descripciÓn del proyecto

5/17/2018 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/descripcion-del-proyecto-55b07d55c1415 1/33

DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO

La ingeniería tiene como objetivo desarrollar tecnologías o mejoras de las mismas con elfin de satisfacer las necesidades de la humanidad y de mejorar la calidad de vida. Una delas necesidades prioritarias es la alimentación por lo que desde siempre se handesarrollado métodos y aparatos que ayuden a tratar los alimentos que entrega lanaturaleza, sin embargo las exigencias de productividad y de tiempo de la actualidadobligan a que el desarrollo de aparatos y máquinas se haga de tal manera que el usuariodeba realizar un mínimo esfuerzo y que el proceso sea lo más automático posible.

Teniendo en cuenta lo anterior se propone el diseño de un aparato que sea capaz derecibir naranjas enteras, extraer de ellas su pulpa y entregarla fría al usuario, este sistemaademás debe tener en cuenta los problemas ambientales actuales por lo que se buscaque su desarrollo esté encaminado a la reducción del consumo de energías no renovablesy que sea capaz de operar alternativamente entre la energía eléctrica y adicionalmenteteniendo como fuente energética la luz solar.

El diseño es ambicioso en cuanto que se desea que la única actividad del usuario sea lade introducir las naranjas a las que les desea extraer el jugo, después de este proceso yde ser accionada, la máquina debe funcionar de manera independiente sin ningún tipo deintervención del usuario, al final se debe entregar el zumo de la naranja a una temperaturaque sea agradable al usuario.

Se debe considerar que después del proceso se obtendrán desechos como la cascara dela naranja y las semillas las que deben ser separadas del jugo para posteriormente serdesechadas por el usuario.

Para cada una de las actividades descritas anteriormente se presentan en el desarrollo de

este proyecto una serie de alternativas que, teniendo en cuenta las especificaciones delcliente y los criterios ingenieriles, serán puestas en consideración con el fin de seleccionarlas opciones que cumplan de manera eficiente con lo requerido y deseado. Para eldesarrollo de estas especificaciones se realiza un estudio de los equipos que seencuentran en el mercado, así como de las tecnologías que se han desarrollado enrelación con la extracción de pulpa de frutas cítricas, refrigeración de líquidos y conversiónde energía solar.

Se debe considerar que el dispositivo va dirigido a establecimientos en los que seexpenda el jugo de naranja listo para consumir, es decir este sistema se diseña teniendoen cuenta las necesidades de aquellos que obtienen el jugo de la naranja y lo expendende manera casi que inmediata, por lo que el sistema podría ser utilizado ensupermercados, puestos de ventas de jugos, restaurantes, bares e incluso en hogares enlos que se disponga del espacio necesario para operar un sistema con dimensionesmayores a las de un exprimidor de naranjas de los que comúnmente se encuentran en loshogares.



ESTADO DEL ARTE Y DE LA TÉCNICA

La naranja es una fruta de uso común que por su aporte vitamínico hace parte de la dietaalimenticia de los humanos. Su uso es universal y muy común, e estima que para el año2008 la producción de esta fruta estaba en 68.5 Millones de toneladas [1]. El jugo denaranja es tan común como las naranjas mismas, por lo que es necesario extraer la pulpade la fruta. El método de extracción consiste básicamente en cortar la naranja yposteriormente exprimirla, sin embrago estas actividades se pueden realizar de diferentesformas y con diferentes instrumentos, que incluyen extractores manuales (mecánicos oeléctricos) y extractores automáticos. Estos últimos son los de interés para este estudio.

El primer extractor de jugos de naranjas automático se comercializó en 1945 y erautilizado en hoteles y restaurantes [2], posteriormente su uso comenzó a intensificarse enlos supermercados y en puestos de ventas especializados en jugos ubicados en parquesy en aceras.

El mecanismo de corte más común es por medio de una hoja de acero afilada a través dela cual se hace pasar la naranja, en los extractores automáticos, a diferencia de losmanuales, el corte se puede hacer sin tener en cuenta la posición de la naranja. Posterioral corte la naranja es pasada por un sistema en el cual es presionado para extraer lamayor cantidad de jugo posible, este sistema puede ser de diferentes tipos y algunos deellos se encuentran resumidos en la Tabla xx, donde están algunas de las patentes deeste tipo de sistemas.

Por otro lado, normalmente el jugo de naranja se consume frío por lo que se refrigera enlos hogares y diferentes lugares en los que se expende, sin embargo típicamente se haceuso de un refrigerador externo al aparato de extracción o bien se añade hielo para

disminuir la temperatura. Sin embargo es posible incorporar sistemas de refrigeración alos dispensadores que se ubican en los aparatos de extracción.



ASPECTOS TÉCNICOS Y LEGALES

A continuación se presenta el listado normas nacionales e internacionales que deben serconsideradas en aspectos técnicos.

NTC 1736 NTC 2775 NTC 4405 ASTM E722 Guía de Buenas Prácticas para el Sector de Alimentos de Colombia.

A continuación se presenta el listado normas nacionales e internacionales que deben sercumplidos legalmente.

Ley 697 de 2001 de Colombia Decreto 3075 de 19987 de Colombia Norma Celdas y Baterías Secundarias para Sistemas de Energía Solar Resolución 1652 de 2007 Resolución No. 8321 del 4 de Agosto de 1983 Resolución 001792 de Mayo 3 de 1990 Decreto 948 de 1995



ESPECIFICACIONES

Para el desarrollo adecuado del proyecto que se presenta es necesario partir de lasnecesidades y requerimientos que tiene el consumidor final de este tipo de equipos. Sinembargo los diseñadores deben establecer una serie de requerimientos que tienen encuenta consideraciones técnicas y legales, de tal forma que el producto final seaelaborado bajo estándares y regulaciones establecidas y por ende sea posible que elproducto sea avalado por los organismos de control respectivos. Identificación de losconsumidores

Inicialmente se debe establecer que los clientes serán aquellas personas que hacen usode los exprimidores de naranja para la venta del jugo en establecimientos diseñados paratal labor, estos establecimientos incluyen restaurantes, quioscos ubicados en parques,puntos de venta ambulantes, puntos de venta ubicados en las aceras, tiendas, fruteras,panaderías, etc.

Evaluación inicial de la Competencia

Actualmente existen diferentes tipos de extractores de jugo de naranja en el mercado,algunos con entrada de energía mecánica y otros con entrada de energía eléctrica. En elámbito nacional por facilidades de costos los modelos más utilizados son de entrada tipomecánica. Recientemente se están utilizando, especialmente en supermercados,extractores eléctricos de tipo automático, sin embargo el costo de estos últimos es másalto lo que dificulta que algunos usuarios tengan acceso a ellos.

De esta manera la competencia para el dispositivo que se proyecta diseñar está divididaen dos grupos y debe tener en cuenta características de ambos:

Extractores manuales:

Son generalmente de bajo costo, de fácil adquisición, tienen facilidades de limpieza, estándiseñados regularmente en acero inoxidable, son compactos, fáciles de transportar, elusuario entrega la energía de entrada a través del accionamiento de una palanca, tienenaltas probabilidades de derrames del jugo, no separan las semillas, las naranjas debenser cortadas a la mitad y deben ser suministradas de a mitades al aparato de extracción,además el jugo debe ser colado y se debe refrigerar posteriormente.



Ilustración 1. Exprimidor manual de naranjas.

Domésticamente se usa un tipo de extractor tiene un motor que se acciona al presionar lanaranja sobre el extractor, tienen sistemas de separación de las semillas, las naranjasdeben ser cortadas a la mitad para poder ser usado, el jugo debe ser refrigeradoposteriormente. Para estos extractores existen múltiples marcas de electrodomésticosreconocidas en el mercado.

Ilustración 2. Extractor manual de jugo de naranjas con motor.

Extractores Automáticos:

Dispositivos en los que la entrada de energía es eléctrica, las naranjas se adicionan en unrecipiente sin necesidad de ser cortadas y el jugo sale colado. La única función delusuario es suministrar las naranjas, ya que el sistema separa las semillas y las cascarasdel jugo, comúnmente tienen dispensadores y presentan una alta producción



Ilustración 3. Extractor automático de zumo de naranjas.

De acuerdo con lo anterior las especificaciones para este proyecto se enmarcaran en lossiguientes conceptos/categorías:



Función Apariencia Capacidad Costo Materiales y Equipos Dimensiones Peso Control Seguridad y Ergonomía Mantenimiento Vida útil Demanda de Energía



A partir de las categorías anteriores se presentan en la Tabla xx las especificaciones apartir de los requerimientos y/o deseo del cliente y del grupo de diseñadores.

Tabla 1. Listado de especificaciones por concepto.

Empresa Cliente: Producto: ExtractorJugo de Naranja

Fecha Inicial: 04/08/2010

Empresa de Ingeniería:Ultima Revisión:

Página: 1/1ESPECIFICACIONES

Concepto Propone R/D Descripción

Función

C R Extracción del jugo de la naranja automáticamente

C RSeparador de la semillas y la cascara de la naranja

del jugoC R Refrigeración del jugo extraídoC R Fácil carga de naranjas

Apariencia C D Diseño agradable visualmente

Capacidad

I R Capacidad para procesar mínimo 15 naranjas porminuto

C D Máxima extracciónC R Mecanismo capaz de recibir naranjas enteras y

suministrarlas al sistema de extracción.I R Capacidad para refrigerar 2L/hr

Costo

C R Bajo costo de adquisición

I D Bajo costo de mantenimiento

C R Bajo costo de operación

Materiales yEquipos

I R Materiales resistentes a la corrosión (ambienteshúmedos)

I R Materiales no tóxicos

C D Materiales de fácil limpieza

Dimensiones

I R Altura 1.5m máximoI R Ancho 1.5m máximoI R Largo 1.5m máximoC D Diseño compacto

Peso C R Ligero

Control C R Sistema de regulación de cantidad de jugodispensado

Seguridad yErgonomía

C R Alta seguridad para el operario

I R Minimizar los ruidos

I D Botón de detención manual de emergencia

I D Fácil operación

Mantenimiento

C D Fácil limpieza

I D Fácil acceso a piezas para mantenimientoI D Fácil ensamble y desensamble

Vida Útil I R 10 años de vida útil para los componentesestructurales

Demanda deenergía

I D Optimización del consumo energético

I R Capacidad de funcionamiento con energía solar

Propone: C= Cliente I= ingeniería



R/D: R= Requerimiento; MR= Modificación Requerimiento; NR= Nuevo Requerimiento; D= Deseo

Después de establecer las especificaciones iniciales para el producto a desarrollar, sedebe generar un orden de prioridades con el fin de enfocar el desarrollo del productoprocurando cumplir con cada una de las especificaciones pero brindando especialimportancia a aquellas con mayor peso para el correcto funcionamiento, desempeño yentrada al mercado del producto.

Para tal fin se establece la siguiente escala de calificación.

Tabla 2. Escala de calificación para comparar funciones.

De acuerdo con esta escala a continuación se presentan las relaciones entre lasespecificaciones, de tal manera que se establecen sus importancias relativas y globales.

ESCALA

1 IGUAL IMPORTANTE

≥5 MAS IMPORTANTE

10 MUCHO MÁS IMPORTANTE

≤0,2 MENOS IMPORTANTE

≤0,1 MUCHO MENOS IMPORTANTE



Tabla 3. Comparación por pares de necesidad.

Especifica

cionesFunción Apariencia Capacidad Costo

Materiales y

Equipos

Dimensio

nesPeso Control

Seguridad y

Ergonomía

Manteni

miento

Vida

Útil

Demanda

de EnergíaTotal

Importancia

Relativa

Función 1 10 8 7 7 8 8 9 6 6 8 8 86 20,38%

Apariencia 0,1 1 0,1 0,2 0,1 0,1 0,1 0,2 0,1 0,1 0,1 0,1 2,3 0,55%

Capacidad 0,125 10 1 7 3 1 2 5 7 3 6 5 50,13 11,88%

Costo 0,1429 5 0,142857 1 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 2 0,2 9,686 2,30%

Materialesy Equipos

0,1429 10 0,333333 5 1 3 3 6 6 5 7 5 51,48 12,20%

Dimension

es0,125 10 1 5 0,3333333 1 3 7 7 6 6 5 51,46 12,20%

Peso 0,125 10 0,5 5 0 ,3333333 0,33333 1 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 18,29 4,34%

Control 0,1111 5 0,2 5 0,1666667 0,14286 5 1 0,2 0,2 0,2 5 22,22 5,27%

Seguridad

y

Ergonomía

0,1667 10 0,142857 5 0,1666667 0,14286 5 5 1 5 6 6 43,62 10,34%

Mantenimi

ento0,1667 10 0,333333 5 0,2 0,16667 5 5 0,2 1 5 3 35,07 8,31%

Vida Útil 0,125 10 0,166667 0,5 0,1428571 0,16667 5 5 0,16666667 0,2 1 0,15 22,62 5,36%

Demanda

de Energía0,125 10 0,2 5 0,2 0,2 5 0,2 0,16666667 0,33333 6,667 1 29,09 6,89%

422 100,00%Total



Tabla 4. Comparación por pares para la función.

Función

Extracción del jugo

de la naranja

automáticamente

Separador de la

semillas y la

cascara de la

naranja del jugo

Refrigeración

del jugo

extraído

Fácil

carga de

naranjas

TotalImportancia

Relativa

Importanci

a Global

Extracción del jugo

de la naranja

automáticamente

1 3 4 6 14 45,68% 9,31%

Separador de la

semillas y la

cascara de la

naranja del jugo

0,333333333 1 2 5 8 ,333 27,19% 5,54%

Refrigeración del

jugo extraído0,25 0,5 1 5 6,75 22,02% 4,49%

Fácil carga de

naranjas0,166666667 0,2 0,2 1 1,567 5,11% 1,04%

30,65

Tabla 5. Comparación por pares para la apariencia.

AparienciaDiseño agradable

visualmente Total ImportanciaRelativa

ImportanciaGlobal

Diseño agradablevisualmente 1 1 100,00% 0,55%

1

Tabla 6. Comparación por pares para la capacidad.

Capacidad

Capacidad

para

procesar 10

naranjas por

minuto

Máxima

extracción

Mecanismo capaz

de recibir naranjas

enteras y

suministrarlas al

sistema de

extracción.

Capacidad

para

refrigerar

2L/hr

TotalImportancia

Relativa

Importancia

Global

Capacidad para

procesar 10

naranjas por

minuto

1 0,2 0,2 2 3,4 12,17% 1,45%

Máxima extracción 5 1 3 5 14 50,12% 5,95%

Mecanismo capaz

de recibir naranjas

enteras y

suministrarlas al

sistema de

extracción.

5 0,333333333 1 2 8,333333333 29,83% 3,54%

Capacidad para

refrigerar 2L/hr0,5 0,2 0,5 1 2,2 7,88% 0,94%

27,93333333



Tabla 7. Comparación por pares para el costo.

CostoBajo costo de

adquisición

Bajo costo

de

mantenimien

to

Bajo costo

de operaciónTotal

Importancia

Relativa

Importancia

Global

Bajo costo de

adquisición1 3 2 6 42,76% 0,98%

Bajo costo de

mantenimiento0,333333333 1 0,2 1,53333333 10,93% 0,25%

Bajo costo de

operación0,5 5 1 6,5 46,32% 1,06%

14,0333333

Tabla 8. Comparación por pares para los materiales y equipos.

Materiales

y Equipos

Materiales

resistentes a

la corrosión(ambientes

húmedos)

Materialesno tóxicos

Materiales

de fácillimpieza

Total ImportanciaRelativa ImportanciaGlobal

Materiales

resistentes a

la corrosión

(ambientes

húmedos)

1 1 3 5 36,95% 4,51%

Materiales

no tóxicos1 1 5 7 51,72% 6,31%

Materiales

de fácil

limpieza

0,333333333 0,2 1 1,53333 11,33% 1,38%

13,5333

Tabla 9. Comparación por pares para las dimensiones.

Dimensione

s

Altura 1.5m

máximo

Ancho 1.5m

máximo

Largo 1.5m

máximo

Diseño

compactoTotal

Importancia

Relativa

Importancia

Global

Altura 1.5m

máximo1 1 1 3 6 30,00% 3,66%

Ancho 1.5m

máximo1 1 1 3 6 30,00% 3,66%

Largo 1.5m

máximo1 1 1 3 6 30,00% 3,66%

Diseñocompacto 0,33333333 0,33333333 0,33333333 1 2 10,00% 1,22%

20

Tabla 10. Comparación por pares para el peso.

Peso Ligero TotalImportancia

Relativa

Importancia

Global

Ligero 1 1 100,00% 4,34%

1



Tabla 11. Comparación por pares para el control.

ControlSistema de regulación de

cantidad de jugo dispensadoTotal

Importancia

Relativa

Importancia

Global

Sistema de regulación decantidad de jugo dispensado

1 1 100,00% 5,27%

1

Tabla 12. Comparación por pares para La Ergonomía y seguridad

Seguridad y

Ergonomía

Alta

seguridad

para el

operario

Minimizar

los ruidos

Botón de

detención

manual de

emergencia

Fácil

operaciónTotal

Importancia

Relativa

Importancia

Global

Alta

seguridad

para el

operario

1 5 7 2 15 41,22% 4,26%

Minimizar

los ruidos0,2 1 7 0,2 8,4 23,09% 2,39%

Botón de

detención

manual de

emergencia

0,14285714 0,14285714 1 0,2 1,48571429 4,08% 0,42%

Fácil

operación0,5 5 5 1 11,5 31,61% 3,27%

36,3857143

Tabla 13. Comparación por pares para el Mantenimiento

MantenimientoFácil

limpieza

Fácil acceso a

piezas para

mantenimiento

Fácil ensamble

y desensambleTotal

Importancia

Relativa

Importancia

Global

Fácil limpieza 1 2 5 8 50,31% 4,18%

Fácil acceso a

piezas para

mantenimiento

0,5 1 0,2 1,7 10,69% 0,89%

Fácil ensamble y

desensamble0,2 5 1 6,2 38,99% 3,24%

15,9

Tabla 14. Comparación por pares para la Vida Útil

Vida útil

10 años de vida

útil para los

componentes

estructurales

TotalImportancia

Relativa

Importancia

Global

10 años de vida

útil para los

componentes

estructurales

1 1 1 5,36%

1



Tabla 15. Comparación por pares para la Demanda de Energía

Demanda de

Energía

Optimización del

consumo

energético

Capacidad de

funcionamiento

con energía

solar

TotalImportancia

Relativa

Importancia

Global

Optimización del

consumo energético1 3 4 75,00% 5,17%

Capacidad de

funcionamiento con

energía solar

0,333333333 1 1,333333333 25,00% 1,72%

5,333333333

De acuerdo con el análisis realizado para establecer la importancia global de cada una delas especificaciones, es posible decir ahora que la especificación más importante es quela extracción del jugo se haga de manera automática, además es importante que losmateriales no sean tóxicos (que no generen residuos tóxicos ni contaminantes al estar encontacto con el jugo), que se obtenga la máxima extracción del jugo, que la vida útil sea la

establecida y que se optimice el consumo de energía. A continuación se presenta elranking de las especificaciones con el fin de establecer objetivos claros para la generaciónde las alternativas y por ende que el diseño sea el más adecuado.

Tabla 16. Listado de especificaciones con importancia global.

Especificación Importancia Global

1Extracción del jugo de la naranja

automáticamente 9,31%

2 Materiales no tóxicos 6,31%

3 Máxima extracción 5,95%

4Separador de la semillas y la cascara de la

naranja del jugo5,54%

510 años de vida útil para los componentes

estructurales5,36%

6Sistema de regulación de cantidad de jugo

dispensado5,27%

7 Optimización del consumo energético 5,17%

8Materiales resistentes a la corrosión (ambientes

húmedos)4,51%

9 Refrigeración del jugo extraído 4,49%

10 Ligero 4,34%

11 Alta seguridad para el operario 4,26%

12 Fácil limpieza 4,18%13 Altura 1.5m máximo 3,66%

14 Ancho 1.5m máximo 3,66%

15 Largo 1.5m máximo 3,66%

16Mecanismo capaz de recibir naranjas enteras y

suministrarlas al sistema de extracción. 3,54%

17 Fácil operación 3,27%

18 Fácil ensamble y desensamble 3,24%



19 Minimizar los ruidos 2,39%

20 Capacidad de funcionamiento con energía solar 1,72%

21 Capacidad para procesar 10 naranjas por minuto 1,45%

22 Materiales de fácil limpieza 1,38%

23 Diseño compacto 1,22%

24 Bajo costo de operación 1,06%

25 Fácil carga de naranjas 1,04%

26 Bajo costo de adquisición 0,98%

27 Capacidad para refrigerar 2L/hr 0,94%

28 Fácil acceso a piezas para mantenimiento 0,89%

29 Diseño agradable visualmente 0,55%

30 Botón de detención manual de emergencia 0,42%

31 Bajo costo de mantenimiento 0,25%



DISEÑO CONCEPTUAL

Durante esta fase del diseño se presentarán las alternativas para cada una de lasfunciones que debe cumplir el sistema que se está diseñando. En primer lugar semostrarán exactamente cuáles serán las actividades y los procesos que desarrollará lamáquina, para cada función se presentan una serie de opciones que más adelante seránevaluadas teniendo en cuenta consideraciones ingenieriles, de costos y de producción,con lo que se llegarán a obtener las alternativas que se considerarán para llegar a lasolución final de la problemática planteada.

En primer lugar teniendo en cuenta los requerimientos del cliente y la problemática en sí,se desarrolla un diagrama de la función general del sistema. En este diagrama semuestran las entradas generales del sistema, que para el caso en cuestión son lasnaranjas las cuales deben pasar por un proceso de limpieza que anterior que deberealizado por el usuario y que no se encuentra contemplado en el funcionamiento de lamáquina.

La segunda entrada del sistema es la energía; previamente el usuario debedefinir/seleccionar que fuente de energía utilizará (solar o eléctrica), posterior a estaselección se debe hacer la transformación debida para obtener como resultado la energíapara la máquina en las condiciones y cantidades debidas.

A partir de estas dos entradas al sistema se desarrollan el resto de actividades quebásicamente se concentran en el transporte en las diferentes etapas del proceso, en elcorte de las naranjas y la separación y almacenamiento de los productos y residuos.

A continuación se presentan los diagramas del sistema con el fin de conocer cuáles seránlos subsistemas en los que será necesario trabajar para obtener como resultado final un

producto óptimo, seguro y eficaz.



Los subsistemas en los que se debe trabajar y las posibles soluciones y opciones paracada uno de ellos son las siguientes:

Almacenar Naranjas: El propósito de esta función es almacenar una cantidadsuficiente de naranjas que deben ser ingresadas al usuario, este compartimiento

de almacenaje debe ser capaz de soportar un peso específico, debe propiciar lacaída de las naranjas al sistema de transporte y debe asegurar que no existaatoramiento. Las alternativas propuestas son:

Transportar: El transporte se basa principalmente en llevar las naranjas de la zonade almacenamiento a la de corte, posteriormente las naranjas cortadas a la zonadonde se exprime, mas adelante las mitades de las naranjas cortadas yexprimidas a una zona de almacenaje. Las alternativas propuestas son:

Cortar: Esta función pretende básicamente cortar las naranjas en mitades con elfin de que puedan ser exprimidas. Las alternativas propuestas son:

Exprimir: En esta función se debe extraer el jugo de las naranjas cortadas. Lasalternativas propuestas son:

Separar: En esta función se pretende separar el jugo de las naranjas de lascascaras sobrantes, básicamente se debe trasladar las cascaras a la zona detransporte para almacenaje y el jugo de las naranjas a la zona de filtrado.

Almacenar Cascara: El almacenamiento de las cascaras pretende mantener lascondiciones de orden y aseo en las instalaciones en las que se realice el trabajode la máquina, por lo que los residuos de la producción se almacenaran demanera que se evite la contaminación del jugo extraído, que se evite la formaciónde olores debido a la descomposición de las cascaras, que sea fácil retirar estosdesecho para su deposición final en los sistemas de almacenamiento y recolecciónde basuras y que se evite la atracción de insectos como abejas y moscas.

Almacenar Semillas: El almacenamiento de las semillas puede realizarse en elmismo recipiente de la cascara de las naranjas y básicamente contempla lasmismas condiciones que la función anterior.

Filtrar: Esta función pretende que el jugo no quede con rastros de semillas con elfin de evitar taponamientos en las posteriores fases del proceso y además decumplir con condiciones de satisfacción del cliente final. En esta función se debeasegurar que hasta las semillas más pequeñas existentes en el zumo seanretiradas, se debe tener en cuenta que en esta fase se pueden presentartaponamientos y que el filtro debe ser limpiado con regularidad.

Almacenar zumo filtrado: Este almacenamiento se realiza con el fin de garantizar

que el jugo se pueda entregar frio al consumidor final además de permitir tener unremanente de jugo. Refrigerar: En esta función el jugo ya filtrado se refrigera hasta una temperatura

que sea agradable al gusto de las personas, no es necesario que la temperaturapueda ser seleccionada, solo que esté lo suficiente por debajo de la temperaturaambiente como para que el producto final además de alimentar pueda calmar lased. (Esta función está pensada en el caso de zonas tropicales, si la zona



geográfica y el clima no amerita poner la temperatura por debajo de la temperaturaambiente esta función puede ser omitida).

Dispensar: En esta fase el jugo debe salir de la máquina y entregarse al usuario enun recipiente que la máquina no entrega, por lo que el recipiente debe ser llevadohasta la zona de dispensación por el usuario.



Alternativa 1.

La alternativa número uno consta básicamente de un sistema de exprimidor de naranjas

por medio de un mecanismo rotacional. Este aprovecha el giro de un motor reductor a

aproximadamente 10 rpm en donde logra exprimir alrededor de 30 naranjas por minuto.Una ilustración del mecanismo se muestra en la siguiente figura.

Ilustración 4. Alternativa 1 mecanismo exprimidor de naranjas.

Podemos observar el funcionamiento de la maquina en donde una vez las naranjas

lleguen a las bases transportadoras estas las guiaran por medio de un movimiento circular

hacia una cuchilla que se encuentra ubicada en el centro de las dos bases. La naranja

será forzada a cortarse por la sincronización de las bases transportadoras y el movimiento

de la maquina.

Las bases exprimidoras deben contener la forma contraria a las bases transportadoras

para poder exprimir las naranjas, es decir una es cóncava y la otra es convexa. Debido



al mismo movimiento de la maquina las naranjas se exprimen y se dirigen hacia unas

guías que botarán el desperdicio hacia unos depósitos de basura y el jugo es llevado a

otro depósito y así continua el proceso.

Como podemos observar el mecanismo consta de varias piezas fundamentales, como

son:

Dos bases superiores transportadoras de las naranjas.

Dos bases inferiores exprimidoras de las naranjas.

Una base central porta cuchilla.

Una cuchilla cortadora de las naranjas.

Dos placas laterales recolectoras del desperdicio. Un conducto de salida para el desperdicio.

Una tolva recolectora del jugo.

Una tolva alimentadora de las naranjas.

Un conducto de guía para las naranjas.

Una caja soporte.

Un Soporte para el motor.

En cuanto al sistema transmisor de movimiento debido a que es un movimiento rotacionalsincronizado este consta de los siguientes elementos:

Un motor reductor.

Dos engranajes rectos superiores.

Dos engranajes rectos inferiores.

Cuatro ejes para acoplar soportar los engranajes.

Siete bujes de bronce para soportar a los ejes y permitir el movimiento relativo con

la caja soporte. Pasadores, tornillos, prisioneros, tuercas, arandelas y otros elementos de ajuste.

El motor reductor debe tener una velocidad de giro de aproximadamente 10 rpm con una

potencia entre 150 y 300 watts. Este es el encargado de suministrar la energía a todos los

sistemas rotativos, una imagen de este se puede observar a continuación.



Ilustración 5. Motor reductor.

La caja soporte de la maquina será fabricada tomando láminas de acero soldadas en

sus esquinas dándole la forma característica de la caja soporte, luego se debe taladrar

los agujeros por donde van a pasar los ejes. Se escogió el acero debido a que esta

estructura soportará la mayor parte del peso de la maquina así que debe ser resistente.

La caja soporte cumple la función de sostener los ejes que transmiten el movimiento

hacia las bases transportadoras y exprimidoras.

La conexión entre la caja soporte y los ejes se realizará mediante bujes de bronce

fosforado. Un buje es el elemento de una máquina donde se apoya y gira un eje.

Puede ser una simple pieza que sujeta un cilindro de metal o un conjunto muy

elaborado de componentes que forman un punto de unión. Se caracterizan por su

construcción y sistema de giro. La maquina contendrá sietes bujes para apoyar los

cuatro ejes, podemos observar una imagen de estos a continuación.

http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina

http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina



Ilustración 6. Bujes de bronce fosforado.

Una vez acoplado el eje al motor para transmitir el movimiento al sistema se debe usar

dos pares de engranajes los cuales se ajustan a los ejes. El material de fabricación de

los engranajes será aluminio por mayor facilidad y economía. Estos serán de dientesrectos y como ya lo mencionamos serán cuatro, dos de modulo 3 y 40 dientes y los

otros dos de modulo 3 y 30 dientes. Podemos observar los engranajes en la siguiente

ilustración.

Ilustración 7. Engranajes de transmisión de movimiento.



Como se mencionó, los ejes son la base para la transmisión de movimiento, serán

fabricados tres tipos de ejes: Un eje para el motor, dos ejes inferiores y un eje superior.

Todos los ejes son de acero 1020 y tienen en su cara frontal un taladrado de rosca

para poder colocar tornillos que soportaran las bases exprimidoras y transportadoras.

Una imagen de un eje se puede observar a continuación.

Ilustración 8. Ejes de transmisión.

Para poder realizar la labor principal de exprimir las naranjas requerimos de uno de los

elementos mas importantes que son las bases transportadoras. Estas bases tiene

como función principal transportar las naranjas desde el sistema de alimentación hacia

la cuchilla que se encuentra ubicada en el centro de la maquina y luego guiarlas hacia

las bases exprimidoras para obtener el jugo.

La función de exprimir las naranjas la tienen las bases exprimidoras. Estas basesaprovechan el movimiento de la máquina y usando su forma exprimen la naranja contra

las bases transportadoras para sacarle todo el jugo dejando solo la cascara que será

retirada posteriormente.



Para poder retirar la cascara de las naranjas requerimos la función de las placas

laterales, las cuales sirven para eliminar los desperdicios de las naranjas con solo el

movimiento de la maquina. Estos elementos se acoplan a la caja soporte por un ajuste

fijo. Una vez hayamos retirado la cascara de la naranja se guiaran hacia un deposito

por medio un conducto de salida.

Una vez se encuentren todos los elementos de nuestra maquina bien ajustados

procedemos a encenderla para realizar nuestro objetivo, exprimir naranjas, y tenemos

que recolectar el zumo de naranja por medio de un recolector fabricado en acrílico

que reúne todo el jugo para luego llevarlo hacia una jarra y poder disfrutar del jugo de

naranja.

Un elemento muy importante que no hemos mencionado es el soporte del motor el

cual está fabricado en Acero A36 para poder soportar el peso del motor y además las

vibraciones que puede tener debido al movimiento de la maquina.

La transmisión de movimiento es un factor muy importante que define el movimiento de

la maquina, pero esto es solo la parte mecánica del proyecto, ya que la etapa deldiseño de la funcionalidad de la exprimidora de naranjas es la parte mas importante. La

alimentación de las naranjas se realizara mediante una tolva la cual guiara las

naranjas por un conducto que las llevará hacia una de las bases transportadoras, esto

se muestra a continuación.



Ilustración 9. Tolva de alimentación.

Otro de los aspectos claves de este proyecto es el sistema de refrigeración

Referencias.

Video http://www.youtube.com/watch?v=SJMQTNeHMnM&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=SJMQTNeHMnM&feature=related





Alternativa #2

El exprimidor de naranjas automático consiste de varias piezas fundamentales que

lograran el funcionamiento de nuestra maquina, de las cuales presentaremos las más

importantes durante el desarrollo de la idea.

El sistema consiste primero que todo en cambiar el movimiento de rotación del eje del

motor a un movimiento de traslación vertical el cual será la base de toda la maquina, es

decir, debemos colocar un sistema de manivela biela corredera que será el encargado de

mover el bastidor principal que llevara la función de presionar la naranja contra una

cuchilla y luego exprimir las naranjas en un siguiente paso.

Ilustración 10. Alternativa 2.

El sistema en conjunto como lo podemos observar en la figura anterior, consta de un

bastidor principal impulsado por el mecanismo manivela biela corredera, 2 punzones en la

parte trasera que van a exprimir la naranja una vez estén cortadas y en el centro



observamos unas guías que van a presionar la naranja contra la chuchilla que estará

colocada en la mitad del mecanismo.

La maquina consta de una base que tiene en su punta superior la cuchilla que cortará a lanaranja y una forma triangular para que los pedazos de naranjas cortados se dirijan hacia

su parte inferior y a partir de aquí un mecanismo de doble corredera arrastrará a la media

naranja hacia la parte de atrás en donde los punzones las exprimirán, luego cuando

ingrese la siguiente media naranja arrastrará a la anterior hacia la parte de atrás donde

caerá en el depósito de desperdicios.

La alimentación de las naranjas se hará directamente desde un conducto que transportara

a las mismas hacia la parte central del mecanismo, es decir a la cuchilla cortadora. Para

esto se deben colocar varias guías de manera que la naranja caiga en el momento

indicado del movimiento.

Ilustración 11. Esquema del ensamble.



En la figura anterior podemos observar las guías centrales de la maquina que empujan la

naranja hacia la cuchilla al momento de que la maquina baje, luego al caer las medias

naranjas de cada lado es cuando el sistema de doble corredera mencionado

anteriormente las arrastra hacia la parte de atrás para que sean exprimidas.

Una vez las naranjas estén cortadas y listas para exprimir el sistema de doble corredera

entra en funcionamiento, en donde sistema de corredera vertical es la que trasmite el

movimiento a unas barras que se van a mover en la base para rodar las medias naranjas

hacia atrás; el sistema tiene barras guiadoras que mueven a la naranja y cuando llegan al

final del recorrido la barra que esta al final se levanta guiada por una leva para que la

naranja caiga en una cavidad donde van a entrar los punzones a exprimirla. Esta cavidad

tiene una especie de colador en donde solo permite el paso del zumo de la fruta y los

desperdicios se quedan en el mismo sitio, luego como ya habíamos dicho el movimiento

de la maquina continua y la siguiente media naranja empuja a la naranja anterior,

botándola hacia el contenedor de basuras que se encuentra en la parte de atrás de la

maquina.

La corredera vertical va a ser impulsada por el mismo movimiento del bastidor, es decir,

con el cabezal que contiene a los punzones, logrando así un aprovechamiento máximo

del proceso.

Podemos ver que el proceso es muy eficiente con respecto a otras maquinas ya que corta

y exprime una naranja completa en aproximadamente 5 segundos, obteniendo el zumo

máximo de la fruta y retirando los desperdicios de la maquina.



Ilustración 12. Plano representativo de la alternativa 2.

Referencias:

Video http://www.youtube.com/watch?v=FLdl3oQvDms

http://www.youtube.com/watch?v=FLdl3oQvDms






ALTERNATIVA No. 3

La tercera alternativa de idea es una maquina, que tenga como base un gran punzón

que se encarga de triturar la naranja exprimiendo la mayor cantidad de jugo posible. El

sistema consiste, como en la segunda idea, en cambiar el movimiento de rotación del

eje del motor a un movimiento de traslación vertical el cual será la base de toda la

máquina. Debemos colocar un sistema de manivela biela corredera que será el

encargado de lograr mover el punzón que llevara la función de cortar y exprimir las

naranjas.

Las naranjas se alojaran en un depósito que tiene el mismo movimiento de traslación

del punzón, el cual las transportara controladamente y finalmente este mismo las

depositara en un contenedor con cuchillas afiladas. Este punzón también tendrá una

disposición de las cuchillas, tal que esta sea el negativo de las cuchillas delcontenedor.

Por último el punzón exprime la naranja y la cascara es desechada a un lado mientras

el jugo sale por un tubo debajo del contenedor, luego de ser colado. A continuación

se muestra una ilustración de la máquina.



Ilustración 13. Alternativa # 3.

La ventaja de esta máquina es la rápida producción de jugo por unidad de tiempo, sin

embargo la fuerza que debe realizar el punzón debe ser lo suficientemente grande

como para cortar una naranja entera.

Este mecanismo será accionado por un motor trifásico el cual proporcionara la fuerza

al sistema de pistón para accionar el punzón, que a su vez será dentado para facilitar

el trabajo de triturar las naranjas, logrando obtener la mayor cantidad de jugo posible.

ALTERNATIVAS REFRIGERACIÓN

Para la refrigeración del tipo de sistemas que se proyecta diseñar se proponen las

siguientes tres alternativas:

Refrigeración por compresión

Refrigeración por absorción

Refrigeración termoeléctrica



Anexos

A continuación se presenta un listado de algunas de las patentes desarrolladas desde

1941.

Nombre PatenteNumero/País

Descripción

Fruit Dejuicing Apparatus 2,311,565/USFruit Juice Extractor 2,345,731/US

Fruit Cutter and Squeezer 2,404,382/USJuice Extractor 2,511,984/US

Fruit Juicer 2,629,317/USAutomatic Orange Juicer 2,515,772/US

Juice Extractor 2,713,819/USFruit Processing Apparatus 3,736,865/US

Citrus Juice Extractor HavingMultiple Chamber Juice

Manifold4,300,449/US

Citrus Fruit Juice Extractor 4,376,409/USCitrus Juice Extractor 4,700,620/US

1. http://www.fao.org/es/ess/top/commodity.html?lang=en&item=490&year=20052. http://www.juicernet.com/pages/about-us/automatic-orange-juicer.php

http://www.fao.org/es/ess/top/commodity.html?lang=en&item=490&year=2005

http://www.juicernet.com/pages/about-us/automatic-orange-juicer.php

http://www.juicernet.com/pages/about-us/automatic-orange-juicer.php

http://www.fao.org/es/ess/top/commodity.html?lang=en&item=490&year=2005

descripciÓn del proyecto

Documents