134734241 calculo desgranadora frijol

n

DISEO DE UESADFFFWNA MAQUINA DESGRANADORA DE

2013

ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DE CHIMBORAZO

FACULTAD DE MECNICA

ESCUELA DE INGENIERA MECNICA

PROYECTO: DISEO DE UNA MQUINA DESGRANADORA DE FRJOL

INTRODUCCIN

El trmino industrias alimenticias abarca un conjunto de actividades industriales

dirigidas al tratamiento, la transformacin, la preparacin, la conservacin y el envasado

de productos alimenticios; en general, las materias primas utilizadas son de origen

vegetal o animal y se producen en explotaciones agrarias, ganaderas y pesqueras.

La industria alimenticia actual ha experimentado un intenso proceso de diversificacin y

comprende desde pequeas empresas tradicionales de gestin familiar, caracterizadas

por una utilizacin intensiva de mano de obra, a grandes procesos industriales altamente

mecanizados basados en el empleo generalizado de capital. A pesar de la enorme

diversidad de las industrias alimenticias, los procesos de fabricacin pueden dividirse en

la manipulacin y el almacenamiento de materias primas, la extraccin, la elaboracin,

la conservacin y el envasado.

En los ltimos aos las empresas alimenticias han ido incrementando de una manera

constante la calidad de sus productos a travs de instrumentos de mejora de la gestin y

de la eficacia.

La presin de la competencia externa e interna y de los diferentes agentes econmicos

que confluyen en este sector requiere una respuesta permanente en profundizar en la

formacin de los trabajadores y en invertir en investigacin y desarrollo.

Los retos de la seguridad alimenticia, la relacin entre la alimentacin-salud, y las

nuevas de unos consumidores cada vez ms informados requieren una vigilancia


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constante de las empresas de alimentacin, que da a da ponen en los mercados miles

de productos.

La progresiva liberacin del comercio mundial y la globalizacin de la economa son

tambin nuevos desafos para industria alimenticia; aumentar el nivel de

internacionalizacin del sector, mediante la promocin exterior, los acuerdos

comerciales e intercambio de tecnologa, el respeto al medio ambiente y la inversin en

activos productivos, es una necesidad apremiante para sostener el dinamismo de las

empresas.

En definitiva, la industria alimenticia ha conseguido superar los obstculos del pasado,

ha sabido modernizarse y ha afrontado con fortaleza la apertura de fronteras, pero ha de

perseverar en este empeo para poder mantener e incrementar su presencia en un

mercado global.

Es por eso que personas vinculadas en el sector de la industria alimenticia, han confiado

en la produccin nacional para demostrar que son capaces de cubrir satisfactoriamente

stas necesidades con la utilizacin de materia prima, tecnologa y mano de obra local.

Se ha visto la gran necesidad que las pequeas productoras del pas implementen y

equipen su microempresa para el procesamiento y pelado del frjol, esto en su

comercializacin en los principales almacenes de alimentos del pas.


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1. OBJETIVOS

1.1 OBJETIVO GENERAL

Disear una Mquina Desgranadora de Frijol

1.2 OBJETIVOS ESPECFICOS

Disminuir el tiempo de desgranado del frijol

Reducir la manipulacin y esfuerzo humano en el proceso de desgranado.

Abaratar costes de produccin

Aplicar los conocimientos tericos y prcticos adquiridos en la Escuela de

Ingeniera Mecnica.

Estudiar, seleccionar y los componentes y sistemas necesarios para el correcto

funcionamiento de la mquina.

Alcanzar la capacidad de pelado de chochos hidratados de 50 [kg/h].

MARCO TERICO

Funcin y Forma de la Mquina.- La mquina consiste en dos rodillos cubierto de

pvc, es decir dos ejes girando con diferente sentido, con elementos de transmisin,

esta es por engranajes, ajustable en la distancia de separacin entre cada rodillo, segn

el tamao de la vaina, apoyadas en chumaceras que permitir el giro. El elastmero

permitir retener la cscara y solamente pasar el frjol, esto sin manipulacin manual

sobre el grano. Solamente transmitiendo la energa generada manualmente a los

elementos de transmisin.

Est mquina est diseado para que el usuario tenga la comodidad de pelar los

frjoles rpida y eficazmente. El sistema de produccin est diseado utilizando la

Ingeniera de Mtodos y Tiempos, para optimizar el tiempo, recursos y disminucin

de costos, y as, obtener un precio cmodo al mercado ecuatoriano.

Sus principales procesos son Mecanizado, Corte, Soldadura, Taladrado, Remachado

y Ensamblado.


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Fig. 1. Peladora de frjol

Fuente: Diseo en Solidworks 2010 Design System

Fig. 2. Mecanismo Interior Peladora de frjol

Fuente: Diseo en Solidworks 2010 Design System


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FENMENOS FSICOS

Al existir en el pas una gran variedad de frjoles, su tamao no es fijo por la cual se

necesitar de un estudio estadstico para determinar una dimensin promedio, cantidad

de frjoles por libra, densidad, as como tambin la fuerza de compresin y corte del

frjol.

DETERMINACIN DE LA FUERZA DE CORTE DEL FRJOL

La fuerza de corte necesaria se le determinar aplicando una fuerza al mecanismo

indicado en la figura 1, que simula la fuerza aplicada en los dedos, hasta conseguir el

desprendimiento de la cscara del frjol (la fuerza aplicada en el mecanismo puede ser

medida a travs de un dinammetro).1

Fig. 1. Mecanismo que determina la fuerza de corte

Fuente: SolidWorks

DETERMINACIN DE LA FUERZA DE COMPRESIN QUE EJERCEN LOS

RODILLOS SOBRE EL FRJOL

Para determinar la fuerza de compresin que ejercen los rodillos sobre el frjol se

utilizar el mecanismo diseado en Solidworks presentado a continuacin:

1 Esto se realizar construyendo el mecanismo y midiendo para el nmero de muestras que sera 80 la fuerza aplicada hasta desprender la cscara del frijol medida por el dinammetro.


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Fig. 1. Mecanismo que determina la fuerza de compresin

Fuente: SolidWorks

El cul utilizando un dinammetro, permitir cuantificar la fuerza que ejercen las placas

sobre el frjol. Se presionar la placa superior hasta alcanzar la abertura de 3 [mm] de

separacin de los rodillos.2

CARGAS EN LOS RODILLOS

La accin que se produce en los rodillos depende directamente de la resistencia a la

compresin y al corte que se producen entre la vaina del frjol y las superficies de los

rodillos en contacto.

El esfuerzo de corte [ ] del frjol es igual a;

A

V

Donde:

: Esfuerzo de corte [kgf/m2]

V : Fuerza de corte del frjol [kgf]

2 Esto se realizar construyendo el mecanismo y midiendo para el nmero de muestras que sera 80 la fuerza aplicada hasta que tenga una apertura de 5mm que es la separacin del rodillo medida por un dinammetro.


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A : rea transversal de frjol [m2]

El esfuerzo de compresin [ c ] es igual a:

A

Pc

: Esfuerzo de compresin [kgf/m2]

V : Fuerza de compresin de los rodillos sobre el frjol [kgf]

A : rea transversal de frjol [m2]

DETERMINACIN DE LA CANTIDAD DE FRJOL POR LIBRA

Para la determinar la cantidad de frjoles por libra se realizar mediante un anlisis

muestral, que obedece a la siguiente frmula:

qpZNd

qpZNn

**)1(*

***22

2

Donde:

n : Tamao muestral

N : Poblacin

Z : Desviacin 95% (1,96)

p : Informacin desconocida (50%)

q : )1( p

d : Estimacin

DETERMINACIN DE LA VELOCIDAD ANGULAR DEL RODILLO


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Para determinar la velocidad angular de los rodillos se proceder primero a calcular el

nmero de frjoles a lo largo de los rodillos de presin, mediante la siguiente expresin:

prom

rod

frjolL

LN

Donde:

frjolN : Nmero de frjoles a lo largo del rodillo [u]

rodL : Longitud del rodillo [mm]

promL : Longitud promedio de las medidas generales del frjol [mm]

Una vez determinados cuantos frjoles hay por fila, se determinar el nmero de frjoles

existentes en la zona de pelado, mediante la siguiente expresin:

chocho

rod

pfrjolP

PN

Donde:

pfrjolsN : Nmero de frjoles en el permetro del rodillo [u]

rodP : Permetro del rodillo [mm]

frjolP : Permetro promedio del frjol [mm]

As la cantidad de frjoles existentes en la zona de desgranado es el resultado de:

a) pfrjolesfrjolestotal NNN *

Tambin es necesario establecer, el flujo necesario de frjoles para cumplir con la

capacidad establecida, dicho flujo est definido por la siguiente expresin:

b) )(*)( libraporfrjoldeCantidadMquinaladeCapacidadC


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Por lo tanto la velocidad angular del rodillo motriz ser:

totalN

C

Igualando las ecuaciones (a) y (b), se obtiene que:

totalN

libraporfrjoldeCantidadMquinaladeCapacidad

)(*)(

Donde:

: Velocidad angular del rodillo motriz [ rpm ]

C : Flujo de frjoles, necesarios para cumplir con

min

frjol

la capacidad de pelado establecida

DETERMINACIN DE LA INERCIA DE LOS ELEMENTOS

La inercia de un cilindro macizo est dada por la siguiente ecuacin:

8

* 2dmI

Donde:

I : Inercia del cilindro macizo [kg-m2]

m : Masa del cilindro macizo [kg]

d : Dimetro del cilindro macizo [m]

La inercia de un cilindro hueco est dada por la siguiente ecuacin:

int228

ddm

I ext

Donde:


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I : Inercia del cilindro hueco [kg-m2]

m : Masa del cilindro hueco [kg]

extd : Dimetro exterior del cilindro hueco [m]

intd : Dimetro interior del cilindro hueco [m]

Para determinar el volumen de un cilindro hueco se emplea la siguiente ecuacin:

LddV ext *4

int22

Donde:

V : Volumen del cilindro hueco [m3]

L : Longitud del cilindro hueco [m]

extd : Dimetro exterior del cilindro hueco [m]

intd : Dimetro interior del cilindro hueco [m]

La masa est definida por:

Vm *

Donde:

I : Volumen del material [m3]

m : Masa del material [kg]

: Densidad del material [kg/m3]


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DISEO

DETERMINACIN DE LA CANTIDAD DE FRJOLES POR LIBRA

qpZNd

qpZNn

**)1(*

***22

2

Donde:

n : Tamao muestral

N : Poblacin

Z : Desviacin 95% (1,96)

p : Informacin desconocida (50%)

q : )1( p

d : Estimacin

Los datos a utilizar son los siguientes, se asume una poblacin de 100:

05,05,05,096,1100 dqpZN

805,0*5,0*96,1)1100(*05,0

5,0*5,0*96,1*10022

2

n

De acuerdo al proyecto del Procesamiento de Cereales y Granos Andinos, han obtenido

los siguientes datos de la cantidad de frjoles:


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Fig. 1. Grfica de la cantidad de frjoles por libra

Fuente: HILARES GERMAN,: Procesamiento de Cereales y Granos, Andinos., Pg. 10

Una vez determinado el tamao de la muestra se determina la media aritmtica de la

cantidad de frjoles, utilizando la siguiente expresin: 3

n

x

X

n

j

j

!

__

Donde:

__

X : La media aritmtica

jx : Cantidades de frjoles

n : Tamao muestral

43,61480

49154__X

Para la determinacin del error se emplear la siguiente expresin:

3 HILARES GERMAN,: Procesamiento de Cereales y Granos, Andinos., Pg. 10


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2/1__

2

1

)()1(

16745,0

Xxnn

n

j

j

][72,74,910)180(80

16745,0

2/1

2u

Una vez calculados tanto la media aritmtica, como el error producto del clculo, se

obtiene la cantidad de frjoles que hay en una libra.

][8614__

uX

DETERMINACIN DE LAS MEDIDAS GENERALES DEL FRJOL.

Las medidas generales del frjol se determinarn mediante un anlisis estadstico; el cual

contendr la determinacin del tamao de la muestra, la media aritmtica y el clculo

del error; mediante la utilizacin de las ecuaciones mencionadas anteriormente.

Fig. 1. Dimensiones generales del frjoles

Fuente: Fotografa

Donde:

l : Largo [m]

h : Ancho [m]


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e : Espesor [m]

Fig. 1. Mediciones del frjol

Fuente: Fotografa

Para determinar el tamao de la muestra se utiliza la ecuacin anteriormente

mencionada.

qpZNd

qpZNn

**)1(*

***22

2

05,05,05,096,1614 dqpZN

23754,2365,0*5,0*96,1)1614(*05,0

5,0*5,0*96,1*61422

2

n

a) Largo

b) Alto


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Una vez calculado el tamao de la muestra que es de 237 se utiliza la ecuacin de la

media aritmtica; se realiza el mismo clculo para todas las medidas generales del

frjol.4

][00631,0][31,6237

32,1494

][01478,0][78,14237

88,3502

][01179,0][79,11237

16,2794

__

__

__

arg

mmmX

mmmX

mmmX

ancho

alto

ol

Para el clculo del error en todas las medidas, se utiliza la misma ecuacin del error

para cada medida:

][038,0

][060,0

][061,0

)()1(

16745,0

arg

2/1__

2

1

mm

mm

mm

Xxnn

espesor

alto

ol

n

j

j

A continuacin se muestran los valores que obtuvo el Ing. Germn Hilares para una

libra de frjol.

4 Se tom de referencia del proyecto de Procesamiento de Cereales y Granos Andinos


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Fig. 1. Grfica de las medidas generales del frjol

Fuente: HILARES GERMAN: Procesamiento de Cereales y Granos, Andinos., Pg. 12

DETERMINACIN DE LA DENSIDAD DEL FRIJOL

Para determinar la densidad del frjol se considerar los valores de algunos componentes

slidos tabulados por Peleg (1983).

Tabla. 1. Densidades de algunos componentes slidos

COMPONENTES DENSIDAD

[kg/m3]

Fraccin

Masa para 1kg COMPONENTES

DENSIDAD

[kg/m3]

Fraccin

Masa para 1kg

Glucosa 1560 0,046 Grasa 900-950 0,0276

Sacarosa 1590 0,050 Sal 2160 0,031

Almidn 1500 0,5543 cido Ctrico 1330 0,044

Celulosa 1270-1610 0,0475 Agua 1000 0,1

Protena 1400 0,1396

Fuente: LEWIS M. J.; Propiedades Fsicas de los Alimentos y de los Sistemas de Procesado: Editorial

ACRIBIA S.A.: Zaragoza Espaa: Pgina 41.

En la teora, si la composicin del alimento es conocida, la densidad puede expresarse

mediante la siguiente expresin:


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n

nfr mmmm

...

1

3

31

2

2

1

1

Donde:

fr : Densidad del frjol [kg/m3]

nmm 1 : Fracciones individuales de los componentes

n 1 : Densidades de los componentes [kg/m3]

El clculo de la densidad del frjol se basar en la composicin qumica de sus

componentes y sus respectivas densidades,

1000

1,0

1330

044,0

2160

031,0

950

0275,0

1400

1396,0

1610

0475,0

1500

5543,0

1590

050,0

1500

046,0

1

fr

34

/40,135610*37,7

1mkgfr

CLCULO DEL REA TRANSVERSAL DE FRJOL

El rea transversal del frjol, por su geometra, es lo ms prxima posible a la geometra

de una elipse, por lo cual el rea transversal del frjol se la calcular utilizando la

siguiente expresin:

baA **

Donde:

A : rea [m2]

a : Longitud del eje mayor/2 [m]

b : Longitud del eje menor/2 [m


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Para el clculo del rea transversal del frjol se ha determinado que la longitud del eje

mayor corresponde a la medida de la altura y la del eje menor a la medida del largo, por

lo tanto:

][10*37,12

01478,0*

2

01179,0* 24 mA

DETERMINACIN DE LA FUERZA DE CORTE DEL FRJOL

Estimando la fuerza de corte necesaria para desprender la cscara del frjol sera:

][5,2 kgfV

DETERMINACIN DE LA FUERZA DE COMPRESIN QUE EJERCEN LOS

RODILLOS SOBRE EL FRJOL

Estimando la fuerza de compresin necesaria para alcanzar la abertura de 3mm de

separacin de los rodillos ser:

][5,4 kgfP

ESQUEMA DEL SISTEMA DE TRANSMISIN

En el siguiente esquema mostrado a continuacin, se realiz el diseo para que pueda

reducir el nmero de revoluciones del motor desde 865 rpm, hasta 160 rpm (se podr

ver el clculo ms adelante), por medio de bandas y poleas de aluminio, para minorar la

Inercia, el torque y la potencia requerida


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CARGAS EN LOS RODILLOS

El esfuerzo de corte [ ] del frjol es igual a;

A

V

]/[17,1824810*37,1

5,2 224

mkgfm

kgf

El esfuerzo de compresin [ c ] es igual a:

A

Pc

]/[71,3284610*37,1

5,4 224

mkgfm

kgfc

MOTOR

POLEA

CONDUCTORA

POLEA

CONDUCIDA

BANDA

ENGRANAJE

CONDUCTOR

ENGRANAJE

CONDUCIDO

EJES


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ESFUERZOS UNITARIOS DE COMPRESIN O NORMALES Y

TANGENCIALES O DE CORTE

El esfuerzo de compresin unitario se lo determinar de acuerdo a la siguiente

expresin:

)arctan(** uRq cc

]/[4,213

)22,0arctan(*03,0*71,32846

mkgfq

q

c

c

El esfuerzo unitario de corte se lo determinar mediante la siguiente expresin:

)arctan(** uRq

]/[55,118

)22,0arctan(*03,0*17,18248

mkgfq

q

DETERMINACIN DE LA VELOCIDAD ANGULAR DEL RODILLO

prom

rod

frjolesL

LN

][30

2

78,1479,11

400 uN frjoles

Una vez determinados cuantos frjoles hay por fila, se determinar el nmero de frjoles

existentes en la zona de pelado, mediante la siguiente expresin:

frjol

rod

pfrjolesP

PN

][47**2

30**2 uN pfrjoles

As la cantidad de frjol existentes en la zona de pelado es el resultado de:

c) pfrjolfrijolesstotal NNN *


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]/[1204*30 revfrjolN total

Tambin es necesario establecer, el flujo necesario de frjol para cumplir con la

capacidad establecida, dicho flujo est definido por la siguiente expresin:

d) )(*)( libraporfrjolesdeCantidadMquinaladeCapacidadC

min]/[3421622*min60

*2,2

*150 frjoleslb

frjolesh

kg

lb

h

kgC

Por lo tanto la velocidad angular del rodillo motriz ser:

totalN

C

Igualando las ecuaciones (a) y (b), se obtiene que:

totalN

libraporfrjolesdeCantidadMquinaladeCapacidad

)(*)(

]/[98,2min]/[5,28/120

min/3421sradrev

revfrjoles

frjoles

CLCULO DE LA POTENCIA DEL MOTOR

El clculo de la potencia del motor se lo determinar de acuerdo al siguiente

procedimiento:

La inercia de un cilindro macizo est dada por la siguiente ecuacin:

8

* 2dmI

La inercia de un cilindro hueco est dada por la siguiente ecuacin:

int228

ddm

I ext


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Para determinar el volumen de un cilindro hueco se emplea la siguiente ecuacin:

LddV ext *4

int22

La masa est definida por:

Vm *

Una vez que se ha definido los diferentes componentes para el sistema de transmisin,

se puede calcular la potencia necesaria para el pelado de chochos. Para esto se calcular

cada elemento de forma individual.

Rodillo Motriz y Rodillo Conducido

El rodillo motriz de la mquina peladora de frjol presenta los siguientes componentes:

Ejes de acero

Rodamientos

Rueda Motriz

Recubrimiento de Neopreno Nylon

Por cuanto, empleando las ecuaciones anteriores se determin los siguientes valores:

descritas en la tabla que se presenta a continuacin:

RODILLO MOTRIZ

Parte Longitud dext dint Densidad Volumen Masa Inercia

m m m kg/m^3 m^3 kg kgm^2

Eje 0,40 0,01905 0 7850 6,82E-04 5,36 2,43E-04

Rodamiento 1 0,008 0,047 0,03 7850 8,22E-06 6,46E-02 1,06E-05

Rodamiento 2 0,008 0,047 0,03 7850 8,22E-06 6,46E-02 1,06E-05

Rueda Motriz 0,03781 0,0762 0,027 7850 1,51E-04 1,18E+00 7,51E-04

Polea conducida 0,035 0,658 0,03 2700 1,19E-02 1,60E+00 8,66E-02

Neopreno Nylon 0,35 0,03462 0,03 940 8,21E-05 7,71E-02 2,88E-06

TOTAL 8,34 0,0876


FACULTAD DE MECNICA


En donde la inercia total es igual a la suma de la inercia de cada uno de elementos antes

mencionados, es decir:

][08760,0 2

1

mkgIIn

n

ntotal

Ya que el sistema parte desde el reposo 0ow , entonces la aceleracin angular es

igual a:

t

Donde:

: Aceleracin angular [rad/s2]

: Velocidad angular [rad/s]

t : Tiempo [s]

]/[94,11][25,0

]/[98,2 2srads

srad

La ecuacin para el clculo del torque es la siguiente:

*IT

Donde:

T : Torque [N-m]

I : Inercia del cuerpo [kg-m2]

: Aceleracin angular [rad/s2]

][05,1)94,11(*0876,0 mNT


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La expresin para determinar la potencia necesaria para poner en rotacin los elementos

mviles de la mquina es:

*TP

Donde:

P : Potencia [W]

T : Torque [N-m]

: Velocidad angular [rpm]

][13,398,2*05,1 WP

El motor a seleccionar debe cubrir la potencia requerida requeridaP para accionar los

elementos mviles de la mquina, adems de vencer las fuerzas de friccin de los

mismos.

SISTEMA DE TRANSMISIN

El sistema de transmisin de la mquina peladora de frjoles est conformado por los

siguientes elementos:

Eje Superior

Eje Inferior

Polea motriz

Polea conducida


FACULTAD DE MECNICA


Empleando nuevamente las ecuaciones anteriormente mencionadas, se obtiene la

siguiente tabla.

SISTEMA DE TRANSMISIN, EJE INTERMEDIO E INFERIOR

Parte Longitud dext dint Densidad Volumen Masa Inercia

m m m kg/m^3 m^3 kg kgm^2

Eje Superior 0,4 0,01905 0 7850 1,99E-04 1,57E+00 7,83E-05

Eje inferior 0,381 0,03 0 7850 2,69E-04 2,11E+00 2,38E-04

Polea motriz (63,5mm)

0,0528 0,0528 0,0428 2700 4,19E-04 5,65E-02 6,76E-06

Polea conducida (355,6mm)

0,3556 0,3556 0,3456 2700 1,55E-02 2,09E+00 1,65E-03

TOTAL 5,83 1,97E-03

En donde las inercias y las potencias son las siguientes:

Inercia I1 0,00165 kg-m^2

Velocidad w 300 rpm 31,4 rad/s

Aceleracin 125,6 rad/s^2

Torque T 0,20 N-m

Potencia P 6,28 W 8,41E-3 HP

Inercia I2 6,76E-06 kg-m^2


Aceleracin 376,99 rad/s^2

Torque T 0,00254 N-m

Potencia P 0,465 W 6,23E-4 HP

Ahora, para conocer la potencia necesaria para el desgranado de frjoles, se procede

primero a calcular la potencia real, la cul ser igual a 1,5 veces la potencia calculada; la

potencia calculada ser la sumatoria de la potencia de cada uno de los elementos que

intervienen en el sistema de desgranado, y la potencia de diseo a la cual se dar un

factor de seguridad de 1,5 para evitar de esta manera la probabilidad de falla en los

clculos.

Calculo de la Potencia de Diseo

Parmetro Abreviatura Frmula Resultado Unidad Resultado Unidad

Potencia Total Pt Pt = P1+P2+P3+P4 95 W 0,111 HP


FACULTAD DE MECNICA


Potencia Real Preal Preal = 1,5Pt 142,5 W 0,1665 HP

Potencia Diseo Pdis Pdis = 1,5Preal 213,75 W 0,24875 HP

Potencia de Diseo = 0,25 HP

SELECCIN DEL MOTOR:

Para una potencia de diseo se tiene los siguientes datos del motor:

P = 0,25 HP

N = 865 rpm

DISEO DEL SISTEMA DE TRANSMISIN POR BANDAS

Para la seleccin de la banda utilizaremos los conocimientos aprendidos durante el

programa de estudios de la materia Diseo de Mquinas II. En el esquema

anteriormente mencionado, se realizar la reduccin en una etapa, desde 865 a 300 rpm.

De acuerdo al clculo de potencia requerida, se seleccion un motor de 0,25HP,

monofsico de corriente alterna, con 865 rpm. Con este dato se realizar el diseo de

todo el sistema de transmisin. Para esto se realiz una hoja electrnica en Excel, por

pasos, y se presentan los resultados a continuacin:


FACULTAD DE MECNICA


Seleccin de la correa ms adecuada


FACULTAD DE MECNICA


Se obtiene una correa tipo A

Identificamos las poleas y correas a utilizar

Para una correa tipo A, el dimetro primitivo mnimo es de 63 mm

Relacin de transmisin

Se selecciona un dimetro de la polea motriz de 63,5 mm = 2,5 in, y de la polea conducida de

355,6 mm = 14 in.

Identificamos las correas y poleas a utilizar

Para i mayor que 3

Tomamos C = 350 mm

Identificamos las correas y poleas a utilizar

( ) ( ( )) ( )

( ) ( ( )) ( )


FACULTAD DE MECNICA


En la tabla escogemos las longitudes primitivas de las correas del perfil A

|

|

Signo (+) cuando LLn

Para la correa #51

|

|

|

|

Para la correa #55

|

|


FACULTAD DE MECNICA


|

|

Determinar el ngulo de contacto menor

(

) (

)

(

)

Determinar la potencia que transmite una rea P1 y el factor de correccin C2

En tablas la potencia que transmite con y

Tomamos dos valores e interpolamos

i 800 865 950

1.5 0.47 0.496 0.53

3 0.50 0.5217 0.55

5,4 0.548 0.5627 0.5820

INTERPOLANDO

P1= 0.5627 HP para un i = 5,4

Con el nmero de correa encontramos el factor de correccin C2


FACULTAD DE MECNICA


El valor de C2 para la correa #51 es C2 = 0.94

Clculo de la cantidad de correas necesarias

Interpolando tenemos un C3= 0.8837

i 800

133 0.87

137,13 0.8837

139 0.89

Nmero de correas:

( )( )( )

Clculo de la banda

Nmero de ciclos de flexin por segundo


FACULTAD DE MECNICA


( )

Perfil normal

Control de tensin esttica

Relacin de Tensiones

/2)Sen(

*f

eTc-T2

Tc-T1

( )

( )


FACULTAD DE MECNICA


( )

Torque

( )

( )

Potencia

( )

( )

Clculo de la durabilidad

(

) ( )


FACULTAD DE MECNICA


(

)

DISEO DEL SISTEMA DE TRANSMISIN POR ENGRANAJES

Esta alternativa de engranajes es una muy buena opcin

puesto que la eficiencia es muy alta, respecto a otro sistema

de transmisin, a continuacin se mostrar las tablas

diseadas en hoja electrnica.

DIMENSIONAMIENTO ENGRANAJE

ENGRANAJES RECTOS Nomenclatura Frmulas Pion Rueda

Nmero de revoluciones de entrada N 28,5

Nmero de revoluciones de salida n 28,5

Relacin de Transmisin i i=N/n i=z2/z1 1,00

Mdulo m m = d / z 0,125 0,125

N.- dientes (Recomendado 17-21 Motriz) z z = d / m 22,00 22

Angulo de presin 20,00 20,00

Paso p p = pi * d /z 0,39 0,39

Paso diametral P P = z1/dp(in) P = pi/p 8,0 8,0

Dimetro primitivo o de paso dp d = m * z 2,75 2,75

Dimetro exterior o de cabeza de dc = d + 2 m de = (z + 2) x m 3,00 3,00

Dimetro de interior o fondo di di = d - 2,5 m di= m (z -2,5) 2,44 2,44

Dimetro base db db = d Cos m * z * Cos 2,58 2,58

Altura de cabeza (Addendum) hc hc = m * 1 0,13 0,13

Altura de pie (Dedendum) hp hp = 1,25 m 0,16 0,16

Altura de diente (profundidad) hz hz = hc + hp hz = 2,25 m 0,28 0,28

Anchura de diente b b = k m 1,25 1,25

Distancia entre centros c c = (dc + dp)/2 m ((z1 + z2)/2) 2,75 2,75

Factor k k 8 o 10 9 o 10 10,00 10,00

Espesor del diente e e =(Pi * m) /2 e = p/2 0,20 0,20

Radio de circunferencia de base o pie rb rb = 1,25 x m 0,16 0,16


FACULTAD DE MECNICA


Aceros Recomendados

Acero Sy (Psi) Sut (Psi) HB dureza

1050 HR 49000 90000 111

1020 HR 30000 50000 104

1018 HR 32000 58000 106

1015 HR 27000 50000 101

Lim de Fluencia (Sy) Psi 49000

Res la tension (Sut) 90000

HB Dureza 111

Factor de Lewis Y

12 0,245

13 0,261

14 0,277

15 0,29

16 0,296

17 0,303

18 0,309

19 0,314

20 0,322

21 0,328

22 0,331

24 0,337

26 0,346

28 0,353

30 0,359

34 0,371

38 0,384

Lewis Y (Tablas AGME) 0,331

DISEO

Potencia de Entrada en el Sistema HP 0,4513 Hp

Velocidad en la lnea de paso V v =( pi*dp*n)/12 20,52 fpm

Carga Transmitida wt wt=33000HP/V 725,75 lb

Factor de Velocidad kv kv=1200/(1200+v) 0,983


FACULTAD DE MECNICA


Esfuerzo =Sy/n 12250,00 Psi

Ancho de Cara F F=(wt*P)/(kv**y) 1,46 pulg

Verificacin de la condicin

1,178097245 1,456377662 1,963495408

VERIFICACIN A FATIGA

Factor de acabado superficial ka 0,76 Se'=0,5Sut 45000 Psi

Factor de Tamao kb 1 Se=ka.kb.kc.kd.ke.kf.Se'

40800,942

Psi

Factor de Confiabilidad kc 0,897

Factor de Temperatura kd 1

Factor de Concentracin de Esfuerzos

ke 1

Factor de Esfuerzos diversos kf 1,33

pFp 53


FACULTAD DE MECNICA


FACTOR AGMA

Factor de Seguridad G nG nG=Se/ 3,331

Factor de Sobrecarga ko 1

Factor de Distribucin de Carga km 1,3

Factor de Seguridad n n=nG/(ko*km) 2,562068571 Resiste a Fatiga


FACULTAD DE MECNICA


DURABILIDAD DE LA SUPERFICIE

Factor Dinmico Cp Aceros 2300

Factor de Configuracin Geomtrica I I=(cos.sen)/2*mg/(mg+1) 0,093139145

Relacin de Transmisin mg

mg=Nc/Np 1

Factor de Velocidad Cv Cv=kv 0,98318868

Tension de Contacto H =-Cp*(wt/(CvF.dp.I))^0,5 -102313,376

FATIGA SUPERFICIAL


FACULTAD DE MECNICA


Factor de Vida CL 1,5

Factor de Confiabilidad CR 0,8

Factor de Dureza CH 1

Factor de Temperatura CT 1

Sc Sc Sc=(0,4HB-10) 34400

SH SH SH=(CL.CH)/(CT.CR)Sc 64500

TENSION PERMISIBLE

Tension permisible wtp

wtp=(SH^2.Cv.F.dp.I)/Cp^2

288,4294335

Coeficiente de Seguridad nG

nG nG=wtp/wt 2,5

Coeficiente de Seguridad n

n n=nG/(ko.km) 1,9 Resiste a fatiga Superficial

DETERMINACIN DE LAS FUERZAS Y MOMENTOS PRESENTES EN EL

EJE MOTRIZ

Para el clculo de las fuerzas en el rodillo (eje) motriz, se debe tomar en cuenta el

torque necesario para pelar los frijoles, adems de las fuerzas que son generadas por

cada uno de sus elementos, esfuerzo unitario de compresin y esfuerzo unitario de

corte.


FACULTAD DE MECNICA


Anlisis en el programa MD Solid

PLANO XY

RAy RBy

qT = 213,4 Kgf/m


FACULTAD DE MECNICA


PLANO XZ

Anlisis en el programa MDSolid

RAy RBy

qT = 118,55 Kgf/m


FACULTAD DE MECNICA


Los resultados obtenidos son:


FACULTAD DE MECNICA


Revisando los resultados tenemos que el momento resultante mximo se halla en el punto C; sin

embargo se realiza el anlisis en el punto B, ya que en ese punto existe el cambio de seccin.

Diseo esttico.

Si tomamos un material, que podramos conseguir fcilmente y de bajo costo en el mercado y

adecuado para la construccin de nuestro eje:

Acero AISI 1018 laminado en caliente

Propiedades:

El eje est sometido a flexin y torsin.

Coeficiente de seguridad = 3

Segn la norma ASTM se calcula el dimetro:

Tomamos un


FACULTAD DE MECNICA


Diseo Dinmico.

Utilizando el criterio de Von Mises para esfuerzos combinados en B

( ) ( )

( ) ( )


FACULTAD DE MECNICA


Para el lmite de fatiga tenemos:

Donde Se = 0.5 Sut

Sut = 621 Mpa

Partes que conforman el Rodillo

Alma del rodillo: Este es el eje en donde se soldarn las tapas laterales, estas a

su vez sern soldadas, al cilindro hueco

Tapas Laterales: Estas estn soldadas en el dimetro interior al alma del rodillo,

y en el dimetro externo al cilindro hueco.

Cilindro Hueco: Este es en el que est el recubrimiento de caucho.


FACULTAD DE MECNICA


DISEO DEL EJE O ALMA DEL RODILLO 1

Se tomar en cuenta tanto las cargas por los elementos de transmisin, pesos de los

elementos y adems el torque generado. A continuacin se detalla en una tabla los

clculos obtenidos:

Plano XY

Ry2 84,94 lbf

Ry1 19,32 lbf

Para Diagrama de Corte

x 0 15 25 31,5 38 pulg

V 19,32 -147,78 97,84 84,94 0 lbf

Para Diagrama de Momentos

x 0 15 25 31,5 38 pulg

Mf 0 289,8 -1188 -552,04 0 lbf.pulg


FACULTAD DE MECNICA


Plano ZX

Rz2 421,4 lbf

Rz1 191,49 lbf


x 0 15 25 31,5 38 pulg

V -191,49 -260,58 421,4 421,4 0 lbf

Diagrama de Momentos

x 0 15 25 31,5 38 pulg

Mf 0 -2872,4 -

5478 -2739,1 0 lbf.pulg

Momentos Resultates

-1400

-1200

-1000

-800

-600

-400

-200

0

200

400

0 15 25 31.5 38

Mo

me

nto

Fle

cto

r [lb

f.p

ulg

]

Distancia Eje X [pulg]

Diagrama Momentos Flector

-6000

-5000

-4000

-3000

-2000

-1000

0

0 15 25 31.5 38

Mo

me

nto

Fle

cto

r [lb

f.p

ulg

]




FACULTAD DE MECNICA


Momanto en Plano XY 1188 lbf.pulg

Momanto en Plano ZX 5478,2 lbf.pulg

Momento Mximo Resultante 5478,2 lbf.pulg

Calculo del Dimetro del Eje 2

Velocidad w 28,5 rpm 2,9845 rad/s

Potencia P 0,45125 HP 34,313 kgf.m/s

Momento Max Mmax 5478,2 lbf.pulg 980,35 kgf.cm

Torque T = P/w 11,497 kgf.m 0,115 kfg.cm

Coe. Seguridad n 2

Dimetro Eje 1 2,12 cm 0,083 pulg

SELECCIN DEL DIMETRO DEL EJE

Dimetro Eje 1 3 cm 0,118 pulg


RODILLO 2.

Para el rodillo 2, tendremos solamente el engranaje conducido, para esto ser realiz el clculo

con el siguiente esquema de fuerzas:


FACULTAD DE MECNICA


Para el clculo del sistema en los apoyos, se utiliza 0 oM y 0 yF

Plano XY

][97,222

9,1282,250

0

][75,40

15*5,8*9,122*82,250

0

1

21

2

2

lbfRy

RyRy

F

lbfRy

Ry

M

y

o


FACULTAD DE MECNICA


Plano ZX

][05,591

98,681

0

][93,90

15*2*98,681

0

1

21

2

2

lbfRy

RzRz

F

lbfRz

Rz

M

z

o

DISEO DEL EJE O ALMA DEL RODILLO 2



clculos obtenidos:

Plano XY

Ry2 40,75 lbf

Ry1 222,97 lbf


x 0 2 8,5 15 pulg

V 222,97 -27,85 -40,75 0 lbf


x 0 2 8,5 15 pulg

Mf 0 445,94 264,915 0 lbf.pulg


FACULTAD DE MECNICA


Plano ZX

Rz2 90,93 lbf

Rz1 591,05 lbf


x 0 2 8,5 15 pulg

V 591,05 -90,93 -90,93 0 lbf


x 0 2 8,5 15 pulg

Mf 0 1182,1 591,05 0 lbf.pulg

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

0 2 8.5 15

Mo

me

nto

Fle

cto

r [lb

f.p

ulg

]




FACULTAD DE MECNICA


Momentos Resultates

Momanto en Plano XY 445,94 lbf.pulg




Velocidad w 28,5 rpm 2,98451 rad/s




Coe. Seguridad n 2




0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 2 8.5 15

Mo

me

nto

Fle

cto

r [lb

f.p

ulg

]




FACULTAD DE MECNICA



EJE INTERMEDIO.

En el eje intermedio existen una polea mayor y una menor que transmiten potencias del

95% del la potencia nominal del motor. A continuacin se realiza el esquema y los

clculos:

Para el clculo del sistema en los apoyos, se utiliza 0 oM y 0 yF


FACULTAD DE MECNICA


Plano XY

][686,8

10,147359,81

0

][824,53

20*15*10,14715*310*59,81

0

1

21

2

2

lbfRy

RyRy

F

lbfRy

Ry

M

y

o

Plano ZX

][43,20

09,6901,19

0

][65,36

15*09,6925*10*01,12

0

1

21

2

2

lbfRy

RzRz

F

lbfRz

Rz

M

z

o

DISEO DEL EJE INTERMEDIO



clculos obtenidos:

Plano XY

Ry2 53,824 lbf

Ry1 8,686 lbf


x 0 10 15 25 pulg

V -8,686 -90,276 53,824 0 lbf


x 0 10 15 25 pulg

Mf 0 -86,86 -538,2 0 lbf.pulg


FACULTAD DE MECNICA


Plano ZX

Rz2 36,65 lbf

Rz1 20,43 lbf


x 0 10 15 25 pulg

V -20,43 -32,44 36,65 0 lbf


x 0 10 15 25 pulg

Mf 0 -204,3 -366,5 0 lbf.pulg

-600

-500

-400

-300

-200

-100

0

1 2 3 4

Mo

me

nto

Fle

cto

r [lb

f.p

ulg

]



-400

-350

-300

-250

-200

-150

-100

-50

0

0 10 15 25

Mo

me

nto

Fle

cto

r [lb

f.p

ulg

]




FACULTAD DE MECNICA


Momentos Resultates

Momanto en Plano XY 538,24 lbf.pulg



322

22

3

3

2

3

2

32

16

1616

TMSy

nd

TPn

SsySy

TMdn

Ssy

d

T

d

MMAX






Coe. Seguridad n 2





FACULTAD DE MECNICA


DISEO DEL PROCESO

DIAGRAMA DE FLUJO GENERAL

DESCRIPCIN DE PROCESOS

Para cada operacin se tomar en cuenta el cumplimiento de las normativa ASME

vigente, para las actividades de transporte, almacenamiento, operacin y distribucin

del producto terminado, de manera que los procesos que son llevados a cabo estn

dentro de los parmetros tcnicos tanto de trabajo como tambin los indicadores y

parmetros de seguridad que nos ayudarn al cuidado de la salud de los trabajadores y al

ambiente, garantizando adems, la eficiencia y productividad de la planta.

Disear

Dimensionar

Mecanizar

Cortar y Soldar

Trazar, Cortar, Taladrar y Remachar

Ensamblar

Almacenar

Transportar

Ejes y Engranajes

Tolva carga y descarga,

carcaza

Soporte


FACULTAD DE MECNICA


Para aquello utilizaremos la Simbologa ASME para el entendimiento indicado en cada

proceso descritas a continuacin:

DIAGRAMA DE PROCESOS GENERAL

Disear

Dimensionar

Llevar material al rea de mecanizado

Mecanizar engranajes y ejes

Ensamblar caucho a ejes (rodillos)

Almacenar previamente de engranajes y rodillos

Llevar material, tubos cuadrados al rea de soldadura

Cortar tubos cuadrados

Soldar tubos cuadrados para soporte

Almacenar previamente de soporte

Llevar material told al rea de doblado y corte

Trazar esquema para tolva y carcasa

Cortar esquemas tolva carga y descarga, y carcasa

SIMBOLOGA ASME

Operacin Inspeccin

Transporte Almacenamiento

Demora Inspeccin y Operacin

Almacenamiento Previo


FACULTAD DE MECNICA


Taladrar carcasa y tolva carga y descarga

Remachar tolva carga y descarga, y carcasa

Almacenar previamente de carcasa y tolva

Recibir accesorios (pernos, arandelas, resortes, chumaceras), piezas compradas

(manivela, polea)

Almacenar previamente los accesorios y piezas compradas

Llevar piezas almacenadas previamente al rea de ensamblaje

Ensamblar las partes y piezas de la mquina peladora

Inspeccin General

Embalar la mquina

Almacenar

Demora en el estibo de mquinas empacadas

Transporte a sitios de venta


FACULTAD DE MECNICA


DIAGRAMA DE PROCESOS, MTODOS Y TIEMPOS POR ELEMENTO DE

MQUINA

Nombre del Proceso Soporte Estructura Metlica Cdigo PEL01

Propietario del Proceso DS (Design System), Alexis Sola

N Smbolo Procedimiento Tiempo

[s]

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Cortar tubos cuadrados horizontales segn medidas (Ver Planos)

Verificar medidas, dentro de tolerancias establecidas

Cortar tubos cuadrados verticales segn medidas (Ver Planos)

Verificar medidas, dentro de tolerancias establecidas

Soldar partes cortadas (Por arco elctrico)

Demorar, por enfriamiento de partes soldadas

Sacar la escoria

Pintar soporte

Almacenar previamente soporte Estructural

600

200

550

200

900

300

150

400

300

Indicadores

Personal utilizado: 3 personas

Tiempo proceso: 3600 s = 60 min = 1 h

Desecho: Escoria, Retazo de Tubos


FACULTAD DE MECNICA


Equipo y Herramientas Utilizadas: Cortadora de Tubos, Soldadora de Arco Elctrico,

Punzn, Compresor, Pistola para pintado.

Material Utilizado: Tubo Cuadrado de (20 x 20 mm) x 6m

Consumos Adicionales: Electrodos 6011

Parmetros de seguridad

Es necesario la utilizacin de materiales de proteccin como:

Calzado de seguridad

Guantes de cuero

Cinturn antilumbago

Protector auditivo (orejeras tapones)

Mscara para soldadura

Tal como lo estipula el Reglamento de Seguridad e Higiene Industrial del IESS en el

Art. 87

Nombre del Proceso Tolva de Descarga - Carcasa Cdigo PEL02



FACULTAD DE MECNICA



[s]

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Adquirir material para tolva de descarga (told 1mm)

Trazar dibujo en tolva de descarga teniendo en cuenta la mejor

disposicin, para menor desperdicio, tanto soporte, descarga,

sujeciones laterales, separador y carcasa propiamente dicha

Inspeccionar Medidas antes del corte

Cortar trazos con cortadora de told

Punzonar los sitios en donde van a ir los agujeros

Taladrar agujeros segn dimetro

Doblar pestaas de elementos de tolva de descarga

Remachar uniones

Almacenar previamente

300

1800

500

1800

600

300

300

300

300

Indicadores


Tiempo proceso: 6200 s = 103,33 min = 1,72 h

Desecho: Retazo de Told

Equipo y Herramientas Utilizadas: Tijera para told, Punzn, Taladro Manual,

Dobladora.

Material Utilizado: Planchas de Told de 1mm de espesor de 2,44 x 1,22

Consumos Adicionales: Ninguno



Guantes de cuero


Cinturn antilumbago



Art. 87


FACULTAD DE MECNICA


Nombre del Proceso Placa Soporte - Carcasa Cdigo PEL03



[s]

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Adquirir material para placa soporte - carcasa (Platina 6mm)

Trazar dibujo en placa soporte teniendo en cuenta la mejor

disposicin.


Cortar trazos con cortadora de cortadora va y ven



Soldar Pestaas de placa soporte - carcasa

Trazar, Cortar y Doblar un tubo y soldar en placa soporte

izquierda


300

2400

400

2400

600

400

400

500

300

Indicadores



Desecho: Retazo de Platina

Equipo y Herramientas Utilizadas: Cortadora va y ven, Punzn, Taladro Manual,

Soldadora Arco Elctrico.


FACULTAD DE MECNICA


Material Utilizado: Platina 6x60mm x 6 m





Guantes de cuero

Cinturn antilumbago



Art. 87

Nombre del Proceso Ejes Cdigo PEL04



FACULTAD DE MECNICA



[s]

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

Adquirir material para ejes, se recomiendo AISI 1018, de

dimetro 3pulg.

Cortar con cortadora elctrica vaivn, longitudes de ejes

Trasladar al torno

Montar en el torno, con porta herramientas

Ajustar parmetros de corte

Mecanizar eje con medidas establecidas en el plano, con cuchilla

HSS

Trasladar a limadora

Montar en la Limadora


Mecanizar parte de seccin cuadrada del eje, segn medidas

Mecanizar chavetero

Inspeccionar medidas


300

600

200

200

100

2700

200

200

100

200

600

500

300

Indicadores



Desecho: Viruta

Equipo y Herramientas Utilizadas: Torno, Limadora, Cortadora vaivn, Cuchillas

HSS.

Material Utilizado: Eje de 3pulg AISI 1018 x 6m

Consumos Adicionales: Afila Cuchillas esmeril




Cinturn antilumbago



Art. 87


FACULTAD DE MECNICA


Nombre del Proceso Rueda Dentada Conductora Cdigo PEL05



[s]

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Adquirir material para engranajes, se recomiendo AISI 4340, de

dimetro 5pulg.

Cortar Longitud de engranaje

Trasladar al torno



Mecanizar engranaje con medidas establecidas en el plano, con

cuchilla HSS, refrentado, cilindrado interior, chavetero

Trasladar a fresadora

Montar en la fresadora


Mecanizar engranaje, con nmero de dientes establecido en plano

de construccin.



300

600

200

200

100

1500

200

200

100

1800

300

300


FACULTAD DE MECNICA


Indicadores



Desecho: Viruta

Equipo y Herramientas Utilizadas: Cortador vaivn elctrico, torno, fresadora, fresas y

cuchillas HSS

Material Utilizado: Ejes 4340 de dimetro 5 pulg.

Consumos Adicionales: Esmeril afila cuchillas




Cinturn antilumbago



Art. 87

Nombre del Proceso Rueda Dentada Conducida Cdigo PEL06



FACULTAD DE MECNICA



[s]

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Adquirir material para engranajes, se recomiendo AISI 4340, de

dimetro 3pulg.

Cortar Longitud de engranaje

Trasladar al torno



Mecanizar engranaje con medidas establecidas en el plano, con

cuchilla HSS, refrentado, cilindrado interior, chavetero

Trasladar a fresadora

Montar en la fresadora


Mecanizar engranaje, con nmero de dientes establecido en plano

de construccin.



300

600

200

200

100

1500

200

200

100

1500

300

300

Indicadores



Desecho: Viruta

Equipo y Herramientas Utilizadas: Cortador vaivn elctrico, torno, fresadora, fresas y

cuchillas HSS

Material Utilizado: Ejes 4340 de dimetro 3 pulg.

Consumos Adicionales: Esmeril afila cuchillas




Cinturn antilumbago



Art. 87


FACULTAD DE MECNICA


Nombre del Proceso Placa de Sujecin de Ejes Cdigo PEL07



[s]

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Adquirir material para placa sujecin de ejes (Platina)

Trazar dibujo de placa de sujecin teniendo en cuenta la mejor

disposicin.


Cortar trazos con cortadora de va y ven



Soldar pestaas de elementos de placa sujecin

Trazar, Cortar, Doblar tubos de sujecin


300

1200

400

1500

500

200

200

600

300


FACULTAD DE MECNICA


Indicadores



Desecho: Retazo de Platinas

Equipo y Herramientas Utilizadas: Cierra, Taladro Manual, Dobladora.

Material Utilizado: Platina 6x50mm x 6 m




Guantes de cuero


Cinturn antilumbago



Art. 87

Nombre del Proceso Carcasa Cdigo PEL08



FACULTAD DE MECNICA



[s]

1

2

3

4

5

6

7

8

Adquirir material para carcasa (told 1mm)

Trazar dibujo de carcasa teniendo en cuenta la mejor disposicin,

para menor desperdicio, tanto soporte, descarga, sujeciones

laterales, separador y carcasa propiamente dicha.





Doblar pestaas de carcaza


300

1500

400

1600

500

200

200

200

Indicadores





Dobladora.






Guantes de cuero

Cinturn antilumbago



Art. 87


FACULTAD DE MECNICA


Nombre del Proceso Tolva de Carga Cdigo PEL09



[s]

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Adquirir material para tolva de carga (told 1mm)

Trazar dibujo en tolva teniendo en cuenta la mejor disposicin,

para menor desperdicio, tanto soporte, descarga, sujeciones

laterales y separador





Doblar pestaas de elementos de tolva de carga

Remachar uniones


300

1700

400

1600

500

250

250

250

250

Indicadores





FACULTAD DE MECNICA



Dobladora.





Guantes de cuero


Cinturn antilumbago



Art. 87


FACULTAD DE MECNICA


ANLISIS DE TIEMPO Y MOVIMIENTOS (RESUMEN)

La fabricacin de la mquina manual Peladora de Chochos comprende, le dividimos en

tres secciones de tiempos.

La adquisicin de la materia prima se har con anticipacin de manera que siempre

haya elementos en stock para construir sin dificultad nuestra mquina.

El Diseo de la mquina se lo hace una sola vez, ya que el proceso se estandariza.

En lo concerniente a los dems procesos de produccin, se muestra la tabla y

grficos siguientes:

N Cdigo Nombre del Proceso Tiempo

(min)

1 PEL01 Construccin Soporte Estructura Metlica

60

2 PEL02 Construccin Tolva de Descarga -

Carcasa

103,33

3 PEL03 Construccin Placa Soporte - Carcasa 138,33

4 PEL04 Construccin Ejes 133,33

5 PEL05 Construccin Rueda Dentada Conductora 96,67

6 PEL06 Construccin Rueda Dentada Conducida 91,67

7 PEL07 Construccin Polea - Manivela 225

7.1 PEL07.1 Preparacin para la fundicin 60

7.2 PEL07.2 Fundicin 165

8 PEL08 Construccin Placa de Sujecin de Ejes 86,67

9 PEL09 Construccin Carcasa 81,67

10 PEL10 Construccin Tolva de Carga 91,67

11 PEL11 Ensamblaje y Control de Calidad 76,67


FACULTAD DE MECNICA


60

103.33

138.33 133.33

96.67 91.67

60

165

86.67 81.67 91.67

76.67

TIEMP VS PROCESO

5%

9%

12%

11% 8%

8% 5%

14%

7%

7% 8% 6%

TIEMPO % VS PROCESO Construccin Soporte Estructura Metlica Construccin Tolva de Descarga -CarcasaConstruccin Placa Soporte -CarcasaConstruccin Ejes

Construccin Rueda DentadaConductoraConstruccin Rueda DentadaConducidaPreparacin para la fundicin

Fundicin

Construccin Placa de Sujecin deEjesConstruccin Carcasa

Construccin Tolva de Carga

Ensamblaje Y Control de Calidad


FACULTAD DE MECNICA


DISTRIBUCIN DEL MATERIAL

Nombre del Proceso Soporte Estructura Metlica Cdigo PEL01


Se realiz la distribucin para obtener la menor prdida posible de material, por cuanto,

se describir a continuacin la longitud que se necesitar del tubo cuadrado para cada

soporte y por las 80 unidades producidas al mes.

Longitud por soporte Nmero de tubos por 80

1,85 m 25

Nombre del Proceso Tolva de Descarga - Carcasa Cdigo PEL02



se describir a continuacin el rea de cada pieza de la tolva de descarga y el nmero de

planchas que se necesitar para producir las 80 unidades.

Nombre de la

pieza

rea

rea de la Plancha

Nmero de

Planchas por 80

unidades

producidas

Descarga 185,8 x 152,7 mm

20768cm2

3,65

Soporte 384 x 203 mm

Sujecin Lateral 100 x 120 mm

Separador 150 x 95 mm

Total 1325,74 cm2


FACULTAD DE MECNICA


Nombre del Proceso Placa Soporte - Carcasa Cdigo PEL03



se describir a continuacin la longitud que se necesitar de platina para cada placa

soporte y por las 80 unidades producidas al mes.

Longitud por placa soporte Nmero de platinas por 80

0,85 m 12

Nombre del Proceso Ejes Cdigo PEL04



se describir a continuacin la longitud que se necesitar de eje macizo para cada rodillo

y por las 80 unidades producidas al mes.

Longitud por rodillo Nmero de ejes por 80

0,34 m 4,45

Nombre del Proceso Rueda Dentada Conductora Cdigo PEL05



se describir a continuacin la longitud que se necesitar de eje macizo para cada rueda

dentada conductora y por las 80 unidades producidas al mes.

Longitud por rueda dentada Nmero de ejes por 80

0,017m 0,14

Nombre del Proceso Rueda Dentada Conducida Cdigo PEL06



se describir a continuacin la longitud que se necesitar de eje macizo para cada rueda

dentada conductora y por las 80 unidades producidas al mes.

Longitud por rueda dentada Nmero de ejes por 80

0,017m 0,14


FACULTAD DE MECNICA


Nombre del Proceso Placa de Sujecin de Ejes Cdigo PEL07



se describir a continuacin la longitud que se necesitar de platina para cada placa de

sujecin de ejes y por las 80 unidades producidas al mes.

Longitud por placa sujecin ejes Nmero de platinas por 80

0,2 m 2,7

Nombre del Proceso Carcasa Cdigo PEL08



se describir a continuacin el rea de cada pieza de carcasa y el nmero de planchas

que se necesitar para producir las 80 unidades.

Nombre de la

pieza

rea

rea de la Plancha

Nmero de

Planchas por 80

unidades

producidas

Carcasa 730 x 615 mm 20768cm2

13,35

Total 4489,5 cm2

Nombre del Proceso Tolva de Carga Cdigo PEL09



se describir a continuacin el rea de cada pieza de tolva de carga y el nmero de

planchas que se necesitar para producir las 80 unidades.


FACULTAD DE MECNICA


Nombre de la

pieza

rea

rea de la Plancha

Nmero de

Planchas por 80

unidades

producidas

Tolva de Carga 585,6 x 535,6 mm 20768cm2

8,9

Total 3136,5 cm2


FACULTAD DE MECNICA


ANLISIS DE COSTOS

Para cuantificar los costos es necesario, hacer una descripcin de los rubro s tomados en

cuenta para la construccin e la mquina pelador a de chochos.

Costos de Materiales

Costos de Fabricacin

o Costos Mano de Obra

o Costos por Equipos

Costos de Diseo

COSTOS DE MATERIALES

Para determinar los costos de materiales, se dividirn a estos en dos grupos; el primer

grupo ser el de los materiales que requieren de transformacin para ser utilizados, estos

materiales de detallan a continuacin, adems se muestra, dimensiones (antes de set

utilizado), cantidad peso y costo total.

MATERIAL DIMENSIONES (mm) CANT. Costo Unitario

USD

COSTO TOTAL (USD)

_MECANISMO PELADOR

Placas de acero inoxidable 304 310x200; e=3 2 10,00 20,00

Tubo mecnico e=30; int=29x1600 1 10,00

Acero de transmisin UNSG 1018 (HR) 30x80 1 1,00

Rueda Dentada Recto z = 22, m=0,125 2 5,20 10,40

Rodamiento 6201 4 2,80 11,20

Rodamiento 6202 1 6,72 6,72

Perno Hexagonal, M10x50 1 0,17 0,17

Tornillos Reguladores, M8x40 4 0,56 2,24

Tuerca Hexagonal M10 1 0,22 0,22

Arandela Plana 10mm 1 0,06 0,06

Arandela de Presin, 10mm 1 0,06 0,06

Anillos de retencin internos DIN 472, 31x1,2 8 0,22 1,76

_TRANSMISIN

Banda Trapezoidal 3 5,60 16,80

Polea Ranurada 5 in 2 4,92 9,84

Polea Ranurada 26 in 2 16,85 33,70


FACULTAD DE MECNICA


Prisionero Allen M8x20 4 0,25 1,00

Perno Hexagonal M10x30 12 0,17 2,04


_ESTRUCTURA

Perfil en L laminado en caliente (ASTM 36) 20x20x650; e=3 1 5,00

Perfil en L laminado en caliente (ASTM 36) 30x30x6cm; e=3 2 6,00

Platina Lmainada en caliente ASTM 36 225x160; e=4 1 5,00

Chumaceras de 3/4 in 6 4,00 24,00

Perno Hexagonal, M8x16 4 0,17 0,68


Arandelas DIN 125; 8,4 4 0,06 0,24

Perno Hexagonal M10x20 4 0,17 0,68


Motor Elctrico Trifsico Jaula de Ardilla 220 V, 900rpm, 0.5HP 1 134,40 134,40

_TOLVA

(Acero Inoxidable 304; e = 1,5mm)

Tapa Lateral 260x260 2

Tapa Posterior 400x315 2

Apoyo Placa Soporte 35x140 2

Tapas para Limpieza 450x120 2

Bandeja Inferior 610x440 1

Plancha Utilizada 610x1220 1 280,00

TOTAL 587,61


FACULTAD DE MECNICA


COSTOS DE FABRICACIN

Para los costos de fabricacin, se toma en cuenta los precios por la utilizacin de la

mquina, as como; el precio por mano de obra empleada.

A continuacin se muestran los costos de mano de obra, y los costos por la utilizacin

de los equipos.

COSTO MANO DE OBRA Mano de Obra Tiempo

Apro. [h] Costos/hora Costo

Total

Seccn B

Soldador elctrico 8 2,04 16,32

Torno - Fresador 16 2,04 32,64

Seccin C

Ayudante Mecnico 25 1,93 48,25

Pintor 2 1,93 3,86

Vulcanizador 2 1,93 3,86

TOTAL 104,93

COSTOS POR EQUIPOS Equipo Tiempo

Apro. [h] Costos/hora Costo

Total

Torno 6 5,00 30

Fresadora 9 5,00 45

Esmeriladora 0,5 2,00 1

Amoladora 0,3 2,00 0,6

Soldadora Elctrica

8 5,00 40

Equipo de Pintado 2 4,00 8

Remachado 0,4 0,20 0,08

Taladro Pedestal 0,3 1,00 0,3

TOTAL 124,98


FACULTAD DE MECNICA


Por lo tanto los costos de Fabricacin ser igual a:

USDCF

ObradeManoCostosnFabricaciCostos

91,22993,10498,124

COSTOS DE DISEO

Para determinar los costos de diseo, generalmente se utiliza el 20% de los costos de

construccin de la mquina

USDCMCFDiseoCostos 504,163)61,58791,229(*2,0)(*2,0

COSTOS POR IMPREVISTOS O INDIRECTOS

Para los imprevistos que se puedan generar durante la construccin, se adiciona un 10

30% del costo total de la mquina construida.

Una vez, obtenidos los valore por cada uno de los rubros a considerar, se obtienen los

costos totales por la fabricacin de la mquina.

][12,1079)504,163`61,58791,229(1,1)(1,1

1,1

1,0

usdCDCFCMC

CC

CCCCC

TOTAL

DIRECTOSTOTAL

DIRECTOSDIRECTOSINDIRECTOSDIRECTOSTOTAL


FACULTAD DE MECNICA


ANEXOS

134734241 calculo desgranadora frijol

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