de maíz la mazorca, como se puede ver en la figura 149. En la figura 150 se podrá observar cómo es que la desgranadora va entregando los granos de maíz totalmente sueltos, sin necesidad de utilizar las manos para hacer el mismo desgranado. También se muestra el tiempo que demora en el desgranado de una mazorca.

Figura 150. Salida del grano de Maíz.

A continuación, se muestra la tabla de resultado al desgranado de maíz, La figura 151 y 152 se observan los tiempos cronometrados

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Tiempo

Mazorca 1 19.22 s

Mazorca 2 18.38 s

Mazorca 3 20.98 s

Promedio 19.52 s

Figura 151. Tiempo de desgrane

Figura 152. Tiempo de desgrane 135

Figura 153. Introducción del maíz y contenedor de recolección.

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Dibujos de detalle

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Dibujos de conjunto

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Conclusión Después de observar los diferentes puntos de vista sobre la producción de maíz mexicano por un lado tenemos el gran potencial en el campo mexicano para la producción de este elemento primario, por otro las escasas oportunidades y lo poco que se impulsa al campo mexicano, pensando en ello se diseñó una máquina para reducir el tiempo que se invierte en el desgranado del maíz con un menor esfuerzo esto para mejorar los tiempos de producción. En la realización de este proyecto se vieron involucrados diversos conceptos de la materia “Diseño de elementos mecánicos” y sobre otras asignaturas relacionadas todos ellos llevados a la práctica para optima realización de un prototipo funcional, sin embargo, en el proceso el prototipo de desgranadora de maíz tuvo que ser rediseñado para poder resolver los problemas que se presentaron durante la marcha. Cabe mencionar que este prototipo fue realizado en su totalidad por los integrantes de este equipo los cuales tenían conocimientos limitados sobre los procesos en los cuales se vio involucrado el prototipo, siento que en el camino se obtuvieron grandes aprendizajes. La desgranadora de maíz fue pensada en la facilidad y comodidad que puede brindar a pequeños productores de maíz, mejorando sus procesos de producción y acelerando los mismos; Siempre buscando que el prototipo fuera de bajo costo y fácil mantenimiento, Con ese objetivo el rediseño fue pensado para cumplir con estos puntos fundamentales. El proceso de desgranado de maíz es fundamental para la siembra del mismo este proyecto logra acortar el tiempo que se requiere para esta actividad cumpliendo la función para la que fue pensado, además el mecanismo que de emplea y la transmisión logran disminuir de manera significativa el esfuerzo requerido. A pesar de los contratiempos presentados durante este proyecto, se logró cumplir con la fecha establecida y los objetivo planteados, se presenta un prototipo funcional de la desgranadora de maíz con una transmisión de potencia por cadena.

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