Peladora de soya hidratada

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA

DISEÑO Y SIMULACIÓN POR COMPUTADOR DE UNA MÁQUINA

PELADORA DE SOYA HIDRATADA, CON UNA CAPACIDAD DE 50

KILOGRAMOS POR HORA

PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO

MECÁNICO

DARWIN RAMÓN VILLACIS ALBUJA

[email protected]

DIRECTOR: Ing. Jaime Raúl Vargas Tipanta

[email protected]

Quito, Diciembre 2011

DECLARACIÓN

Yo, Darwin Ramón Villacis Albuja, declaro bajo juramento que el trabajo aquí

descrito es de mi autoría; que no ha sido previamente presentado para ningún

grado o calificación profesional; y que he consultado las referencias bibliográficas

que se incluyen en este documento.

A través de la presente declaración cedemos los derechos de propiedad

intelectual correspondiente a este trabajo, a la Escuela Politécnica Nacional,

según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su reglamento y por

normativa institucional vigente

_________________________

Darwin Ramón Villacis Albuja

ii

CERTIFICACIÓN

Certificamos que bajo nuestra supervisión, el presente proyecto de titulación fue

realizado en su totalidad por el señor Darwin Ramón Villacis Albuja.

_________________________

Ingeniero Jaime Vargas

DIRECTOR DEL PROYECTO

_________________________ _________________________

Ingeniero Jorge Escobar Ingeniero Washington Altuna

Colaborador Colaborador

iii

DEDICATORIA

El presente proyecto es dedicado a toda mi familia y de manera especial a mis

padres Ramón y Georgina, quienes con su ejemplo y amor fueron los pilares

importantes para culminar mi carrera.

A mis hermanos Walter, Carmen y Marco quienes son un ejemplo de superación y

un apoyo en los momentos difíciles.

Darwin

iv

AGRADECIMIENTOS

Agradezco a Dios por darme su bendición. A mis padres que gracias a sus

consejos y apoyo me han permitido alcanzar mis metas y sueños.

Al Ingeniero Jaime Vargas por su dirección en la elaboración del presente

proyecto.

Un agradecimiento especial a mis amigos ´´Los Rockers´´ y compañeros de mi

promoción, quienes de una u otra forma han sido una ayuda importante en esta

meta.

Darwin

v

ÍNDICE GENERAL

CAPITULO 1…………………………………………………………………………….....1

GENERALIDADES……………………………………………………………………......1

1.1. INTRODUCCIÓN ..................................................................................... 1

1.2. OBJETIVOS ............................................................................................. 2

1.2.1. OBJETIVO GENERAL ........................................................................ 2

1.2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................... 2

1.3. ALCANCE ................................................................................................ 2

1.4. JUSTIFICACIÓN ...................................................................................... 3

1.5. GENERALIDADES ................................................................................... 3

1.5.1. HISTORIA DE LA SOYA ..................................................................... 3

1.5.2. SITUACIÓN DE LA SOYA EN EL ECUADOR .................................... 5

1.5.3. GENERALIDADES DE LA SOYA ....................................................... 6

1.5.4. TAXONOMÍA ...................................................................................... 6

1.5.5. COMPOSICIÓN QUÍMICA .................................................................. 7

1.5.6. DESCRIPCIÓN BOTÁNICA ................................................................ 8

1.5.6.1. Etapa Vegetativa .......................................................................... 8

1.5.6.2. Etapa Reproductiva ...................................................................... 9

1.5.7. GRANO DE SOYA ............................................................................ 12

1.5.8. VARIEDADES DE LA SOYA ............................................................. 13

1.6. ESTUDIO DE CAMPO ........................................................................... 14

1.6.1. LOCALIZACIÓN DE LOS CULTIVOS DE SOYA .............................. 14

1.6.2. ÉPOCAS Y CARACTERÍSTICAS DEL SUELO CULTIVABLE ......... 15

1.6.3. PROCESO AGROINDUSTRIAL ....................................................... 16

1.6.3.1. Cosecha ..................................................................................... 16

1.6.3.2. Desvainado ................................................................................ 17

1.6.3.3. Secado ....................................................................................... 18

1.6.4. Pelado ............................................................................................... 18

1.6.4.1. Elaboración de alimentos ........................................................... 19

CAPITULO 2………………………………………………………………………...……20

vi

SELECCIÓN DE ALTERNATIVAS……………………………………………………..20

2.1. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA ............................................................. 20

2.2. RESTRICCIONES Y LIMITACIONES .................................................... 20

2.2.1. CARACTERÍSTICAS DEL PROTOTIPO .......................................... 20

2.2.2. PARÁMETROS FUNCIONALES ...................................................... 21

2.3. ESTUDIO DE LAS ALTERNATIVAS ...................................................... 22

2.3.1 ALTERNATIVA1: MÁQUINA PELADORA DE SOYA HIDRATADA

DE DISCOS DE ABRASIÓN………………………….…………….……23

2.3.1.1. Funcionamiento de la peladora de soya hidratada de discos de

abrasión……………………………………………………………..…24

2.3.1.2. Ventajas y desventajas de la peladora de soya hidratada de

abrasión….…………………………………………………………….25

2.3.2. ALTERNATIVA 2: MÁQUINA PELADORA DE SOYA HIDRATADA

DE RODILLO DENTADO…………………………………………….…..26

2.3.2.1. Funcionamiento de la peladora de soya hidratada de rodillo

dentado…………………………………………………………….......27


rodillo dentado…………………………………………………….…...28

2.3.3. PELADORA DE SOYA HIDRATADA DE RODILLOS

VULCANIZADOS……………………………………………………….….28

2.3.3.1. Funcionamiento de la peladora de soya hidratada de rodillos

vulcanizados……………………………………………………….…..29


rodillos vulcanizados…………………………………………………30

2.4. ANÁLISIS Y SELECCIÓN ...................................................................... 31

2.4.1. EVALUACIÓN DEL PESO ESPECÍFICO DE CADA PARÁMETRO

FUNCIONAL…………………………………………………………….…32

vii

2.4.2. EVALUACIÓN DE LOS PESOS ESPECÍFICOS DE LAS DISTINTAS

SOLUCIONES………………………………………………………………33

2.4.2.1. Evaluación del criterio Capacidad .............................................. 33

2.4.2.2. Evaluación del criterio Facilidad de Fabricación ......................... 33

2.4.2.3. Evaluación del criterio Tiempo de Proceso ................................ 34

2.4.2.4. Evaluación del criterio Costos .................................................... 34

2.4.2.5. Evaluación del criterio Mantenimiento ........................................ 34

2.4.2.6. Evaluación del criterio Ergonomía .............................................. 35

2.4.3. TABLA DE CONCLUSIONES ........................................................... 35

CAPITULO 3………………………………………………………………………………37

DISEÑO……………………………………………………………………………………37

3.1. DETERMINACIÓN DE LA CANTIDAD DE GRANOS DE SOYA POR

KILOGRAMO…………………………………………………………………...37

3.2. DETERMINACIÓN DE LAS MEDIDAS GENERALES DE LA SOYA ..... 39

3.3. DIMENSIONAMIENTO DE LA MÁQUINA PELADORA DE SOYA

POR RODILLO DE PRESIÓN………………………………………………..39

3.3.1. VELOCIDAD ANGULAR DE LOS RODILLOS .................................. 40

3.3.1.1. Cálculo de la cantidad de granos de soya hidratada que se

pelan por revolución…………………………………………………..40

3.3.1.2. Cálculo de la velocidad angular de los rodillos. .......................... 42

3.4. DETERMINACIÓN DE LAS VELOCIDADES ANGULARES DE LOS

EJES Y POLEAS DE REDUCCIÓN…………………………………………43

3.5. DETERMINACIÓN DE LA CARGA NECESARIA PARA PELAR EL

GRANO DE LA SOYA HIDRATADA………………………………………...45

3.6. DIMENSIONAMIENTO DE LOS RODILLOS DE PELADO………………..47

3.6.1. DETERMINACIÓN DE LAS CARGAS PRESENTES SOBRE LOS

RODILLOS……………………………………………………………….....48

3.6.1.1. Carga de compresión………………………………………………….48

viii

3.6.1.2. Carga de fricción ........................................................................ 49

3.6.2. DISEÑO DE LOS RODILLOS ........................................................... 51

3.6.2.1. Diseño estático de los Rodillos 1, 2 y 4 ...................................... 52

3.6.2.1.1. Cálculo de reacciones .......................................................... 52

3.6.2.1.2. Diagramas de Fuerza Cortante y Momento Flector ............. 54

3.6.2.1.3. Cálculo de Esfuerzos ........................................................... 61

3.6.2.1.4. Cálculo del Factor de Seguridad Estático ............................ 65

3.6.2.2. Diseño dinámico de los Rodillos 1, 2 y 4. ................................... 66

3.6.2.2.1. Cálculo de los Esfuerzos Fluctuantes .................................. 66

3.6.2.2.2. Cálculo de la Resistencia del Material ................................. 67

3.6.2.2.3. Cálculo del Factor de Seguridad Dinámico .......................... 69

3.6.2.3. Diseño Estático del Rodillo 3 ...................................................... 71

3.6.2.3.1. Cálculo de Reacciones ........................................................ 74

3.6.2.3.2. Diagramas de Fuerza Cortante y Momento Flector ............. 78

3.6.2.3.3. Cálculo de Esfuerzos ........................................................... 85

3.6.2.3.4. Cálculo del Factor de Seguridad Estático ............................ 87

3.6.2.4. Diseño Dinámico del Rodillo 3 .................................................... 88

3.6.2.4.1. Cálculo de los Esfuerzos Fluctuantes .................................. 88

3.6.2.4.2. Cálculo de la Resistencia del Material ................................. 89

3.6.2.4.3. Cálculo del Factor de Seguridad Dinámico .......................... 91

3.7. DISEÑO DE LAS JUNTAS SOLDADAS ................................................ 92

3.7.1. CÁLCULO DE LAS SOLDADURAS DEL EJE CON LAS TAPAS. .... 92

3.7.1.1. Diseño debido a los Esfuerzos Cortantes ................................... 93

3.7.1.1.1. Cálculo de Esfuerzos Cortantes .......................................... 93

3.7.1.1.2. Cálculo del Factor de Seguridad .......................................... 95

3.7.1.2. Diseño debido al Esfuerzo de Flexión ........................................ 95

3.7.1.2.1. Cálculo del Esfuerzo de Flexión .......................................... 95

3.7.1.2.2. Cálculo del Factor de Seguridad .......................................... 96

3.8. SELECCIÓN DE LA CADENA DE RODILLOS Y LAS CATARINAS...... 97

3.8.1. SELECCIÓN DE LAS CATARINAS .................................................. 98

3.8.2. SELECCIÓN DE LA CADENA .......................................................... 99

3.9. SELECCIÓN DEL MOTOR ELÉCTRICO ............................................. 102

ix

3.9.1. CÁLCULO DE LOS MOMENTOS DE INERCIAS DE

LOS COMPONETES DEL SISTE,A DE PELADO…………………...103

3.9.2. CÁLCULO DE LA POTENCIA DEL MOTOR .................................. 111

3.10. DIMENSIONAMIENTO DE LOS EJES DEL SISTEMA DE REDUCCIÓN

DE VELOCIDADES………………………………………………………….113

3.10.1.DISEÑO DEL EJE DE TRANSMISIÓN 1………………………………113

3.10.1.1. Diseño Estático del Eje 1 .......................................................... 116

3.10.1.1.1. Cálculo de Reacciones del Eje 1 ..................................... 116

3.10.1.1.2. Diagramas de Fuerza Cortante y Momento Flector ......... 118

3.10.1.1.3. Cálculo de Esfuerzos ....................................................... 123

3.10.1.1.4. Cálculo del Factor de Seguridad Estático ........................ 124

3.10.1.2. Diseño Dinámico del eje transmisión 1 ..................................... 124

3.10.1.2.1. Cálculo de los Esfuerzos Fluctuantes .............................. 124

3.10.1.2.2. Cálculo de la Resistencia del Material ............................. 125

3.10.1.2.3. Cálculo del Factor de Seguridad Dinámico ...................... 126

3.10.2.DISEÑO DEL EJE DE TRANSMISIÓN 2…………………...………….128










3.10.3.DISEÑO EJE DE TRANSMISIÓN 3…………………………………….139





x






3.11. SELECCIÓN DE LAS BANDAS ........................................................... 148

3.12. SELECCIÓN DE RODAMIENTOS Y CHUMACERAS. ........................ 151

3.12.1.SELECCIÓN DE LOS RODAMIENTOS…………………………..…..152

3.12.2.SELECCIÓN DE LAS CHUMACERAS………………………………..154

3.13. DISEÑO DE LA UNIÓN DE TRANSFERENCIA DE MOVIMIENTO

ENTRE EL MECANISMO DE PELADO Y EL SISTEMA DE

REDUCCIÓN DE VELOCIDADES………………………………………..154

3.14. DISEÑO DE LA ESTRUCTURA .......................................................... 154

3.14.1.ANÁLISIS DE CARGAS……………………………………………..…...156

3.14.2.DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE DE LA ESTRUCTURA…………...159

3.14.2.VIGAS SOPORTE DEL SISTEMA DE PELADO……………………..160

3.14.2.VIGAS SOPORTE DE LOS EJES DE TRANSMISIÓN……..………..161

3.14.2.VIGAS SOPORTE DEL MOTOR……………………….……..………..162

3.14.6.COLUMNA1 .................................................................................... 163

3.14.7.COLUMNA2 .................................................................................... 165

3.15. PLANOS DE CONSTRUCCIÓN……………………………………………166

3.16. HOJAS DE PROCESOS…………………………………………………….166

CAPITULO 4…………………………………………………………………………….167

SIMULACIÓN DE ESFUERZOS MEDIANTE EL SOFTWARE ALGOR…………167

4.1.1. INTRODUCCIÓN AL ALGOR ......................................................... 167

4.1.1.1. FEMPRO .................................................................................. 167

4.2. PASOS PARA REALIZAR LA SIMULACIÓN ....................................... 169

4.3. ANÁLISIS DE LOS RODILLOS 1, 2, 3 Y 4 .......................................... 170

4.4. ANÁLISIS DEL EJE DE TRANSMISIÓN 1 ........................................... 172

xi



4.7. ANÁLISIS DE LA ESTRUCTURA ........................................................ 178

4.7.1. VIGAS SOPORTE DEL SISTEMA DE PELADO ............................ 178

4.7.2 VIGA SOPORTE DEL SISTEMA DE LOS EJES DE TRANSMISIÓN

1, 2 Y 8……………………………………………………………………..180

4.7.3. VIGA SOPORTE DEL SISTEMA DEL MOTOR .............................. 182

4.7.4. COLUMNA 1 ................................................................................... 184

4.7.5. COLUMNA 2 ................................................................................... 186

CAPITULO 5…………………………………………………………………………….188

ANÁLISIS DE COSTOS………………………………………………………………..188

5.1. COSTOS DE DIRECTOS .................................................................... 188

5.2. COSTOS INDIRECTOS ....................................................................... 190

5.3. COSTO TOTAL .................................................................................... 191

CAPITULO 6…………………………………………………………………………….192

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES………………………………………..192

6.1. CONCLUSIONES ................................................................................ 192

6.2. RECOMENDACIONES ........................................................................ 193

BIBLIOGRAFÍA………………………………………………………………………….194

ANEXOS…………………………………………………………………………………195

ANEXO A………………………………………………………………………………...196

ANEXO B. ……………………………………………………………………………….197

ANEXO C. ……………………………………………………………………………….201

ANEXO D………………………………………………………………………………...202

ANEXO E………………………………………………………………………………...203

ANEXO F………………………………………………………………………………...207

ANEXO G…………………………………………………………………………...…...208

ANEXO H…………………………………………………………………………...……209

ANEXO I………………………………………………………………………………….210

ANEXO J…………………………………………………………………………………211

xii

ANEXO K. ............................................................................................................... 212

ANEXO L. ................................................................................................................ 213

xiii

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1.1 Superficie y producción histórica en el Ecuador .......................................... 5

Tabla 1.2 Distribución de la superficie de cultivo de la soya, año 2008 ...................... 6

Tabla 1.3 Taxonomía de la soya ................................................................................. 7

Tabla 1.4 Composición Química de la soya ................................................................ 7

Tabla 1.5 Variedades de soya .................................................................................. 13

Tabla 1.6 Distribución de la producción de soya en la Provincia de los Ríos .......... 14

Tabla 2.1 Evaluación del peso de menor a mayor de los parámetros funcionales ... 32

Tabla 2.2 Peso específico de cada parámetro funcional ........................................... 32

Tabla 2.3 Evaluación del criterio Capacidad ............................................................. 33

Tabla 2.4 Evaluación del criterio Facilidad de Fabricación ........................................ 33

Tabla 2.5 Evaluación del criterio Tiempo de Proceso ............................................... 34

Tabla 2.6 Evaluación del criterio Costos ................................................................... 34

Tabla 2.7 Evaluación del criterio Mantenimiento ....................................................... 35

Tabla 2.8 Evaluación del criterio Ergonomía ............................................................. 35

Tabla 2.9 Tabla de Conclusiones ............................................................................. 36

Tabla 3.1 Componentes móviles del sistema de pelado de la peladora de soya ... 103

Tabla 3.2 Momentos de inercia del sistema de pelado de la peladora de soya ..... 111

Tabla 3.3 Masas de elementos del sistema de pelado, tolva y tapas .................... 155

Tabla 3.4 Masas de los elementos del eje de transmisión 1 .................................. 156

Tabla 3.5 Masas de los elementos del eje de transmisión 2 ................................... 156

Tabla 3.6 Masas de los elementos del eje de transmisión 3 .................................. 157

Tabla 4.1 Resultados de los esfuerzos para los rodillos de pelado ........................ 171

Tabla 4.2 Resultados de la deformación y el factor de seguridad para los rodillos

de pelado...……………………………………………………………………..172

Tabla 4.3 Resultados de los esfuerzos para el eje de transmisión 1 ...................... 173

Tabla 4.4 Resultados de la deformación y el factor del eje de transmisión 1 ......... 174

Tabla 4.5 Resultados de los esfuerzos para el eje de transmisión 2 ...................... 175

Tabla 4.6 Resultados de la deformación y el factor del eje de transmisión 2 ......... 176

Tabla 4.7 Resultados de los esfuerzos para el eje de transmisión 3 ....................... 177

Tabla 4.8 Resultados de la deformación y el factor de seguridad del eje de

transmisión 3………………………………………………...…………………178

xiv

Tabla 4.9 Resultados de los esfuerzos para la viga base del sistema de pelado.... 179

Tabla 4.10 Resultados de los esfuerzos y el factor de seguridad para la viga base

del sistema de pelado…………………………………………………….....182

Tabla 4.11 Resultados de los esfuerzos de la viga base de los ejes de

transmisión……..………….………………………………………………….181

Tabla 4.12 Resultados de los esfuerzos y el factor de seguridad de la base de

los ejes de transmisión………………………………………….…………...181

Tabla 4.13 Resultados de los esfuerzos de la viga base del motor......................... 183

Tabla 4.14 Resultados de los esfuerzos y el factor de seguridad de la base del

motor.………………………………………………………………………….183

Tabla 4.15 Resultados de los esfuerzos de la columna 1 ....................................... 185

Tabla 4.16 Resultados de los esfuerzos y factor de seguridad de la columna 1 ..... 185

Tabla 4.17 Resultados de los esfuerzos de la columna 2 ....................................... 187

Tabla 4.18 Resultados de los esfuerzos y factor de seguridad la columna 2 ......... 187

Tabla 5.1 Costo de materiales de construcción ...................................................... 188

Tabla 5.3 Costo de maquinado .............................................................................. 190

Tabla 5.4 Costos indirectos .................................................................................... 191

Tabla 5.5 Costo total de la máquina ....................................................................... 191

xv

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1.1 Estado VE de la Etapa Vegetativa ............................................................. 8

Figura 1.2 Estado V1 de la Etapa Vegetativa .............................................................. 9

Figura 1.3 Estado Vn de la Etapa Vegetativa .............................................................. 9

Figura 1.4 Estado R2 de la Etapa Reproductiva ....................................................... 10




Figura 1.8 Grano de Soya ......................................................................................... 12

Figura 1.9 Estudio de campo de los cultivos de soya realizado con el Director del

Proyecto, en el cantón Quevedo- parroquia San Carlos………………….15

Figura 1.10 Estudio de campo realizado con el Director del Proyecto, en el cantón Quevedo- parroquia San Carlos, Finca Santa Isabel……………….…….17

Figura 1.11 Pelado de soya manual .......................................................................... 18

Figura 1.12 Alimentos elaborados a base de soya .................................................... 19

Figura 2.1 Peladora de soya de discos de abrasión .................................................. 23

Figura 2.2 Peladora de soya de rodillo dentado ........................................................ 26

Figura 2.3 Peladora de soya de rodillos vulcanizados .............................................. 29

Figura 3.1 Toma de muestras para determinar la cantidad de granos de soya por kilogramo…………………………………………………………………...38

Figura 3.2 Dimensiones principales del grano de soya ............................................. 39

Figura 3.3 Sistema de dosificación de la máquina peladora de soya ........................ 41

Figura 3.4 Sistema de Reducción por Poleas ........................................................... 43

Figura 3.5 Estudio del pelado del grano de soya de forma manual........................... 46

Figura 3.6 Carga de compresión sobre el grano de soya .......................................... 46

Figura 3.7 Pruebas para determinar la carga de compresión del pelado del grano de soya…………………………………………………………………………..47

Figura 3.8 Disposición de los rodillos vulcanizados de pelado .................................. 48

Figura 3.9 Prueba con maqueta ................................................................................ 49

Figura 3.10 Diagrama de cuerpo libre del grano de soya .......................................... 50

Figura 3.11 Elementos de los rodillos ....................................................................... 51

Figura 3.12 Dimensiones logitudinales de los rodillos ............................................... 52

Figura 3.13 Diagrama de Cuerpo Libre del Rodillo ................................................... 53

xvi

Figura 3.14 Corte de la viga Tramo I, plano x-y ........................................................ 55

Figura 3.15 Corte de la viga Tramo II, plano x-y ....................................................... 55

Figura 3.16 Corte de la viga Tramo III, plano x-y ...................................................... 56

Figura 3.17 Diagrama de la fuerza cortante, plano x-y .............................................. 57

Figura 3.18 Diagrama del Momento Flector, plano x-y .............................................. 57

Figura 3.19 Corte de la viga Tramo I, plano x-z ........................................................ 58

Figura 3.20 Corte de la viga Tramo II, plano xz ......................................................... 58

Figura 3.21 Corte de la viga Tramo III, plano x-z ...................................................... 59

Figura 3.22 Diagrama de la fuerza cortante, pano x-z .............................................. 60

Figura 3.23 Diagrama del Momento Flector, pano x-z .............................................. 60

Figura 3.24 Elemento diferencial de la sección A ...................................................... 61

Figura 3.25 Elemento diferencial de la sección C ..................................................... 63

Figura 3.26 Sección C ............................................................................................... 64

Figura 3.27 Variación de los esfuerzo fuctuantes ...................................................... 67

Figura 3.28 Línea a de Goodman .............................................................................. 70

Figura 3.29 Sistema de poleas rodillo-eje de dosificación ......................................... 71

Figura 3.30 Eje de dosificación ................................................................................. 72

Figura 3.31 Cargas en la Polea ................................................................................. 74

Figura 3.32 Dimensiones logitudinales del rodillo 3 .................................................. 76

Figura 3.33 Diagrama de Cuerpo Libre del rodillo 3 .................................................. 76

Figura 3.34 Corte de la viga Tramo I, plano x-y ........................................................ 78

Figura 3.35 Corte de la viga Tramo II, plano x-y ....................................................... 79

Figura 3.36 Corte de la viga Tramo III, plano x-y ...................................................... 79

Figura 3.37 Corte de la viga Tramo IV, plano x-y ...................................................... 80

Figura 3.38 Diagrama de la fuerza cortante, plano x-y .............................................. 81

Figura 3.39 Diagrama del Momento Flector, plano x-y .............................................. 81

Figura 3.40 Corte de la viga Tramo I, plano x-z ........................................................ 82

Figura 3.41 Corte de la viga Tramo II, plano xz ......................................................... 82

Figura 3.42 Corte de la viga Tramo III, plano x-z ...................................................... 83

Figura 3.43 Diagrama de la fuerza cortante, pano x-z .............................................. 84

Figura 3.44 Diagrama del Momento Flector, pano x-z .............................................. 84

Figura 3.45 Elemento diferencial de la sección A ...................................................... 85

Figura 3.46 Elemento diferencial de la sección C ..................................................... 86

Figura 3.47 Variación de los esfuerzo fuctuantes ...................................................... 89

xvii

Figura 3.48 Línea de Goodman ................................................................................. 91

Figura 3.49 Soladura en los rodillos .......................................................................... 92

Figura 3.50 Sistema de catarinas .............................................................................. 97

Figura 3.51 Dimensiones funcionales para la selección de catarinas ....................... 98

Figura 3.52 Dimensiones del eje del rodillo 1 .......................................................... 104

Figura 3.53 Dimensiones del eje de los rodillos 2 y 4 ............................................. 104

Figura 3.54 Dimensiones del eje del rodillo 3 .......................................................... 105

Figura 3.55 Dimensiones de la tubería estructural .................................................. 106

Figura 3.56 Dimensiones de la tapa de rodillos ....................................................... 107

Figura 3.57 Dimensiones del recubrimiento de caucho ........................................... 107

Figura 3.58 Dimensiones de los rodamientos ......................................................... 108

Figura 3.59 Propiedades de la catarina para rodillo ................................................ 109

Figura 3.60 Propiedades de la catarina de inversión .............................................. 109

Figura 3.61 Propiedades de la cadena de transmisión ........................................... 110

Figura 3.62 Configuración del eje de transmisión 1 ................................................ 113

Figura 3.63 Cargas de la polea en la sección B ...................................................... 113


Figura 3.65 Diagrama de cuerpo libre del eje de transmisión 1 .............................. 116

Figura 3.66 Corte de la viga Tramo I, plano x-y ...................................................... 118

Figura 3.67 Corte de la viga Tramo II, plano x-y ..................................................... 119

Figura 3.68 Corte de la viga Tramo III, plano x-y .................................................... 119

Figura 3.69 Diagrama de la fuerza cortante, plano x-y ............................................ 120

Figura 3.70 Diagrama del Momento Flector, plano x-y ............................................ 120

Figura 3.71 Corte de la viga Tramo I, plano x-z ...................................................... 121

Figura 3.72 Corte de la viga Tramo II, plano x-z ..................................................... 121

Figura 3.73 Corte de la viga Tramo III, plano x-z .................................................... 122

Figura 3.74 Diagrama de la fuerza cortante, pano x-z ............................................ 122

Figura 3.75 Diagrama del Momento Flector, pano x-z ............................................ 123

Figura 3.76 Línea de Goodman ............................................................................... 126


Figura 3.78 Cargas de la polea en la sección C ...................................................... 128




xviii

Figura 3.82 Corte de la viga Tramo III, plano x-y .................................................... 132



Figura 3.85 Corte de la viga Tramo I, plano x-z ...................................................... 133

Figura 3.86 Corte de la viga Tramo II, plano xz ....................................................... 134

Figura 3.87 Corte de la viga Tramo III, plano x-z .................................................... 134

Figura 3.88 Diagrama de la fuerza cortante, pano x-z ............................................ 135

Figura 3.89 Diagrama del Momento Flector, pano x-z ............................................ 135

Figura 3.90 Línea de Goodman ............................................................................... 138








Figura 3.99 Corte de la viga Tramo II, plano xz ....................................................... 144

Figura 3.100 Diagrama de la fuerza cortante, pano x-z .......................................... 145

Figura 3.101 Diagrama del Momento Flector, pano x-z .......................................... 145

Figura 3.102 Línea de Goodman ............................................................................. 148

Figura 3.103 Unión de transmisión de movimiento ................................................. 154

Figura 3.104 Diagrama de cuerpo libre de la estructura ......................................... 158

Figura 3.105 Diagrama de cuerpo libre de la viga del sistema de pelado ............... 159

Figura 3.106 Diagrama de fuerza cortante y momento flexionante de la base del sistema de pelado…………………………………………………...……..159

Figura 3.107 Diagrama de cuerpo libre de la viga de los ejes de trasnsmisión ....... 160

Figura 3.108 Diagrama de fuerza cortante y momento flexionante de los ejes de transmisión………………………………………………………..…….160

Figura 3.109 Diagrama de cuerpo libre de la la viga del motor ............................... 161

Figura 3.110 Diagrama de fuerza cortante y momento flexionante de la viga soportante del motor……………………………….………………………162

Figura 3.111 Diagrama de cuerpo libre de la columna 1 ......................................... 163

Figura 3.112 Diagrama de cuerpo libre de la columna 2 ......................................... 165

Figura 4.1 Ventana General de Algor ...................................................................... 169

xix

Figura 4.2 Condiciones de borde y cargas para el rodillo ....................................... 170

Figura 4.3 Esfuerzos en el rodillo ............................................................................ 171

Figura 4.4 Condiciones de borde y cargas del eje de transmisión 1 ....................... 172

Figura 4.5 Esfuerzos del eje de transmisión 1........................................................ 173


Figura 4.7 Esfuerzos del eje de transmisión 2......................................................... 175


Figura 4.9 Resultados de esfuerzos del eje de transmisión 3 ................................. 177

Figura 4.10 Condiciones de frontera y cargas en la base del sistema de pelado.... 178

Figura 4.11 Resultados de la simulación de la viga base del sistema de pelado .... 179

Figura 4.12 Condiciones de frontera y cargas en la base de los ejes de transmisión……………..…….…..…….…………………………………….180

Figura 4.13 Resultados de la simulación de la viga de los ejes de transmisión ...... 181

Figura 4.14 Condiciones de frontera y cargas en la base del motor ....................... 182

Figura 4.15 Resultados de la simulación de la viga base del motor ........................ 182

Figura 4.16 Condiciones de frontera y cargas en la columna 1............................... 184

Figura 4.17 Resultados de la simulación de la columna 1 ...................................... 184

Figura 4.18 Condiciones de frontera y cargas en la columna 2............................... 186

Figura 4.19 Resultados de la simulación de la columna 2 ...................................... 186

xx

RESUMEN

El proyecto inicia con un estudio de la historia y generalidades de la soya. A

continuación se hace una investigación de campo en el cantón Quevedo-

Provincia de Los Ríos sobre la producción de soya, las características del suelo

cultivable y el proceso agroindustrial de la soya.

En el segundo capítulo se plantea tres alternativas de diseño de la máquina

peladora de soya hidratada basado en los datos obtenidos en la investigación de

campo. A continuación se selecciona la alternativa más adecuada mediante el

método de criterios ponderados.

Posteriormente se hace el diseño estructural de los elementos mecánicos por

medio de un análisis estático y dinámico. Simultáneamente se selecciona los

elementos normalizados que están presentes en el diseño.

En el cuarto capítulo se hace una simulación de esfuerzos y deformación de los

elementos estructurales mediante el software Algor.

A continuación se realiza un análisis de costos con el objetivo de tener una

concepción de la inversión inicial de la máquina.

Finalmente se elaboran los planos de taller y las hojas de proceso de la máquina

peladora de soya hidratada.

xxi

PRESENTACION

Actualmente se presenta una creciente producción de soya nivel mundial debido

las características propicias de esta leguminosas para la manufactura de

alimentos para personas y animales, así como la elaboración de biocombustibles.

Siendo Ecuador un productor de soya por tener un clima y suelo propicios, pero

se presenta la desventaja de que el proceso agroindustrial se hace de forma

artesanal, por tal razón con la finalidad de acortar la brecha tecnológica con otros

países, se presenta la necesidad de aportar los conocimientos de ingeniería

mecánica adquiridos durante la formación en la Escuela Politécnica Nacional,

enfocados al diseño una máquina que se use para realizar el proceso del pelado

de la soya, este diseño va dirigido a pequeños productores

En el diseño de elementos mecánicos se realiza con las teorías de la mecánica, y

además se hace la simulación del diseño por computador mediante un software

de elementos finitos con el objetivo de la comprobación de resultados.

1

CAPITULO 1

GENERALIDADES

1.1. INTRODUCCIÓN

Puede afirmarse que la industria alimentaria empieza en el momento en que se

inventa la primera herramienta, y como hoy, el objetivo fundamental continúa siendo

preparar, preservar, acondicionar y transformar en alimentos las materias primas

que nos ofrece la tierra.

Con el tiempo, el progreso técnico ha posibilitado no tan sólo el desarrollo de

procedimientos originales para la elaboración de los alimentos a partir de productos

agrícolas, sino también la aplicación de nuevos criterios inherentes a las

necesidades y tendencias de los nuevos consumidores. Suministrar alimentos a la

población es todavía la preocupación fundamental del hombre en el siglo XXI; en

este sentido la tecnología juega un papel muy importante. El desarrollo de líneas de

producción de alimentos cada vez mayores, exige la aplicación de conocimientos y

técnicas consolidadas en la ingeniería mecánica, por lo que el procesamiento de la

soya no está exento a esta situación, donde se hace necesario el uso de maquinaria

y herramientas tecnológicas. Todo esto debido a la demanda a nivel mundial, de

alimentos provenientes de la soya.

El sector procesador de alimentos a partir de la soya a pequeña escala a nivel

nacional está compuesto por industrias locales que para realizar el pelado de esta

leguminosa emplean habilidades netamente manuales y rudimentarias, lo que

conlleva a que el proceso se realice en tiempos altos y en condiciones insalubres.

Por este motivo se ve la necesidad de innovar e implementar nuevas tecnologías,

que permitan a los pequeños productores realizar una práctica más confiable y en un

menor tiempo. El presente proyecto proporciona la información necesaria de un

2

diseño que mejora en gran medida el procesamiento de la soya en su fase de

pelado.

1.2. OBJETIVOS

1.2.1. OBJETIVO GENERAL

Diseñar y simular por computador una máquina peladora de soya hidratada, con una

capacidad de 50 kilogramos por hora.

1.2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

· Proponer una solución a la problemática de la pequeña industria productora

de alimentos en el proceso del pelado de la soya, que actualmente se realiza

de forma manual.

· Conseguir un proceso eficiente de pelado de la soya y con las mejores

condiciones de limpieza y salubridad.

· Obtener el diseño de una máquina que se ajuste a los requerimientos de la

industria alimenticia con una buena productividad, larga vida útil y de fácil

manejo.

1.3. ALCANCE

· Se realizará un estudio de campo a nivel en la industria alimenticia para

determinar los requerimientos y parámetros de diseño.

· Se estudiará y seleccionará la mejor alternativa de diseño para el proceso de

pelado.

· Se elaborarán planos de taller y de montaje.

· Se elaborarán hojas de proceso para construcción de los elementos

mecánicos

3

· Se realizará el análisis de costos del diseño.

· Se realizará una simulación de esfuerzos del diseño mediante un software de

elementos finitos.

1.4. JUSTIFICACIÓN

La soya posee un alto valor nutritivo. Es un buen recurso para complementar la

alimentación, ya que proporciona todos los aminoácidos esenciales que requiere un

ser humano, pudiendo reemplazar los alimentos de origen animal como carne, leche

y huevos.

La industria productora de alimentos en el Ecuador se ha enfocado en la elaboración

de productos derivados de la soya tales como harina, carne, soya enconfitada, etc.

El pelado de la soya requerida se realiza de forma manual lo que implica un

excesivo tiempo de proceso así como condiciones de insalubridad.

En base a lo antes expuesto, se ha creído conveniente diseñar una máquina para el

mercado nacional que se ajuste a los requerimientos de las pequeñas industrias.

1.5. GENERALIDADES

1.5.1. HISTORIA DE LA SOYA

La soya se origina en Asia hace aproximadamente 5000 años y ha jugado desde

entonces un papel crucial en la alimentación de los pueblos orientales, tales como el

4

chino y el japonés. Se cree que los primeros escritos sobre la soya provienen del

2838 A.C., en China con el emperador Shennung.1

Llega a la India a partir de 1935. Las primeras semillas plantadas en Europa

provienen de China y su siembra se realiza en el Jardín de Plantes de París en

1740. Años más tarde en 1765 se introduce en Estados Unidos. Sin embargo no fue

hasta la década del 40 donde se produce la gran expansión del cultivo en ese país;

así Estados Unidos ha liderado la producción mundial de soya desde 1954 hasta la

actualidad. Ha servido de alimento a los paracaidistas alemanes, en forma de

tabletas durante la segunda guerra mundial.

En Brasil es introducida en 1882, pero su difusión se inicia a principios del siglo XX y

la producción comercial comienza también en la década del 40, constituyéndose en

la actualidad en el segundo productor mundial de grano de soya.

En el Ecuador se ha incrementado en forma importante el cultivo de soya destinado

a la industrialización para el abastecimiento de galletas y harinas de consumo animal

y de la misma manera leche, queso y multivitamínicos para el consumo humano. En

cuanto a la historia de la producción nacional de soya se experimenta un

decrecimiento en el año de 1995 debido a la presencia de la plaga de la mosca

blanca; para el año 1997 y 1998 el fenómeno del Niño provocó una mayor

disminución del producto y a partir del año 1999 se produce un incremento, logrando

estabilizarse en los años posteriores. Las cifras de producción histórica de soya en

el Ecuador se muestran en la tabla 1.1.2

1PRODUCE; Programa Estratégico de Necesidades de Investigación; Tecnológico de Monterrey; México; 2003 ; página 4 2CADENA Valdemar; Presente y Futuro de las Oleaginosas en el Ecuador; Ecuador; 2008 ; página 63

5

Tabla 1.1 Superficie y producción histórica en el Ecuador

Años Superficie Sembrada (hectáreas)

Producción (Toneladas)

1995 79490 107311.5

1996 32000 60800

1997 5000 15200

1998 8000 66939

1999 42100 130200

2000 70000 77850

2001 45000 97200

2002 60000 94402

2003 58273 90406

2004 56504 89745

2005 55450 88432

2006 57800 91567

2007 56340 92340

Fuente: CADENA Valdemar; Presente y Futuro de las Oleaginosas en el Ecuador; Ecuador;

2008; página 63

Elaboración: Propia

1.5.2. SITUACIÓN DE LA SOYA EN EL ECUADOR

La soya por su valor nutritivo y su bajo costo, es una opción para la alimentación de

los ecuatorianos. En la actualidad se ha visto incrementado notablemente el

consumo de productos elaborados a base de la soya, como por ejemplo leche,

carne, queso entre otros; que son expendidos en diferentes zonas del país. Además

que cada vez es mayor el consumo de pastillas y polvos multivitamínicos que se

encuentran en tiendas naturistas.

El cultivo de la soya se ha distribuido en un 99% en la costa ecuatoriana, siendo la

provincia de Los Ríos quien posee un 96% de la superficie nacional, en la tabla 1.2

se muestra la distribución de la superficie de cultivo de soya del año 2008.

6

Tabla 1.2 Distribución de la superficie de cultivo de la soya, año 2008

Ubicación Superficie Sembrada

(hectáreas) % Part.

REGIÓN COSTA 53723 99

Guayas 1394 3

Los Ríos 52289 96

El Oro y Manabí 40 0

OTRAS REGIONES 627 1

TOTAL NACIONAL 54350 100

Fuente: III CENSO NACIONAL AGROPECUARIO ELABORACIÓN; Proyecto SICA-

BIRF/MAG-Ecuador; 2008; www.sica.gov.ec


1.5.3. GENERALIDADES DE LA SOYA

La soya también llamada soja en diferentes países, es una planta que pertenece a la

familia de las leguminosas, procede de GLYCINEUSSURIENSIS. El cultivo de soya

es un factor muy valioso si se efectúa por rotación estacional, ya que fija el nitrógeno

agotado en los suelos, tras haberse practicado otros cultivos intensivos.

La planta es erguida, de 0.5 a 1.5 m de altura, con grandes hojas trifoliadas, flores

pequeñas de color blanco o púrpura y vainas cortas que encierran entre una y cuatro

semillas.

Contiene un alto valor nutritivo con múltiples usos tanto para el consumo humano

como animal y tiene una demanda importante en el país, siendo el mayor

consumidor el sector de la avicultura debido a que la galleta de soya representa

alrededor del 15% al 20% de la composición de los alimentos balanceados.

1.5.4. TAXONOMÍA

La taxonomía de la soya se observa en la tabla 1.3

7

Tabla 1.3 Taxonomía de la soya

Nombre Común: Soya, Soja

Nombre Científico: Glycine max

Clase: Angiospermae

Subclase: Dicotyledoneae

Orden: Leguminosae

Familia: Rosales

Género: Glycine

Especie: Gmax

Fuente: PRODUCE; Programa Estratégico de Necesidades de Investigación;

Tecnológico de Monterrey; México; 2003; página 4


1.5.5. COMPOSICIÓN QUÍMICA

La composición química del gano de soya se muestra en la tabla 1.4.

Tabla 1.4 Composición Química de la soya

COMPONENTES %

Proteínas: 40

Carbohidratos: 25

Grasa: 20

Agua: 10

Cenizas: 5

Fuente: CARREÑO Johana; Proyecto de Inversión para el Reposicionamiento de una

Productora y Comercializadora de Helados de Soya; ESPOL; 2010; página 43


8

1.5.6. DESCRIPCIÓN BOTÁNICA

La escala desarrollada por Fehr y Caviness en 1971, es la más utilizada para la

descripción de los estados fenológicos externos de la soya.

1.5.6.1. Etapa Vegetativa

Los estados vegetativos de la soya son los siguientes:

VE.- Este estado se caracteriza porque emerge la plántula (planta vascular que se

produce cuando germina la semilla) en forma de arco, como se muestra en la Figura

1.1.

Figura 1.1 Estado VE de la Etapa Vegetativa

Fuente: www.sunfood.cz/soja.phtml

VC.- Se produce cuando el hipocótilo (planta germinada en un estado posterior a la

germinación) está enderezado y los cotiledones están totalmente desplegados. Las

células de la cara superior del hipocótilo cesan su crecimiento, las células de la cara

inferior siguen creciendo y provocan dicho enderezamiento, este estado se observa

en la figura 1.2.

9

Figura 1.2 Estado V1 de la Etapa Vegetativa

Fuente: cicgr.agron.iastate.edu/ CICGR/home.html

Vn.- Este estado se muestra en la figura 1.3, donde se produce la formación de

nudos en la planta, que posteriormente se transforman en flores.

Figura 1.3 Estado Vn de la Etapa Vegetativa

Fuente: cicgr.agron.iastate.edu/ CICGR/home.html

1.5.6.2. Etapa Reproductiva

La etapa reproductiva de la planta de soya está dada por los siguientes estados:

10

R1.- Es el inicio de floración, se presenta una flor abierta en cualquier nudo del tallo

principal. Las flores miden entre 6 y 7 mm de largo y su color puede ser blanca o con

distintos tonos de púrpura.

R2.- En esta etapa se produce la floración completa de la planta de soya donde se

observa una flor abierta en uno de los nudos superiores del tallo principal con hojas

totalmente desplegadas. Esta etapa indica el comienzo de un período de

acumulación constante de materia seca como se observa en la figura 1.4.

Figura 1.4 Estado R2 de la Etapa Reproductiva

Fuente: http:www.mda.state.mn.us/pestsurvey/factsheets/

R3.- Se da el Inicio de formación de vainas, una vaina en uno de los cuatros nudos

superiores del tallo principal.

R4.- En este estado las vainas están completamente desarrolladas, aparece una

vaina de 2 cm aproximadamente en uno de los cuatro nudos superiores del tallo

principal con hojas totalmente desplegadas que se muestra en la figura 1.5.

11


Fuente: http:www.mda.state.mn.us/pestsurvey/factsheets/

R5.- Se da el Inicio de formación de semillas, una vaina ubicada en uno de los

cuatro nudos superiores del tallo principal, la vaina contiene semillas de 3 mm de

largo aproximadamente.

R6.- Las semillas se desarrollan completamente, donde las vainas llegan a alcanzar

alrededor de 5 cm como se muestra en la figura 1.6.


Fuente: http:soybean.agronomy.wisc.edu/.../reproductive.htm

12

R7.- Se produce el inicio de maduración, las vainas se han secado. La semilla

alcanza la madurez fisiológica y junto con la vaina pierde su coloración verde. La

semilla contiene un 60 % de humedad como se observa en la figuras 1.7a y 1.7b.

a) b)


Fuente: http:soybean.agronomy.wisc.edu/.../reproductive.htm

1.5.7. GRANO DE SOYA

El grano de soya tiene una forma ovoidea. Las partes del grano de la soya se

muestran en la Figura 1.8.

Figura 1.8 Grano de Soya

Fuente: www.agroimpulso.com.ar

13

La cáscara o tagumento es la envoltura del grano. Esta envoltura le da un sabor un

tanto amargo a los productos alimenticios a base de soya por lo que se desecha.

El cotiledón está formado por células alargadas llenas de cuerpos proteicos

rodeados por numerosos esferosomas de aceite, contiene la mayor parte de las

proteínas del grano que se hidrolizan por la acción de proteasas durante la

germinación y sirven de substrato para el crecimiento del embrión.

1.5.8. VARIEDADES DE LA SOYA

Las variedades de la soya se pueden identificar en la tabla 1.5.

Tabla 1.5 Variedades de soya

Características VARIEDADES DE SOYA

Color de las vainas

CEA CH 86

INTA Taiwán

S-2036

CB 3296

1088SCB

1088SC

Color de la flor Crema Crema Marrón Crema Crema

Color de la pubescencia Violeta Blanca Blanca Violeta Violeta

Color del hilium Castaño Castaño Negro Castaño Castaño

Días de floración 61 49 49 45 43

Ciclo Vegetativo (días) 155 118 136 118 118

Fuente: ABURTO Isabel; Evolución de las Variedades de Soya; INTA; 2004; página 6


14

1.6. ESTUDIO DE CAMPO

El estudio de campo se realiza en la provincia de Los Ríos, cantón Quevedo, este

estudio permite obtener generalidades respecto a la producción de soya en el

Ecuador.

1.6.1. LOCALIZACIÓN DE LOS CULTIVOS DE SOYA

El 96% de producción de soya se concentran en la Provincia de los Ríos. La

Provincia cuenta con cultivos de esta leguminosa distribuidos en diferentes

cantones, además que posee gran cantidad de industrias de secado y centros

acopio. En la tabla 1.6 se muestran los datos de la distribución de la producción de

soya en la Provincia de los Ríos del año 2008.

Tabla 1.6 Distribución de la producción de soya en la Provincia de los Ríos, del año

2008

Cantón Superficie Sembrada

(hectáreas) Producción (Toneladas)

Baba 1076 1921

Urdaneta 1638 2924

Montalvo 14500 23020

Babahoyo 29954 47555

Buena Fe 3667 5821

Quevedo 3515 4320

Fuente: III CENSO NACIONAL AGROPECUARIO ELABORACIÓN; Proyecto SICA-

BIRF/MAG-Ecuador; 2008; www.sica.gov.ec


El clima de la Los Ríos es cálido húmedo, con una temperatura anual que oscila

entre los 22°C y 33ºC con variaciones mínimas en todo el año. La humedad relativa

oscila entre el 81 y 88%. La distribución de lluvias está definida en los meses de

diciembre a mayo, la estación seca se presenta en los meses de junio a noviembre.

15

La temperatura óptima de germinación para la semilla de soya se ubica entre 24°C y

32ºC, pudiéndose realizar la siembra a partir de los 20ºC. Por lo que el clima de la

provincia de Los Ríos es propicio para el cultivo de soya.

1.6.2. ÉPOCAS Y CARACTERÍSTICAS DEL SUELO CULTIVABLE

El cultivo de la soya en las zonas de agrícolas de la provincia de Los Ríos se realiza

de forma anual en los meses de mayo a octubre; el ciclo vegetativo de la leguminosa

oscila entre 100 y 150 días.

La provincia de Los Ríos posee distintos tipos de suelos como son arcillosos, franco-

arcillosos y franco-limosos, que se caracterizan por la alta capacidad de retención de

agua y permeabilidad, propicios para la producción de soya. En la figura 1.9 se

muestra una plantación típica de soya, de la provincia de los Ríos.

Figura 1.9 Estudio de campo de los cultivos de soya realizado con el Director del Proyecto,

en el cantón Quevedo- parroquia San Carlos; Barrio Fe y Alegría

Fuente: Propia

16

1.6.3. PROCESO AGROINDUSTRIAL

El proceso de cosecha y post cosecha de la soya abarca las siguientes actividades:

1. Cosecha

2. Desvainado

3. Secado

4. Pelado

5. Elaboración de alimentos

1.6.3.1. Cosecha

La cosecha de la soya se recomienda realizarla cuando las semillas tienen una

humedad entre 13º y 15º, pero debido a que el cultivo en la zona es artesanal los

agricultores se basan solamente cuando la vaina se torna en un color café.

La cosecha es realizada de forma manual al desprender las vainas de la planta, la

planta servirá de abono para el siguiente cultivo después del arado. En la figura 1.10

se muestra un cultivo de soya en estado de cosecha.

17

Figura 1.10 Estudio de campo realizado con el Director del Proyecto, en el cantón

Quevedo- parroquia San Carlos, Finca Santa Isabel

Fuente: Propia

1.6.3.2. Desvainado

Este proceso se realiza de manera artesanal, el cual consiste en colocar las vainas

de la soya en costales o tendales formando un bulto; para posteriormente golpear

este bulto contra una pared logrando que la vaina se triture.

A continuación se realiza un proceso de limpieza separando las vainas trituradas,

tallos, ramas y polvo de los granos mediante un tamizado. Por último la soya es

almacenada en costales para ser entregados a los centros de acopio.

18

1.6.3.3. Secado

Una vez realizada la limpieza, los granos de soya son transportados a centros de

acopio donde son secados. El proceso de secado es realizado por medio de hornos

fijos construidos de bloque, por la parte inferior de estos hornos circula aire caliente;

el aire caliente se obtiene al quemar G.L.P. e impulsado por un ventilador.

Posteriormente del secado, la soya es colocada en sacos y almacenados bajo techo

para su venta y comercialización.

1.6.4. Pelado

Antes del pelado, se hace una hidratación del grano, logrando que la cáscara se

torne sumamente blanda, permitiendo así un desprendimiento de ésta de una

manera más fácil.

A nivel micro industrial el pelado luego de la hidratación de la soya es realizado de

forma manual, como se muestra en la figura 1.11 Cabe mencionar que el diseño de

esta tesis está enfocado en mejorar este proceso.

Figura 1.11 Pelado de soya manual

Fuente: Propia

19

1.6.4.1. Elaboración de alimentos

Una vez realizado el pelado de la soya se procede a la transformación de alimentos

como: carne, leche, queso, soya, enconfitada, etc.; con diferentes procesos que

cada producto requiere. Actualmente los alimentos elaborados a base de soya son

muy comercializados en centros comerciales y naturistas por su alto contenido

alimenticio como se observa en la figuras 1.12a y 1.12b.

a)

b)

Figura 1.12 Alimentos elaborados a base de soya

Fuente: Propia

20

CAPITULO 2

SELECCIÓN DE ALTERNATIVAS

2.1. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA

La industria productora de alimentos en el Ecuador en los últimos años se ha

enfocado en la elaboración de productos alimenticios derivados de la soya tales

como: harina, carne, soya enconfitada. El pelado de la soya se realiza de forma

manual, lo que implica un excesivo tiempo de proceso así como condiciones de

insalubridad.

En base a lo antes expuesto se ve la necesidad de diseñar una máquina para el

mercado nacional que se ajuste a los requerimientos de las pequeñas industrias.

En este capítulo se presentan las alternativas de solución a la problemática antes

mencionada. Estas son descritas de tal forma que se plantean sus ventajas y

desventajas más importantes e influyentes sobre el proceso de pelado. El principal

objetivo del estudio y selección de las alternativas es determinar la configuración del

diseño de la máquina peladora.

2.2. RESTRICCIONES Y LIMITACIONES

2.2.1. CARACTERÍSTICAS DEL PROTOTIPO

De las encuestas realizadas en el trabajo de campo pequeños productores del

cantón Quevedo en la provincia de los Ríos, se han obtenido los siguientes

requerimientos y deseos comunes:

21

· Bajo tiempo de obtención del Producto.

· Bajo precio de producción.

· Mantenimiento.

· Compacta.

· Limpieza en el proceso.

· Calidad del Producto.

· Facilidad de transporte.

· Salubridad en el proceso

2.2.2. PARÁMETROS FUNCIONALES

En base a las características antes mencionadas, se puede extraer los parámetros

considerados importantes para el diseño de la máquina.

Estos se indican a continuación.

a) Tiempo de proceso

La peladora de soya debe un cumplir un tiempo de fabricación de acuerdo las

necesidades de los pequeños productores. El diseño de la máquina debe asegurar

que el tiempo de proceso de pelado sea menor que el realizado de forma manual.

b) Capacidad

De acuerdo con la concepción del proyecto se define que la máquina debe tener una

capacidad de al menos 50 Kg/h, esto justificado con un previo estudio el cual se

enfoca en que la máquina debe poseer una mayor capacidad de pelado (de

alrededor de un 100% superior) que el proceso manual.

c) Facilidad de Fabricación

Este es un aspecto es muy importante debido a que el diseño está enfocado para las

pequeñas industrias, por lo tanto las alternativas de diseño deben contemplar una

facilidad de fabricación para disminuir costos.

22

c) Mantenimiento

La máquina peladora debe permitir un mantenimiento preventivo, con el fin que no

se reduzca su vida útil. El mantenimiento también no debe involucrar excesivas

horas de para de la máquina y gastos extremadamente considerables debido a

repuestos, reparaciones y mano de obra.

d) Ergonomía

La máquina debe adaptarse correctamente a las habilidades del operador, tal que no

presente dificultades para ser utilizada y mucho menos represente excesivos

esfuerzos para las personas encargadas del manejo.

e) Costos de fabricación

El costo es un parámetro muy importante ya que el diseño de la máquina debe

adaptarse a pequeñas industrias de producción.

2.3. ESTUDIO DE LAS ALTERNATIVAS

Para propósitos de diseño de la máquina peladora de soya hidratada se han

considerado tres alternativas, partiendo del principio que a nivel nacional no existen

máquinas que realizan esta función.

A continuación se detallan las alternativas teóricas de diseño.

23

2.3.1. ALTERNATIVA 1: MÁQUINA PELADORA DE SOYA HIDRATADA DE

DISCOS DE ABRASIÓN

La alternativa 1 se observa en las figuras 2.1a, 2.1b y 2.1c.

a) b)

c)

Figura 2.1 Peladora de soya de discos de abrasión

Fuente: Propia


7

9

8 4

3

2

5

1

6

4 9

2

6

8

10

11

7

24

Esta alternativa consta de los siguientes elementos:

1. Motor eléctrico

2. Tolva de ingreso

3. Carcasa Superior

4. Tolva de salida

5. Carcasa Inferior

6. Banda

7. Polea

8. Disco móvil

9. Disco Fijo

10. Eje vertical

11. Rodamiento axial

2.3.1.1. Funcionamiento de la peladora de soya hidratada de discos de abrasión

El funcionamiento de esta alternativa inicia cuando la soya ingresa a la máquina por

medio de la tolva de ingreso (2), posteriormente se transporta por medio de la fuerza

de gravedad hacia la cámara de los discos de abrasión, aquí un disco permanece

fijo (9) y otro móvil (8). El movimiento relativo de rotación entre los discos permite

que se genere rozamiento con los granos de soya produciendo el desprendimiento

de la cáscara.

Mediante la acción de la fuerza centrífuga de la rotación, los granos de soya pelados

y la cáscara son impulsados hacia la tolva de salida (4) y luego al exterior por la

medio de la fuerza de gravedad.

El disco de fricción móvil es accionado por medio de un eje vertical (10), el

acoplamiento entre el eje y el disco es hecho por medio de una chaveta. El eje es

impulsado por medio de un motor eléctrico (1), la transmisión de movimiento entre el

motor y el eje se realiza por medio de poleas (7) y banda (6).

25

Cabe mencionar que el eje vertical está soportado en la carcasa inferior (5) por

medio de un rodamiento axial (11), el cual absorbe la carga generada por el peso del

disco móvil.

2.3.1.2. Ventajas y desventajas de la peladora de soya hidratada de discos de abrasión

Ventajas

· Facilidad de manejo para el operador.

· Máquina compacta y de fácil transporte.

· Alta seguridad por tener un sistema de pelado totalmente cerrado.

· Larga vida útil debido a la robustez del diseño.

· Alta capacidad de producción.

Desventajas

· Compleja construcción debido a la configuración de los elementos.

· Altos costos de fabricación.

· Complejo mantenimiento.

· Altos costos de mantenimiento.

· Personal calificado para realizar el mantenimiento.

26

2.3.2. ALTERNATIVA 2: MÁQUINA PELADORA DE SOYA HIDRATADA DE

RODILLO DENTADO


a) b)

c)

Figura 2.2 Peladora de soya de rodillo dentado

Fuente: Propia



1

2

3

4 10

5

6

79

8

1

2

3

4

5

6

9

11

27

1. Estructura

2. Polea

3. Banda

4. Motor eléctrico

5. Tolva de ingreso

6. Rodillo dentado

7. Lámina de aplastamiento

8. Bandeja de salida

9. Eje motriz

10. Cámara de pelado

11. Rodamientos radiales

2.3.2.1. Funcionamiento de la peladora de soya hidratada de rodillo dentado

El proceso de pelado de esta alternativa inicia con el ingreso de la soya hidratada

por la tolva de ingreso (5), luego la soya es trasladada por medio de la fuerza de

gravedad y la fuerza de arrastre generada por el giro del rodillo dentado (6) hacia la

cámara de pelado (10), la cámara de pelado está compuesta por la lámina de

aplastamiento (7) y el rodillo dentado antes mencionado. La soya es presionada por

los dientes del rodillo y la lámina permitiendo que la cáscara se separe del grano. Al

final los granos de soya pelada y la cáscara son depositados en la bandeja de salida

(8).

El rodillo dentado es accionado por medio del eje motriz (9), este se encuentra

acoplado al rodillo dentado por medio de remaches permitiendo que los dos giren

solidariamente. El movimiento rotatorio del eje motriz está dado por un motor

eléctrico (4), el movimiento es trasmitido del motor hacia el eje por medio de poleas

(2) y bandas (3). Para que el giro del eje motriz se realice de manera correcta, este

es conjugado con dos rodamientos radiales (11).

28

2.3.2.2. Ventajas y desventajas de la peladora de soya hidratada de rodillo dentado

Ventajas

· Mediano costo de fabricación.

· Facilidad de mantenimiento.


· Presta gran ergonomía al operador.

· Capacidad de regulación para diferentes tamaños de grano de soya.

· Alta seguridad para el operador.

Desventajas

· Compleja construcción debido a la configuración de los elementos.

· Gran tamaño.

· Dificultad de transporte.

· Moderada eficiencia debido a la configuración de los dientes que podrían

dañar un porcentaje de los granos.

· Moderada capacidad de producción.

· Complejo montaje y desmontaje.

29

2.3.3. PELADORA DE SOYA HIDRATADA DE RODILLOS VULCANIZADOS


a) b)

c)

Figura 2.3 Peladora de soya de rodillos vulcanizados

Fuente: Propia


1

5

6

2

4

3

7

8

30


1. Tolva de ingreso

2. Sistema de poleas y bandas

3. Estructura

4. Motor eléctrico

5. Rodillos vulcanizados

6. Bandeja de salida

7. Sistema de regulación

8. Sistema de cadena y catarinas

2.3.3.1. Funcionamiento de la peladora de soya hidratada de rodillos vulcanizados

En esta alternativa el grano de soya es colocado en la tolva de ingreso (1),

posteriormente por medio de la fuerza de gravedad es transportada hasta el primer

par de rodillos vulcanizados (5) donde las cáscara es separada de los grano por las

fuerzas de rozamiento y compresión generada por la rotación de estos rodillos.

Para incrementar la eficiencia de la máquina los granos de soya pasan por el

segundo par de rodillos, luego de este proceso los granos y la cáscara se trasladan

a una bandeja de salida (6). Los rodillos son accionados por medio de un motor

eléctrico (4), el movimiento de rotación es transmitido a los rodillos por medio de un

sistema de bandas y poleas (2).

Una característica importante de esta alternativa es que consta de un sistema de

cadenas y catarinas (8), que permite generar un movimiento de rotación inverso en

los rodillos vulcanizados.

2.3.3.2. Ventajas y desventajas de la peladora de soya hidratada de rodillos

vulcanizados

Ventajas

· Facilidad de construcción.

· Facilidad de mantenimiento.

31


· Presta gran ergonomía al operador.

· Simplicidad tecnológica.

· Alta seguridad de operación.

· Alta eficiencia por la presencia de dos pares de rodillos.

· Capacidad de regulación para diferentes tamaños de grano de soya.

· Moderado costo de fabricación debido a la simplicidad del diseño

· El proceso de vulcanización de los rodillos se realiza con caucho blanco

alimenticio o neopreno, todo esto con el fin de que la soya no se contamine.

Desventajas

· Gran tamaño.

· Dificultad de transporte.

· Elevado peso.

2.4. ANÁLISIS Y SELECCIÓN

Para la selección de la mejor alternativa de diseño se evalúa por medio del método

ordinal corregido de criterios ponderados3.

Este método se basa en tablas donde cada criterio o solución se confrontan con los

restantes criterios o soluciones y se asignan los siguientes valores.

1 Si el criterio o solución de las filas es superior que el de las columnas.

0.5 Si el criterio o solución de las filas es equivalente al de las columnas.

0 Si el criterio o solución de las filas es inferior que el de las columnas.

3 RIBA Carles; Diseño Concurrente; ETSEIB; España; 2002; página 60

32

2.4.1. EVALUACIÓN DEL PESO ESPECÍFICO DE CADA PARÁMETRO

FUNCIONAL

En base a los parámetros funcionales mencionados en el numeral 2.2.2, se evalúa el

peso de menor a mayor en base a los requerimientos de los pequeños productores

como se observa en la tabla 2.1.

Tabla 2.1 Evaluación del peso de menor a mayor de los parámetros funcionales

Capacidad = Facilidad de Fabricación > Tiempo de Proceso> Costo > Mantenimiento > Ergonomía

Fuente: Propia


A continuación se evalúa el respectivo valor respectivo valor de los parámetros

funcionales, que se muestra en la tabla 2.2.

Tabla 2.2 Peso específico de cada parámetro funcional

1 2 3 4 5 6 ∑+1 Ponderado 1 Capacidad 0,5 1 1 1 1 4,5 5,5 0,26

2 Facilidad de Fabricación 0,5 1 1 1 1 4,5 5,5 0,26

3 Tiempo de Proceso 0 0 1 1 1 3 4 0,19

4 Costos 0 0 0 1 1 2 3 0,14

5 Mantenimiento 0 0 0 0 1 1 2 0,10

6 Ergonomía 0 0 0 0 0 0 1 0,05

Total 21 1

Fuente: Propia


33

2.4.2. EVALUACIÓN DE LOS PESOS ESPECÍFICOS DE LAS DISTINTAS

SOLUCIONES

2.4.2.1. Evaluación del criterio Capacidad

En la tabla 2.3 se observa la evaluación del peso del criterio de capacidad para cada

alternativa.

Tabla 2.3 Evaluación del criterio Capacidad

CAPACIDAD Alternativa 1 Alternativa 2 Alternativa 3 ∑+1 Pond.

Alternativa 1 1 0,5 2,5 41,67

Alternativa 2 0 0 1,0 16,67

Alternativa 3 0,5 1 2,5 41,67

Total 6,0 100

Fuente: Propia


2.4.2.2. Evaluación del criterio Facilidad de Fabricación

En la tabla 2.4 se muestra la evaluación del peso del criterio de facilidad de

fabricación para cada alternativa.

Tabla 2.4 Evaluación del criterio Facilidad de Fabricación

FACILIDAD DE FABRICACIÓN

Alternativa 1

Alternativa 2

Alternativa 3

∑+1 Pond.

Alternativa 1 0 0 1 16,67

Alternativa 2 1 0,5 2,5 41,67

Alternativa 3 1 0,5 2,5 41,67

Total 6 100

Fuente: Propia


34

2.4.2.3. Evaluación del criterio Tiempo de Proceso

En la tabla 2.5 se observa la evaluación del peso del criterio de tiempo de

fabricación para cada alternativa.

Tabla 2.5 Evaluación del criterio Tiempo de Proceso

TIEMPO DE PROCESO

Alternativa 1

Alternativa 2

Alternativa 3

∑+1 Pond.

Alternativa 1 1 0,5 2,5 41,67


Alternativa 3 1 0,5 2,5 41,67

Total 6 100

Fuente: Propia


2.4.2.4. Evaluación del criterio Costos

En la tabla 2.6 se muestra la evaluación del peso del criterio de costos para cada

alternativa.

Tabla 2.6 Evaluación del criterio Costos

COSTOS Alternativa 1 Alternativa 2 Alternativa 3 ∑+1 Pond.


Alternativa 2 1 0,5 2,5 41,67

Alternativa 3 1 0,5 2,5 41,67

Total 6 100

Fuente: Propia


2.4.2.5. Evaluación del criterio Mantenimiento

En la tabla 2.7 se muestra la evaluación del peso del criterio de mantenimiento para

cada alternativa.

35

Tabla 2.7 Evaluación del criterio Mantenimiento

MANTENIMIENTO Alternativa 1 Alternativa 2 Alternativa 3 ∑+1 Pond.




Total 6 100

Fuente: Propia


2.4.2.6. Evaluación del criterio Ergonomía

En la tabla 2.8 se observa la evaluación del peso del criterio de mantenimiento para

cada alternativa.

Tabla 2.8 Evaluación del criterio Ergonomía

ERGONOMÍA Alternativa 1 Alternativa 2 Alternativa 3 ∑+1 Pond.


Alternativa 2 0 0,5 1,5 25,00

Alternativa 3 0 0,5 1,5 25,00

Total 6 100

Fuente: Propia


2.4.3. TABLA DE CONCLUSIONES

En la tabla 2.9 se muestra las concusiones para la selección de la alterativa de

diseño más adecuada.

36

Tabla 2.9 Tabla de Conclusiones

CONCLUSIÓN

Capacidad

Facilidad de Fabricación

Tiempo de Proceso

Costos

Mantenimiento

Ergonomía

∑

Prior.

Alternativa 1 10,9 4,4 7,9 2,4 1,6 2,4 29,6 2

Alternativa 2 4,4 10,9 3,2 6,0 3,2 1,2 28,8 3

Alternativa 3 10,9 10,9 7,9 6,0 4,8 1,2 41,7 1

Fuente: Propia


De los resultados obtenidos en la tabla 2.9 se observa que la mejor decisión de

diseño es la alternativa 3, que corresponde a la peladora de soya hidratada de

rodillos vulcanizados.

37

CAPITULO 3

DISEÑO

3.1. DETERMINACIÓN DE LA CANTIDAD DE GRANOS DE SOYA

POR KILOGRAMO4

La cantidad de granos hidratados de soya por kilogramo se determina mediante un

análisis muestral, a través de la siguiente ecuación.

Ec. (3.1)

Donde:

n : Tamaño muestral

Na : Población

Zα : Desviación 95% (1.96)

p : Información desconocida (50%)

q : (1-p)

d : estimación

Se asume una población (Na) de 100, una estimación (d) de 5% y aplicando la

ecuación 3.1 se tiene.

4 PÉREZ M; Control Estadístico de Procesos; EDITAR;Bogotá-Colombia; 1991; Pág. 61

38

Para realizar la contabilidad de los granos de soya hidratados por kilogramo, se

utiliza una balanza electrónica, como se indica en la figura 3.1.

Figura 3.1 Toma de muestras para determinar la cantidad de granos de soya hidratados por

kilogramo

Fuente: Propia

Una vez determinado el tamaño de la muestra se determina la media aritmética de la

cantidad de granos de soya hidratada, utilizando la siguiente expresión.

Ec. (3.2)

De acuerdo a la ecuación 3.2, se obtiene la media aritmética (los datos obtenidos del

muestreo de la cantidad de granos por kilogramo se observan en el ANEXO A; Tabla

A.1.).

39

3.2. DETERMINACIÓN DE LAS MEDIDAS GENERALES DE LA

SOYA

Las medidas generales del grano de la soya hidratada se determinan mediante un

análisis estadístico. La muestra de soya utilizada para este análisis estadístico es de

variedad mundial. En la figura 3.2 se muestra las tres dimensiones principales del

grano de soya para el estudio.

Figura 3.2 Dimensiones principales del grano de soya

Fuente: Propia


Donde:

a: longitud [mm]

b: ancho [mm]

c: espesor [mm]

Para determinar el tamaño de la muestra se utiliza la ecuación 3.1, para esto se

asume una estimación (d) de 5% y la población es la cantidad de granos hidratados

por libra obtenidos en el numeral 3.1, por tanto (Na) es de 1634.

40

Una vez calculado el tamaño de la muestra se utiliza la ecuación 3.2 para determinar

la media aritmética de las tres medidas del grano de soya hidratada. Los datos de

las mediciones del muestreo se observan en el ANEXO B, tabla B.1. Los resultados

de la media aritmética de las dimensiones de los granos de soya son los siguientes.

3.3. DIMENSIONAMIENTO DE LA MÁQUINA PELADORA DE SOYA

HIDRATADA POR RODILLOS DE PRESIÓN

3.3.1. VELOCIDAD ANGULAR DE LOS RODILLOS

En primer lugar se determina la cantidad de granos de soya hidratada que se pelan

en cada revolución.

3.3.1.1. Cálculo de la cantidad de granos de soya hidratada que se pelan por revolución

La peladora de soya cuenta con un sistema de dosificación, el cual permite que los

granos de soya no sobrealimenten el mecanismo de pelado de rodillos, lo que causa

un incorrecto funcionamiento. Como se observa en la figura 3.3a y 3.3b, el sistema

de dosificación cuenta con un eje cuadrado de dosificación, el cual permite el paso

de la soya al través de la tolva 4 veces en cada revolución.

El eje de dosificación está accionado por uno de los rodillos de pelado a través de un

sistemas de poleas de igual diámetro (relación de transmisión 1:1), como se observa

en la figura 3.3c, por lo tanto existirán 4 ingresos de granos de soya por revolución a

los rodillos de pelado.

41

a) b)

c)

Figura 3.3 Sistema de dosificación de la máquina peladora de soya

Fuente: Propia


Para el diseño se toma una longitud del rodillo de pelado de 400 [mm], por otra parte

en el numeral 3.2 se determina la longitud (a) del grano de soya, por lo tanto la

cantidad de soya que se distribuye longitudinalmente está dada por la ecuación 3.3.

Ec. (3.3)

Donde:

Nl : Cantidad de granos de soya que se distribuyen longitudinalmente [u]

LR Longitud del rodillo [mm]

Tolva

Eje de dosificación

Rodillos de pelado

Rodillos de pelado

Sistema de poleas

Rodillo de pelado

42

Aplicando la ecuación 3.4 se tiene.

Debido a que la soya ingresa 4 veces por revolución, la cantidad total de granos por

revolución (NT) de soya está dada mediante la ecuación 3.4.

Ec. (3.4)

Donde:

NT :

Total de granos por revolución [u/rev]

3.3.1.2. Cálculo de la velocidad angular de los rodillos.

A continuación se determina la cantidad de granos de soya por minuto que se tiene

que pelar, mediante la ecuación 3.5.

Ec. (3.5)

Donde:

Ca : Capacidad de la máquina [Kg/hora]

Cb : Granos de soya por libra [Kg/min]

C Granos de soya distribuidos por minuto [u/min]

Ca=50 [Kg/hora]

Cb=3595 [u/Kg]


43

La velocidad angular de los rodillos se calcula mediante la ecuación 3.6.

Ec. (3.6)

Donde:

ω :

Velocidad angular [rev/min]

3.4. DETERMINACIÓN DE LAS VELOCIDADES ANGULARES DE

LOS EJES Y POLEAS DE REDUCCIÓN

Dado que la velocidad de los rodillos es 23 [rev/min] se hace necesario un sistema

de poleas que permita la reducción de la velocidad angular del motor. Este sistema

se puede observar en la figura 3.4.

Figura 3.4 Sistema de Reducción por Poleas

Fuente: Propia


Eje de

transmisión 1

Eje de

transmisión 2

Eje de

transmisión 3

44

Donde:

n1 :

Velocidad angular de la polea motriz

[rev/min]

n2 :

Velocidad angular de la polea conducida del eje 1

[rev/min]

n3 :

Velocidad angular de la polea motriz del eje 1

[rev/min]

n4 :


[rev/min]

n5 :

Velocidad angular de la polea motriz del eje 2

[rev/min]

n6 :


[rev/min]

d1 :

Diámetro de la polea motriz

[pulg]

d2 :

Diámetro de la polea conducida del eje 1

[pulg]

d3 :

Diámetro de la polea motriz del eje 1

[pulg]

d4 :


[pulg]

d5 :

Diámetro de la polea motriz del eje 2

[pulg]

n6 :


[pulg]

Para calcular las velocidades angulares de cada uno de los ejes se utiliza las

ecuaciones 3.7, 3.8 y 3.9.

Ec. (3.7)

Si n2=n3

Ec. (3.8)

Si n3=n4

Ec. (3.9)

A nivel de las casas comerciales en Ecuador se encuentran motores eléctricos de

0.5 a 1 hp, con una velocidad angular promedio de 1745 [rev/min].

45

Para los diámetros de las poleas, se seleccionan las conductoras de 2.5 [pulg.] y las

conducidas 10 [pulg.], las cuales se fabrican a nivel de la industria de Ecuador.

Por lo tanto aplicando la ecuación 3.7 se tiene.

Aplicando la ecuación 3.8.


Esta velocidad angular es un tanto mayor que la calculada en el numeral 3.3.1.2, lo

que da como resultado una capacidad poco mayor que la propuesta (50 Kg/h), esto

se justifica por el aspecto económico ya que al utilizar otro sistema de reducción

para alcanzar la velocidad exacta (catarinas, cajas de velocidades, etc.) encarecen

el diseño.

3.5. DETERMINACIÓN DE LA CARGA NECESARIA PARA PELAR

EL GRANO DE SOYA HIDRATADA

Para determinar las cargas para el pelado del grano de soya hidratada, se parte de

la premisa que para el proceso manual se aplica una fuerza de compresión mediante

las yemas de los dedos en sentido del ancho (b) y distribuida a lo largo de la de la

longitud (a) del grano, como se observa en la figuras 3.5a, y 3.5b.

46

a) b)

Figura 3.5 Estudio del pelado del grano de soya de forma manual

Fuente: Propia


Por lo tanto para realizar el pelado de la soya, los rodillos deben efectuar la carga Wr

de compresión para cada grano de soya, (Ver en la Figura 3.6).

Figura 3.6 Carga de compresión sobre el grano de soya

Fuente: Propia


Para determinar la carga Wr, se realiza una medición experimental de una muestra

de granos de soya. Las pruebas se hacen en el Laboratorio de Esfuerzos y

Vibraciones de la E.P.N., para lo cual se usa la máquina de ensayos de tracción y

compresión, como se observa en las figuras 3.7a, 3.7b y 3.7c.

47

a) b)

c)

Figura 3.7 Pruebas para determinar la carga de compresión del pelado del grano de soya

Fuente: Propia

Se realizan las pruebas para un tamaño de muestra de 60, utilizando la ecuación 3.2

se determina la media aritmética, para encontrar la carga de compresión Wr. Los

datos de las mediciones se observan en el ANEXO C, tabla C.1.

El resultado de la media aritmética es la siguiente.

3.6. DIMENSIONAMIENTO DE LOS RODILLOS DE PELADO

Se determina el diseño con cuatro rodillos vulcanizados, dispuestos en dos pares,

como se observa en la figura 3.8, esto con la finalidad de que hay granos de soya

48

que no son pelados al pasar por el primer par de rodillos, pero van a pelarse al pasar

por el segundo par de rodillos.

Figura 3.8 Disposición de los rodillos vulcanizados de pelado

Fuente: Propia


Cabe mencionar que el rodillo 1, es motriz, debido a que se acopla al sistema de

poleas. Por otra parte al rodillo 3 se acopla a la polea que acciona el eje de

dosificador.

3.6.1. DETERMINACIÓN DE LAS CARGAS PRESENTES SOBRE LOS RODILLOS

3.6.1.1. Carga de compresión

En el numeral 3.3 se determina que se distribuyen 33 granos a lo largo de la longitud

del rodillo (400 mm), por lo tanto la carga distribuida qr está dada por.

Ec. (3.10)

Rodillo 3 Rodillo 4

Rodillo 1 Rodillo 2

49

3.6.1.2. Carga de fricción

La segunda carga presente es la fuerza de fricción debido a la rugosidad entre el

grano de soya y la superficie vulcanizada, la presencia de esta carga se determina al

realizar pruebas con una maqueta de los rodillos vulcanizados que se muestra en las

figuras 3.9a, 3.9b, y 3.9c, donde se observa que la carga de rozamiento desprende

la cáscara del grano de soya.

a) b)

c)

Figura 3.9 Prueba con maqueta

Fuente: Propia

A continuación se plantea un diagrama de cuerpo libre para un grano de soya que se

muestra en las figura 3.10.

50

Figura 3.10 Diagrama de cuerpo libre del grano de soya

Fuente: Propia


Aplicando las leyes de la estática.

Donde:

Wt : Fuerza de rozamiento entre el rodillo y la soya [N]

µa : Coeficiente de fricción entre el rodillo y la soya (0.3919) 5

Por lo tanto.

5 ESREF Isik; Some Engineering Properties of Soybean Grains; Uludag University; Turkey; 2003; Pág. 2

N Wt

Wr

Wt x y

z

51

A continuación se determina la carga distribuida de fricción qt, a lo largo del cilindro

sabiendo que se distribuyen 33 granos de soya.

Ec. (3.11)

3.6.2. DISEÑO DE LOS RODILLOS

Los elementos que conforman el rodillo, se observan en la figura 3.11a y 3.11b.

a) b)

Figura 3.11 Elementos de los rodillos

Fuente: Propia


El vulcanizado de los rodillos está fabricado de CR o caucho de policloropreno

(Neopreno), que es un homopolímero de clorobutadieno, comúnmente llamado

caucho alimenticio, el cual es utilizado en máquinas para procesar alimentos porque

no es contaminante, este proceso de vulcanizado es realizado en la ciudad de Quito

por la empresa cauchos Vikingo.

Los rodillos 1, 2, y 4 se encuentran en las mismas condiciones de carga pero el

rodillo 3 está sometido a un torque mayor debido a que acciona el eje dosificador.

Por lo que se realiza el mismo análisis de diseño para los rodillos 1, 2 y 4; y otro

análisis para el rodillo 3.

Tapa Vulcanizado

Tubería

Eje

52

3.6.2.1. Diseño estático de los Rodillos 1, 2 y 4

En la figura 3.12a se observa la configuración longitudinal de los rodillos 2 y 4, en la

figura 3.12b se observa las dimensiones de la configuración longitudinal del rodillo 1.

Por lo tanto, a pesar de que los ejes de los rodillos tienen diferentes longitudes, la

ubicación y la magnitud de las cargas son las mismas, así como la ubicación de los

apoyos. Con esto se llega a la conclusión de que se puede hacer un sólo análisis

para los tres rodillos.

a) Configuración longitudinal rodillos 2 y 4

b) Configuración longitudinal rodillo 1

Figura 3.12 Dimensiones logitudinales de los rodillos

Fuente: Propia


3.6.2.1.1. Cálculo de reacciones

A continuación se realiza el diagrama de cuerpo libre, que se indica en la figura 3.13.

53

Figura 3.13 Diagrama de Cuerpo Libre del Rodillo

Fuente: Propia


Aplicando la sumatoria de cargas y momentos se tiene.

Ec. (3.12)

Reemplazando en la Ec. 3.12 se tiene.

54

Ec. (3.13)


Ec. (3.14)

Tt es el torque generado por la carga qt, para esto se define que el diámetro del

rodillo con el caucho vulcanizado es 60 mm (radio 0.03 m), entonces.


3.6.2.1.2. Diagramas de Fuerza Cortante y Momento Flector

Nota: Se toma como inicio de los diagramas (X=0) la sección D (Ver figura 3.12),

debido a que antes de esta sección el eje no está cargado.

55

· Para el plano x-y

a) Tramo I (Ver figura 3.14)

Figura 3.14 Corte de la viga Tramo I, plano x-y

Fuente: Propia


b) Tramo II (Ver figura 3.15)

Figura 3.15 Corte de la viga Tramo II, plano x-y

Fuente: Propia


56

c) Tramo III (Ver figura 3.16)

Figura 3.16 Corte de la viga Tramo III, plano x-y

Fuente: Propia


El diagrama de Fuerza Cortante se observa en la figura 3.17 y el diagrama de

Momento Flector se indica en la figura 3.18.

57

Figura 3.17 Diagrama de la fuerza cortante, plano x-y

Fuente: Propia


Figura 3.18 Diagrama del Momento Flector, plano x-y

Fuente: Propia


Por lo tanto la fuerza cortante máxima es de V(x)=158.4 [N] en la secciones A y B. El

momento flector máximo es M(x)= 17.97 [Nm] en la sección C.

-200

-100

0

100

200

0 0,1 0,2 0,3 0,4

V [

N]

x (m)

Diagrama de Fuerza Cortante

-20

-15

-10

-5

0

5

0 0,1 0,2 0,3 0,4

V [

N]

x (m)

Diagrama de Momento Flector

58

· Para el plano x-z


Figura 3.19 Corte de la viga Tramo I, plano x-z

Fuente: Propia



Figura 3.20 Corte de la viga Tramo II, plano xz

Fuente: Propia


59


Figura 3.21 Corte de la viga Tramo III, plano x-z

Fuente: Propia




60

Figura 3.22 Diagrama de la fuerza cortante, pano x-z

Fuente: Propia


Figura 3.23 Diagrama del Momento Flector, pano x-z

Fuente: Propia


Por lo tanto la fuerza cortante máxima es de V(x)=404.25 [N] en la secciones A y B.

El momento flector máximo es M(x)= 45.88 [Nm] en la sección C.

-600

-400

-200

0

200

400

600

0 0,1 0,2 0,3 0,4

V [

N]

x (m)


-50

-40

-30

-20

-10

0

10

0 0,1 0,2 0,3 0,4

V [

N]

x (m)


61

3.6.2.1.3. Cálculo de Esfuerzos

Para el análisis de esfuerzos se realiza un solo estudio en las secciones A y B

debido a que las condiciones son las mismas; y posteriormente se hace otro estudio

en la sección C.

· Secciones A y B

Al analizar estas secciones se observa que el elemento está sometido a dos

esfuerzos de corte, el primero debido a la fuerza cortante V(x) y el segundo debido al

Torque tal como se indica en la figura 3.24.

Figura 3.24 Elemento diferencial de la sección A

Fuente: Propia


A continuación se halla la resultante de cargas en los planos x-y e x-z mediante la

ecuación 3.15.

Ec. (3.15)

El esfuerzo cortante debido las cargas, se expresa mediante la ecuación 3.16.

ƌxy1

ƌxy1

ƌxy2

ƌxy2

62

Ec. (3.16)6

El área A del eje está dado por la ecuación 3.17.

Ec. (3.17)

Se selecciona un diámetro d=15 mm, y aplicando la ecuación 3.17 se tiene.


El esfuerzo cortante debido al torque está dado por la ecuación 3.18.

Ec. (3.18)7

El momento de inercia polar J para un eje está dador por la ecuación 3.19.

Ec. (3.19)8

Aplicando la ecuación 3.18, tomando en cuenta que el torque es TD, se tiene.

El esfuerzo total es.

6 GEERE James; Resistencia de Materiales; International Thomson Editores; España-Madrid; 2002 ; página 355 7 SHIGLEY Josheph; Manual de Diseño Mecánico; Mc´graw Hill; México; 1989 ; página 31-76 8 GEERE James; Resistencia de Materiales; International Thomson Editores; España-Madrid; 2002 ; página 879

63

· Sección C

Al analizar esta sección se observa que el elemento está sometido a dos esfuerzos

como se indica en la figura 3.25, el primero es el esfuerzo de tracción debido al

momento flexionante M(x) y el segundo es un esfuerzo de corte debido al Torque

TD.

Figura 3.25 Elemento diferencial de la sección C

Fuente: Propia


A continuación se halla el momento resultante de los planos x-y e x-z mediante la

ecuación 3.20.

Ec. (3.20)

El esfuerzo de tracción debido al momento flexionante, se expresa mediante la

ecuación 3.21.

Ec. (3.21)9

En la sección C el rodillo tiene un eje soldado a un tubo como se observa en la figura

3.26.

9 SHIGLEY Josheph; Manual de Diseño Mecánico; Mc´graw Hill; México; 1989 ; página 55

σx

ƌxy

σx

ƌxy

64

Figura 3.26 Sección C

Fuente: Propia


Para el diseño se selecciona un eje de diámetro 18 mm, y una tubería estructural

ASTM A-500 de 50.8 mm de diámetro exterior y 2 mm de espesor, cuyo catálogo se

indica en el ANEXO C.

El momento de inercia se obtiene mediante la ecuación 3.22.

Ec. (3.22)10

El momento polar de inercia para la sección C se obtiene mediante la ecuación 3.23.

Ec. (3.23)11

Por lo tanto aplicando la Ec. 3.21 se tiene el esfuerzo de tracción, sabiendo que la

distancia al eje (c) neutro es igual a r3.

10 GEERE James; Resistencia de Materiales; International Thomson Editores; España-Madrid; 2002 ; página 879 11 GEERE James; Resistencia de Materiales; International Thomson Editores; España-Madrid; 2002 ; página 879

65

El esfuerzo cortante debido al torque se obtiene aplicando la ecuación 3.18.

3.6.2.1.4. Cálculo del Factor de Seguridad Estático

· Secciones A y B

Para encontrar el factor de seguridad se utiliza la teoría de la energía de la

distorsión, para lo cual se hallan los esfuerzos principales aplicando la ecuación

3.24.

Ec. (3.24)12

El factor de seguridad estático para los casos de cortante puro está dado por la

ecuación 3.25.

Ec. (3.25)13

Para este elemento se ha seleccionado un acero de transmisión AISI 1045, el cual

tienen un Sy= 32 [Kg/mm2] =320 [Mpa] (resistencia a la fluencia). Este valor se

obtiene del catálogo de aceros de la casa comercial Ivan Bohman que se observa en

el ANEXO E. Por lo tanto.

12 SHIGLEY Josheph; Manual de Diseño Mecánico; Mc´graw Hill; México; 1989 ; página 249 13 SHIGLEY Josheph; Manual de Diseño Mecánico; Mc´graw Hill; México; 1989 ; página 249

66

· Sección C

Por ser un caso especial de esfuerzos uniaxiales, de corte y tracción; se determina

los esfuerzos de Von Mises mediante la ecuación 3.26.

Ec. (3.26)14

El factor de seguridad estático es.

Este factor de diseño se justifica debido que en esta máquina no se está en peligro

la vida humana, además que se tiene que priorizar el aspecto económico.

3.6.2.2. Diseño dinámico de los Rodillos 1, 2 y 4.

Dado que en el numeral 3.6.2.1 se determina que la sección crítica es C, por lo

solamente se realiza el diseño dinámico de esta.

3.6.2.2.1. Cálculo de los Esfuerzos Fluctuantes

Los esfuerzos de tracción y corte varían como se observa en la figura 3.27a y 3.27b

respectivamente.


67

a) b)

Figura 3.27 Variación de los esfuerzo fuctuantes

Fuente: Propia


Por lo tanto:

A continuación se hallan los esfuerzos principales de Von Mises medio y de

amplitud, utilizando la ecuación 3.26.

3.6.2.2.2. Cálculo de la Resistencia del Material

Se ha seleccionado un acero de trasmisión AISI 1045 cuya resistencia a la tensión

es Sut= 65 [Kg/mm2] =650 [Mpa] como se observa en el ANEXO E.

A continuación se aplica la ecuación 3.27.

68

Ec. (3.27)15

Se´ se encuentra mediante la ecuación 3.28.

Ec. (3.28)16

Posteriormente se halla cada uno de los factores que afectan la resistencia

dinámica.

17 Para: Sut = 650 [Mpa]

Maquinado

s Ec. (3.29)18

Para: una confiabilidad de 90% 19

Para: T < 450°C 20

21

Y Kf es igual se halla de la siguiente manera:

15 SHIGLEY Josheph; Manual de Diseño Mecánico; Mc´graw Hill; México; 1989 ; página 307 16 SHIGLEY Josheph; Manual de Diseño Mecánico; Mc´graw Hill; México; 1989 ; página 377 17 SHIGLEY Josheph; Manual de Diseño Mecánico; Mc´graw Hill; México; 1989 ; página 308; Figura 7-10 18 SHIGLEY Josheph; Manual de Diseño Mecánico; Mc´graw Hill; México; 1989 ; página 313 19 SHIGLEY Josheph; Manual de Diseño Mecánico; Mc´graw Hill; México; 1989 ; página 319; Tabla 7-7 20 SHIGLEY Josheph; Manual de Diseño Mecánico; Mc´graw Hill; México; 1989 ; página 321 21 SHIGLEY Josheph; Manual de Diseño Mecánico; Mc´graw Hill; México; 1989 ; página 322

69

Donde:

q: Sensibilidad a las ranuras

Ya que en esta sección no hay concentradores de esfuerzos q=0, y Kf =1.

Por lo tanto.

No hay otros factores que afecten el diseño.


3.6.2.2.3. Cálculo del Factor de Seguridad Dinámico

Para el diseño dinámico se aplica la teoría de la línea de Goodman, para una vida

finita, debido a que el diseño para una vida infinita encarece el diseño.

Se diseña para una vida de 10^4 ciclos, aplicando la ecuación 3.30 se halla la

resistencia a la fatiga.

Ec. (3.30)22

Donde:

Ec. (3.31)

Ec. (3.32)

Aplicando la Ec. 3.31 se obtiene b.


70

Utilizando la Ec. 3.32 se obtiene c.

Aplicando la Ec. 3.30 se tiene.

A continuación se aplica la línea de Goodman (Ver figura 3.28).

Figura 3.28 Línea a de Goodman

Fuente: SHIGLEY Josheph; Manual de Diseño Mecánico; Mc´graw Hill; México; 1989


Por lo tanto:

El factor de seguridad dinámico es.

71

3.6.2.3. Diseño Estático del Rodillo 3

Como se observa en la figura 3.29, el rodillo 3 acciona el eje dosificador por medio

de un sistema de poleas y banda.

Figura 3.29 Sistema de poleas rodillo-eje de dosificación

Fuente: Propia


Ya que se tiene una relación de transmisión de 1:1 se trasmite el mismo torque, y

dado que el eje dosificador no tiene ninguna carga externa, para accionarlo hay que

vencer la inercia de este; por lo tanto el torque está dado por la ecuación 3.33.

Ec. (3.33)

El eje dosificador se puede observar en la figura 3.30, cabe mencionar que este está

construido de acero inoxidable ASTM A 304 debido a que se encuentra en contacto

directo con los granos de soya, la materia prima a utilizarse se observa en el ANEXO

E.

Rodillo 3

Eje

dosificador

Sistema de

poleas y

banda

72

Figura 3.30 Eje de dosificación

Fuente: Propia


A continuación se calcula los momentos de inercia de cada longitud del eje:

· Longitud cuadrada

Se aplica la ecuación 3.34.

Ec. (3.34)23

Donde:

La masa está dada por la ecuación 3.35.

Ec. (3.35)

Donde:

δ:

Densidad del acero ( 7850 Kg/m3)

L :

Longitud [m]

Aplicando la ecuación 3.35 se halla la masa de la longitud cuadrada del eje.

23 MERIAM J L; Dinámica; Reverté; España; 1976 ; página 617

Longitud

cilíndrica 2

Longitud

cilíndrica 1

Longitud

cuadrada

73

Luego utilizando la ecuación 3.34 se encuentra el momento de inercia.

· Longitud cilíndrica 1 y 2

El eje dosificador tiene diferentes diámetros en sus longitudes cilíndricas como se

observa en la figura 3.30, pero por facilidad de cálculo se asume el diámetro mayor

de 16mm y una longitud de 107mm.

Para hallar el momento de inercia se utiliza la ecuación 3.36.

Ec. (3.36)24

La masa se encuentra mediante la ecuación 3.37.

Ec. (3.37)

Donde:

δ:

Densidad del acero ( 7850 Kg/m3)

A continuación se calcula la masa de la longitud cilíndrica del eje mediante la

ecuación 3.37.

Luego se aplica la ecuación 3.36 para hallar el momento de inercia.

A continuación se halla la aceleración angular α mediante la ecuación 3.38.

Ec. (3.38)

24 MERIAM J L; Dinámica; Reverté; España; 1976 ; página 617

74

Donde:

ω:

Velocidad angular ( rad/seg)

t :

Tiempo ( rad/seg2)

Se sabe que ω=27.22 [rev/min]=2.85 [rad/seg] (numeral 3.4), y el tiempo estimado

es de 0.25 [seg].


Posteriormente se encuentra el torque para accionar el eje aplicado la ecuación

3.33.

3.6.2.3.1. Cálculo de Reacciones

A continuación calcula las cargas presentes en el rodillo mediante un diagrama de

cuerpo libre que se muestra en la figura 3.31.

Figura 3.31 Cargas en la Polea

Fuente: Propia


75

Por lo que:

Ec. (3.39)

Posteriormente se aplica la ecuación 3.40 para relacionar las cargas en una polea

con bandas.

Ec. (3.40)25

Donde:

f :

Rozamiento Polea-Banda (0.22)

β :

Angulo de contacto de la banda [rad]

Para este caso β=π


Reemplazando este resultado en la ecuación 3.39 y dado que la polea tiene un

diámetro primitivo de 63.5 mm (2.5 pulgadas), se tiene.

En la figura 3.32 se observa la configuración longitudinal del rodillo 3.

25 MERIAM J L; Estática; Reverté; España; 1976 ; página 303

76

Figura 3.32 Dimensiones logitudinales del rodillo 3

Fuente: Propia


Posteriormente se plantea el diagrama de cuerpo libre del rodillo (Ver figura 3.33).

Figura 3.33 Diagrama de Cuerpo Libre del rodillo 3

Fuente: Propia


Aplicando las leyes de la estática se tiene:

77

Ec. (3.41)


Ec. (3.42)


Ec. (3.43)

Tt es el torque generado por la carga qt, para esto se ha definido que el diámetro del

rodillo con el caucho vulcanizado es 60 mm (radio 0.03 m), entonces.

78



Nota: Se toma como inicio de los diagramas (X=0) la sección G como se observa en

la figura 3.44.




Fuente: Propia


79



Fuente: Propia




Fuente: Propia


80

d) Tramo IV (Ver figura 3.37)

Figura 3.37 Corte de la viga Tramo IV, plano x-y

Fuente: Propia




81


Fuente: Propia



Fuente: Propia


Por lo tanto la fuerza cortante máxima es de V(x)=158.49 [N] en la secciones A y B.


-200

-100

0

100

200

0 0,1 0,2 0,3 0,4

V [

N]

x (m)


-20

-15

-10

-5

0

5

0 0,1 0,2 0,3 0,4

V [

N]

x (m)


82




Fuente: Propia




Fuente: Propia


83



Fuente: Propia




84


Fuente: Propia



Fuente: Propia


Por lo tanto la fuerza cortante máxima es de V(x)= 404.25 [N] en la secciones A y B.


-600

-400

-200

0

200

400

600

0 0,1 0,2 0,3 0,4

V [

N]

x (m)


-50

-40

-30

-20

-10

0

10

0 0,1 0,2 0,3 0,4

V [

N]

x (m)


85


Para el análisis de esfuerzos se realiza un solo análisis en las secciones A y B

debido a que las condiciones son las mismas y posteriormente se hace otro estudio

en la sección C.

· Sección A y B

Al analizar estas secciones se observa que el elemento está sometido a dos

esfuerzos de corte, el primero debido a la fuerza cortante V(x) y el segundo debido al

Torque como se indica en la figura 3.45.

Figura 3.45 Elemento diferencial de la sección A

Fuente: Propia


A continuación se halla la resultante de las cargas en los planos x-y e x-z mediante

la ecuación 3.15.

Seleccionando un diámetro del eje de 15 mm, y aplicando la ecuación 3.17 se

obtiene el área.

Aplicando la ecuación 3.16 se tiene el esfuerzo cortante debido a las cargas.

ƌxy1

ƌxy1

ƌxy2

ƌxy2

86

El momento polar de inercia J para un eje está dado por la ecuación 3.19.

Aplicando la ecuación 3.18 y tomando en cuenta que el torque es TD, se tiene el

esfuerzo cortante.


· Sección C

Al analizar esta sección se observa que elemento está sometido a dos esfuerzos

como se indica en la figura 3.46, el primero es el esfuerzo de tracción debido al

momento flexionante M(x) y el segundo es un esfuerzo de corte debido al Torque

TD.

Figura 3.46 Elemento diferencial de la sección C

Fuente: Propia


A continuación se halla el momento resultante de los planos x-y e x-z mediante la

ecuación 3.20.

El rodillo tiene una sección de un eje soldado a un tubo como se observa en la figura

3.26. Para el diseño se selecciona un diámetro del eje de 18 mm, y una tubería

σx

ƌxy

σx

ƌxy

87

estructural ASTM A-500 de 50.8 mm de diámetro exterior y 2 mm de espesor, cuyo

catálogo se indica en el ANEXO C.

El momento de inercia se obtiene mediante la ecuación 3.22.

Por lo tanto aplicando la Ec. 3.21 se tiene el esfuerzo de tracción, sabiendo que la

distancia al eje (c) neutro es igual a r3.

El momento de inercia polar para la sección C se obtiene mediante la ecuación 3.23.

Posteriormente aplicando la Ec. 3.18 se obtiene el esfuerzo cortante.


· Secciones A y B

Para encontrar el factor de seguridad se utiliza la teoría de la energía de la

distorsión, para lo cual se hallan los esfuerzos principales aplicando la ecuación

3.24, se tiene entonces.

Para este elemento se ha seleccionado un acero de transmisión AISI 1045, el cual

tienen un Sy= 32 [Kg/mm2] =320 [Mpa] (resistencia a la fluencia). Este valor se

obtiene del catálogo de aceros de la casa comercial Ivan Bohman que se observa

en el ANEXO E. Dado que es un caso de cortante puro, el factor de seguridad

estático está dado por la ecuación 3.25.

88

· Sección C



Por lo que el factor de seguridad estático es.

Este factor de diseño se justifica debido que en esta máquina no se está en peligro

la vida humana, además que se tiene que priorizar el aspecto económico.

3.6.2.4. Diseño Dinámico del Rodillo 3

Dado que en el numeral 3.6.3 se encontró que la sección crítica es C, se realiza

solamente el diseño dinámico de esta.


Los esfuerzos de tracción y corte varían como se observa en la figura 3.47a y 3.47b

respectivamente.

89

a) b)

Figura 3.47 Variación de los esfuerzo fuctuantes

Fuente: Propia


A continuación se halla los esfuerzos principales de Von Mises medio y de amplitud

utilizando la ecuación 3.26.


Se ha seleccionado un acero de trasmisión AISI 1045 cuya resistencia a la tensión

es Sut= 65 [Kg/mm2] =650 [Mpa] como se observa en el ANEXO E.




dinámica.

90


Maquinado

s

Para una confiabilidad de 90%

Para: T < 450°C

Y Kf se halla de la siguiente manera:

Ya que en esta sección no hay concentradores de esfuerzos q=0, y Kf =1.

Por lo tanto:


A continuación aplicando la ecuación 3.27 se obtiene.

26 SHIGLEY Josheph; Manual de Diseño Mecánico; Mc´graw Hill; México; 1989 ; página 308; Figura 7-10

91


Para el diseño dinámico se aplica la teoría de la línea de Goodman, para una vida

finita debido a que una vida infinita encarece el diseño.

Se diseña para una vida de 10^4 ciclos, aplicando la ecuación 3.30 se halla la

resistencia a la fatiga.

Aplicando la Ec. 3.31 se obtiene b.

Aplicando la Ec. 3.32 se obtiene c.

Aplicando la Ec. 3.30 se tiene.

A continuación se aplica la línea de Goodman (Ver figura 3.48).

Figura 3.48 Línea de Goodman



Por lo tanto:

92

En conclusión se observa que no existe mayor diferencia de los esfuerzos entre el

rodillo 3 y los rodillos 1, 2, 4. Por lo que el dimensionamiento resulta ser el mismo.

3.7. DISEÑO DE LAS JUNTAS SOLDADAS

Las juntas soldadas críticas que están sometidas a grandes esfuerzos son las que

están presentes en los rodillos de pelado. Dado sección 3.6 se concluye el

dimensionamiento de los rodillos es el mismo, se hace un solo análisis de diseño.

3.7.1. CÁLCULO DE LAS SOLDADURAS DEL EJE CON LAS TAPAS.

Como se observa en la figura 3.50 las soldaduras del eje con las tapas son soldadas

con juntas de filete de altura 2mm.

Figura 3.49 Soladura en los rodillos

Fuente: Propia


93

Los cordones de soldadura están sometidos a las mismas cargas, por lo tanto basta

analizar un solo cordón.

3.7.1.1. Diseño debido a los Esfuerzos Cortantes

3.7.1.1.1. Cálculo de Esfuerzos Cortantes

Los esfuerzos cortantes van a ser los generados por el torque y la fuerza cortante.

En el dimensionamiento de los rodillos (ítem 3.6.2.1) se obtiene el diagrama de

fuerza cortante, el cual indica que en la soldadura (X=0.0388) la fuerza cortante es:

Aplicando la ecuación 3.15 se encuentra la resultante.

El área de una junta soldada alrededor de un cuerpo redondo está dada por la

ecuación 3.44.

(Ec. 3.44)27

Donde:

h :

Altura del filete de soladura [m]


27 SHIGLEY Josheph; Manual de Diseño Mecánico; Mc´graw Hill; México; 1989 ; página 449; tabla 9-1

94

Por otra parte el momento polar de inercia unitario para este tipo de junta soldada

está dador por la ecuación 3.45.

(Ec. 3.45)28

El momento polar de inercia se relaciona con el momento polar unitario de inercia en

juntas soldadas, mediante la ecuación 3.46.

(Ec. 3.46)29

El esfuerzo cortante en la junta soldada debido a la fuerza cortante es dado por la

ecuación 3.47.

(Ec. 3.47)30

El esfuerzo cortante en la junta soldada debido al torque está dado por la ecuación

3.48.

(Ec. 3.48)31

A continuación se utiliza la ecuación 3.48, con la premisa que el torque en los

rodillos es TD (numeral 3.6.2.3.1).

28 SHIGLEY Josheph; Manual de Diseño Mecánico; Mc´graw Hill; México; 1989 ; página 449; tabla 9-1 29 SHIGLEY Josheph; Manual de Diseño Mecánico; Mc´graw Hill; México; 1989 ; página 445 30 SHIGLEY Josheph; Manual de Diseño Mecánico; Mc´graw Hill; México; 1989 ; página 445 31 SHIGLEY Josheph; Manual de Diseño Mecánico; Mc´graw Hill; México; 1989 ; página 445

95


3.7.1.1.2. Cálculo del Factor de Seguridad

Para el cálculo del factor de seguridad se utiliza la teoría de la energía de la

distorsión. La resistencia a la fluencia para el electrodo E6011 es Sy = 344.5 [Mpa]32.

Aplicando la ecuación 3.25, se obtiene el factor de seguridad estático para el caso

de cortante puro.

3.7.1.2. Diseño debido al Esfuerzo de Flexión

3.7.1.2.1. Cálculo del Esfuerzo de Flexión

El esfuerzo por flexión esta dado por la ecuación 3.22. El momento de inercia

unitario para una junta soldada redonda viene dado por la ecuación 3.49.

(Ec. 3.49)33

El momento de inercia para juntas soldadas se calcula mediante la ecuación 3.50.

32 SHIGLEY Josheph; Manual de Diseño Mecánico; Mc´graw Hill; México; 1989 ; página 452 33 SHIGLEY Josheph; Manual de Diseño Mecánico; Mc´graw Hill; México; 1989 ; página 454; Tabla 9-2

96

(Ec. 3.50)34

El momento que se obtiene en el numeral 3.6.2.1 del diagrama de momento

flexionante en los rodillos en el punto X=0.0388 en los planos x-y e x-z son.

A continuación se halla la resultante mediante la ecuación 3.20.

Finalmente se halla el esfuerzo de flexión usando la ecuación 3.21.

3.7.1.2.2. Cálculo del Factor de Seguridad

El electrodo utilizado es el E6011 (Sy = 344.5 [Mpa]). Por lo tanto aplicando la teoría

de la energía de la distorsión el factor se seguridad es.

En conclusión el diseño de la soldadura es correcto tanto para corte y flexión.


97

3.8. SELECCIÓN DE LA CADENA DE RODILLOS Y LAS CATARINAS

El diseño del mecanismo de transmisión de cadena y catarinas para la peladora de

soya se puede observar en la figura 3.50.

Figura 3.50 Sistema de catarinas

Fuente: Propia


Las catarinas de los rodillos 1, 2 3 y 4 son las que se acoplan a cada uno de los

rodillos. Las catarinas de los rodillos 2 y 4 pueden desplazase en sentido

transversal, todo esto con la finalidad de aumentar o disminuir la distancia entre los

rodillos.

La catarina de inversión permite realizar un arreglo en la cadena para invertir el

movimiento de rotación de las catarinas de los rodillos 2 y 4, la catarina de inversión

es fija.

La catarina de templado es la que se usa para templar la cadena por medio de un

movimiento transversal.

Catarina del

rodillo 1

Catarina del

rodillo 3

Catarina del rodillo 4

Catarina de

templado

Catarina del

rodillo 2

Catarina de

inversión

98

3.8.1. SELECCIÓN DE LAS CATARINAS

Las catarinas para los rodillos necesariamente deben tener el mismo número de

dientes de tal manera que tengan la misma velocidad angular. Un factor importante

para la selección de las catarinas son las dimensiones del los rodillos, y por otra

parte las distancias entre centros las cuales se muestran en la figura 3.51.

Figura 3.51 Dimensiones funcionales para la selección de catarinas

Fuente: Propia


Como se observa en la figura 3.51, los diámetros de los rodillos son de 60 mm. Por

lo que tomando en cuenta el espacio entre rodillos y el diámetro se seleccionan 4

catarinas de la serie NK 40, con las siguientes características.

99

· 13 dientes,

· Diámetro Exterior 2.33 pulgadas (59.18mm)

· Diámetro Primitivo 2.089 pulgadas (53.06mm)

· Tipo B

· Ancho de diente 0.283 pulgadas (7.18 mm)

Para la catarina de inversión, dadas las dimensiones mostradas en la figura 3.51 de

la distancia vertical entre centro de las catarinas de los rodillos se selecciona una

catarina de de la serie NK 40 con las siguientes características:

· 21 dientes,

· Diámetro Exterior 3.62 pulgadas (91.8mm)

· Diámetro Primitivo 3.355 pulgadas (85.217mm)

· Tipo B

· Ancho de diente 0.283 pulgadas (7.18 mm)

Para la catrina de templado de la cadena se selecciona con las mismas

características de las catarinas de los rodillos debido al tamaño el cual permiten un

buen funcionamiento del sistema.

El catálogo correspondiente de estas catarinas se indica en el ANEXO F.

Estas catarinas se modifican debido al aspecto del diseño las cuales se indican en

los planos de construcción.

3.8.2. SELECCIÓN DE LA CADENA

Para seleccionar la cadena se debe calcular la potencia que transmite, la potencia

se va a calcular mediante la ecuación 3.51.

(Ec. 3.51)

Donde:

100

T : Torque transmitido [m]

ω : Velocidad angular [rad/seg]

Analizando el sistema de catarinas que se observa en la figura 3.52 las catarinas de

los rodillos tienen el mismo diámetro primitivo y asumiendo que no hay pérdida de

potencia en la transmisión del movimiento se plantea lo siguiente.

El torque presente en las catarinas es TD del rodillo 3 calculado en el numeral

3.6.3.3.1 el cual es ligeramente mayor al de los rodillos 1, 2 y 4.

La velocidad angular del sistema es de catarinas es la misma delos los hallada en el

numeral 3.4, la cual es ω= 2.85 [rad/seg].


A continuación se calcula la potencia de diseño mediante la ecuación 3.52.

(Ec. 3.52)35

Donde:

Ks: Factor de servicio 36

Para este caso Ks=1.3 Para: -Motor eléctrico

-Choques moderados

35 SHIGLEY Josheph; Manual de Diseño Mecánico; Mc´graw Hill; México; 1989 ; página 823 36 SHIGLEY Josheph; Manual de Diseño Mecánico; Mc´graw Hill; México; 1989 ; página 822; Tabla 17-14

101


A continuación se calcula la potencia admisible mediante la ecuación 3.53.

(Ec. 3.53)37

Donde:

Hr : Potencia Nominal [hp] 38

K1 Factor de corrección de los dientes

K2 Factor para cadena de cordones múltiples

Para el diseño se selecciona una cadena ANSI número 41, con un paso de

½ pulgada. Las características de esta cadena pueden verse en el ANEXO G.

Por lo tanto la potencia nominal es:

Hr =0.2 [hp] Para: - Cadena ANSI # 41

- 50rpm

El factor de corrección de para los dientes son.

K1= 0.7 Para: 13 dientes (catarina de rodillos)

El factor de corrección para cadenas múltiples es.

K2= 1 Para: 1 solo cordón


37 SHIGLEY Josheph; Manual de Diseño Mecánico; Mc´graw Hill; México; 1989 ; página 820 38 SHIGLEY Josheph; Manual de Diseño Mecánico; Mc´graw Hill; México; 1989 ; página 819-821; Tabla 17-11,17-12 y 17-13.

102

Por lo tanto el factor de seguridad es.

Nota: El número de eslabones de la cadena se encuentra gráficamente, el cual es 49

eslabones.

3.9. SELECCIÓN DEL MOTOR ELÉCTRICO

La potencia el motor se determina mediante la ecuación 3.49. Para lo cual es

necesario el cálculo del torque y la velocidad angular.

El torque que tiene que proveer el motor está dado por la ecuación 3.52.

(Ec. 3.54)

Donde:

TD : Torque calculado en el dimensionamiento de los rodillos necesario para realizar el pelado de la soya (numeral 3.6.2.3.1) [Nm]

T2 : Torque necesario para vencer la inercia de los elementos móviles del mecanismo de pelado [Nm]

TT : Torque Total [Nm]

El torque T2 viene se calcula mediante la ecuación 3.33, para lo cual se debe

calcular los momentos de inercia de los componentes del sistema de pelado.

103

3.9.1. CÁLCULO DE LOS MOMENTOS DE INERCIAS DE LOS COMPONENTES

MÓVILES DEL SISTEMA DE PELADO.

Los componentes del sistema de pelado se puede observar en la tabla 3.1.

Tabla 3.1 Componentes móviles del sistema de pelado de la peladora de soya

N

Elemento

Numero

Material

Densidad (Kg/m3)

1 Eje base del rodillo 1 1 Acero 7850

2 Eje base de los rodillos 2 y 4

2 Acero 7850

3 Eje base del rodillo 3 1 Acero 7850

4 Tubería estructural de los rodillos

4 Acero 7850

5 Tapas de rodillos 8 Acero 7850

6 Recubrimiento de caucho

4 Caucho 5000

7 Rodamientos 8 Acero 7850

8 Catarina de los rodillos 4 Acero 7850

9 Catarina de inversión 1 Acero 7850

10 Catarina de templado 1 Acero 7850

11 Cadena 1 Acero 7850

Fuente: Propia


· Eje base del rodillo 1

Las dimensiones del eje base se observa en la figura 3.52, para facilidad de cálculo

se asume un diámetro sin cambio de sección de 18mm. El momento de inercia para

un eje está dado por la ecuación 3.37 y la masa se encuentra mediante la ecuación

3.36.

104

Figura 3.52 Dimensiones del eje del rodillo 1

Fuente: Propia


La masa es:

El momento de inercia está dado por:

· Eje base de los rodillos 2 y 4




3.36.

Figura 3.53 Dimensiones del eje de los rodillos 2 y 4

Fuente: Propia


La masa es:

105

El momento de inercia es:

· Eje base del rodillo 3




3.36.

Figura 3.54 Dimensiones del eje del rodillo 3

Fuente: Propia


La masa es.

El momento de inercia es.

· Tubería estructural de los rodillos

El momento de inercia para un cilindro hueco viene dado por la ecuación 3.55.

Ec. (3.55)39

39 SHIGLEY Josheph; Manual de Diseño Mecánico; Mc´graw Hill; México; 1989; página 898

106

Donde:

do :

Diámetro exterior [m]

di :

Diámetro interior [m]

La masa se encuentra mediante la ecuación 3.56.

Ec. (3.56)

Donde:

δ :

Densidad del materia [Kg/m^3]

L :

Longitud [m]

Las dimensiones de la tubería estructural (ASTM A-500, ver en el ANEXO C), se

observa en la figura 3.55.

Figura 3.55 Dimensiones de la tubería estructural

Fuente: Propia


La masa es:

El momento de es:

· Tapa de los rodillos

Las dimensiones se indican en la figura 3.56.

107

Figura 3.56 Dimensiones de la tapa de rodillos

Fuente: Propia


Por la facilidad de cálculo se asume un cilindro, por lo quel se calcula la masa con la

ecuación 3.56.

El momento de inercia se calcula con la ecuación 3.55.

· Recubrimiento de Caucho

Las dimensiones del recubrimiento de caucho se observa en la figura 3.57.

Figura 3.57 Dimensiones del recubrimiento de caucho

Fuente: Propia


La masa se encuentra mediante la ecuación 3.56

108


· Rodamientos

Las dimensiones de los rodamientos se observa en la figura 3.58.

Figura 3.58 Dimensiones de los rodamientos

Fuente: Propia


Por facilidad de cálculo se considera como un cilindro hueco, por lo que la masa está

dada por la ecuación 3.56.


· Catarina de los rodillos

Dada la complejidad de este elemento, la inercia se obtiene mediante el software

Inventor, como se observa en la figura 3.59.

109

Figura 3.59 Propiedades de la catarina para rodillo

Fuente: Propia


· Catarina de inversión



Figura 3.60 Propiedades de la catarina de inversión

Fuente: Propia


110

· Catarina de templado

Esta catarina es la misma de las catarinas de los rodillos por lo tanto:

· Cadena de transmisión



Figura 3.61 Propiedades de la cadena de transmisión

Fuente: Propia


En la tabla 3.2 se observa el resumen de los resultados totales de los momentos de

inercias de los cuerpos del mecanismo de pelado.

111

Tabla 3.2 Momentos de inercia del sistema de pelado de la máquina peladora de

soya

N Elemento Masa I unitario I sub total

[Kg] [Kg m^2] [Kg m^2]

1 Eje base del rodillo 1 1,12 4,57E-05 4,57E-05

2

Eje base de los rodillos 2 y 4 0,93 3,79E-05 7,58E-05

3 Eje base del rodillo 3 1,01 4,10E-05 4,10E-05

4

Tubería estructural de los rodillos 2,88 8,45E-04 3,38E-03

5 Tapas de rodillos 0,047 1,53E-05 1,22E-04

6

Recubrimiento de caucho 1,6 4,07E-04 1,63E-03

7 Rodamientos 0,04 8,00E-06 6,40E-05

8 Catarina de los rodillos 6,01E-05 2,40E-04

9 Catarina de inversión 5,55E-04 5,55E-04

10 Catarina de templado 6,01E-05 6,01E-05

11 Cadena 3,01E-03 3,01E-03

Fuente: Propia


Por lo tanto la sumatoria los momentos de inercia es:

3.9.2. CÁLCULO DE LA POTENCIA DEL MOTOR

La aceleración angular del mecanismo está dada por la ecuación 3.38, sabiendo que

ω= 2.85 [rad/seg] (numeral 3.4), y el tiempo estimado es 0.25 [seg], por lo tanto.

112

A continuación se halla el torque para vencer la inercia de los elementos móviles del

sistema de pelado.

Posteriormente se calcula el torque total a partir de la ecuación 3.54.

La potencia se halla mediante la ecuación 3.51.

Por la facilidad de adquisición en el mercado se ha selecciona un motor eléctrico

monofásico de 0.5 [hp] marca siemens, cuyo catálogo se muestra en el ANEXO H.

3.10. DIMENSIONAMIENTO DE LOS EJES DEL SISTEMA DE

REDUCCIÓN DE VELOCIDADES

La configuración de los ejes de transmisión se puede observar en la figura 3.4.

Los ejes de este sistema se analizan individualmente.

3.10.1. DISEÑO EJE DE TRANSMISIÓN 1

En la figura 3.62 se observa la configuración del eje de transmisión 1, con las

dimensiones longitudinales generales.

113

Figura 3.62 Configuración del eje de transmisión 1

Fuente: Propia


En primer lugar se analiza la polea de la sección B, debido a que esta es la que

transmite el movimiento del motor. El diagrama de cuerpo libre de esta polea se

observa en la figura 3.63.

Figura 3.63 Cargas de la polea en la sección B

Fuente: Propia


114

El torque TB puede se halla mediante la ecuación 3.51. La velocidad angular del eje

de transmisión 1 es ω= 45.68 [rad/seg], obtenida en el numeral 3.4

Para el diseño del eje de transmisión 1 se toma la potencia máxima que transmite el

motor, la cual es 0.5 [hp] o 373 [W], por lo tanto.

Aplicando la ley de la estática se tiene:

Ec. (3.57)

Posteriormente se aplica la ecuación 3.40 para hallar las cargas en la polea, para

este caso el ángulo β=250° ó 4.36 [rad], y el factor de rozamiento f= 0.22.

Ec. (3.58)

Reemplazando la ecuación 3.57 en la 3.58 se tiene:

Aplicando las leyes de geometría en los triángulos vectoriales de las fuerzas en la

polea que se muestran en la figura 3.61, se obtiene las componentes de las cargas.

115

A continuación se analiza la polea de la sección C, como se observa en la figura

3.64.


Fuente: Propia


Aplicando la ecuación 3.40 se encuentra las cargas en la polea, donde para este

caso el ángulo β=110°=1.9 [rad], y el factor de rozamiento f=0.22 ,entonces se tiene.

Ec. (3.59)

Aplicando la ley de la estática.

Ec. (3.60)

Reemplazando la ecuación 3.59 en la 3.60 se tiene.

Ec. (3.61)

Aplicando las leyes de geometría en los triángulos vectoriales de las fuerzas en la

polea que se muestran en la figura 3.64, se obtiene las componentes de las cargas.

Ec. (3.62)

Ec. (3.63)

116

Ec. (3.64)

Ec. (3.65)

3.10.1.1. Diseño Estático del Eje 1

3.10.1.1.1. Cálculo de Reacciones del Eje 1

En la figura 3.65 se muestra el diagrama de cuerpo libre para el eje de transmisión 1.

Figura 3.65 Diagrama de cuerpo libre del eje de transmisión 1

Fuente: Propia


Aplicando la ecuación 3.61 se tiene:

117


A continuación se aplican las ecuaciones 3.62 3,63, 3.64 y 3.65 se tiene.

Ec. (3.66)

Reemplazando en la Ec. 3.66 se obtiene.

Ec. (3.67)

118

Reemplazando en la Ec. 3.67 se tiene:



e) Tramo I (Ver figura 3.66)


Fuente: Propia


119

f) Tramo II (Ver figura 3.67)


Fuente: Propia


g) Tramo III (Ver figura 3.68)


Fuente: Propia


120




Fuente: Propia



Fuente: Propia


Por lo tanto el momento flector máximo es M(x)= 47.4 [Nm] en la sección C.

-800

-600

-400

-200

0

200

400

0 0,05 0,1 0,15 0,2

V [

N]

x (m)


-60

-40

-20

0

20

0 0,05 0,1 0,15 0,2

V [

N]

x (m)


121




Fuente: Propia



Figura 3.72 Corte de la viga Tramo II, plano x-z

Fuente: Propia


122



Fuente: Propia





Fuente: Propia


-100

-50

0

50

100

0 0,05 0,1 0,15 0,2

V [

N]

x (m)


123


Fuente: Propia


Por lo tanto el momento flector máximo es M(x)= 6.43 [Nm] en la sección C.


La sección crítica es C, por lo que es ésta se analizan los esfuerzos. A continuación

se halla el momento resultante mediante la ecuación 3.20.

Al analizar esta sección se observa que elemento está sometido a dos esfuerzos, el

esfuerzo de tracción debido al momento flexionante y un esfuerzo de corte debido al

torque.

Se selecciona un diámetro para el eje de 20 mm,

Aplicando las Ec. 3.22 se obtiene el momento de inercia.

Mediante la ecuación 3.21 se obtiene el esfuerzo de tracción.

A continuación se calcula el momento polar de inercia mediante la ecuación 3.23.

-8

-6

-4

-2

0

2

0 0,05 0,1 0,15 0,2

V [

N]

x (m)


124





El material que se usa para este eje es acero AISI 1018 el cual tienen con un

Sy= 310 [Mpa], cuyo catálogo se observa en el ANEXO E.

El factor de seguridad estático es el siguiente.

3.10.1.2. Diseño Dinámico del eje transmisión 1


El análisis es el mismo que se observa en la figura 3.47.



125


El acero de trasmisión AISI 1018 tiene una resistencia a la tensión de

Sut= 510 [Mpa], como se indica en el ANEXO E.




dinámica.


Maquinado

s

Para: una confiabilidad de 90%

Para: T < 450°C

No hay concentradores de esfuerzos.


40 SHIGLEY Josheph; Manual de Diseño Mecánico; Mc´graw Hill; México; 1989 ; página 308; Figura 7-10

126


Para el diseño dinámico se aplica la línea de Goodman, para una vida infinita, como

se muestra en la figura 3.76.




Por lo tanto:

127



dimensiones longitudinales y las cargas.

Figura 3.77 Configuración del eje de transmisión 2

Fuente: Propia


A continuación se analiza la polea de la sección C. En la figura 3.78 se muestra el

diagrama de cuerpo libre del sistema de poleas que transmite el movimiento del eje

de transmisión 1 al 2.

128

Figura 3.78 Cargas de la polea en la sección C

Fuente: Propia


Por lo tanto el torque es.

La polea de la sección B, se analiza de la misma forma que la polea de 2.5 pulgadas

del eje de transmisión 1, debido a que la distancia entre ejes y los diámetros de las

poleas son iguales como se observa en la 3.64.



En la figura 3.79 se muestra el diagrama de cuerpo libre del eje de transmisión 2.

129


Fuente: Propia


Aplicando la ecuación 3.61 para el caso de esta polea se tiene.

A continuación se aplican las ecuaciones 3.62, 3,63, 3.64 y 3.65.

130

Ec. (3.68)

-


Ec. (3.69)



131




Fuente: Propia




Fuente: Propia


132



Fuente: Propia





Fuente: Propia


-3000

-2000

-1000

0

1000

2000

0 0,05 0,1 0,15 0,2

V [

N]

x (m)


133


Fuente: Propia


El momento flector máximo es 196.5 [Nm] en la sección B.




Fuente: Propia


-250

-200

-150

-100

-50

0

50

0 0,05 0,1 0,15 0,2

V [

N]

x (m)


134



Fuente: Propia




Fuente: Propia


135




Fuente: Propia



Fuente: Propia


Por lo tanto el momento flector máximo es 27.9 [Nm] en la sección B.

La sección crítica es B debido a que en esta se presenta el mayor momento flector.

-400

-200

0

200

400

0 0,05 0,1 0,15 0,2

V [

N]

x (m)


-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

0 0,05 0,1 0,15 0,2

V [

N]

x (m)


136


En la sección B se presenta un esfuerzo de tracción debido a los momentos

flexionantes los planos x-y e x-z y un esfuerzo cortante debido al Torque.

A continuación se calcula la resultante de los momentos mediante la ecuación 3.20.

Para el diseño se selecciona un diámetro del eje de 20 mm.

A continuación se calcula el momento de inercia mediante la ecuación 3.22.

Aplicando la Ec. 3.21 se tiene el esfuerzo de tracción.

Mediante la ecuación 3.23 se halla el momento polar de inercia.





El acero utilizado para este eje es AISI 1018 el cual tienen un Sy =310 [Mpa], como

se observa en el ANEXO E.


137









Dado que las consideraciones son las mismas que el eje de transmisión 1 se toma la

misma resistencia.




138




Por lo tanto:



dimensiones longitudinales generales y las cargas.

139

Figura 3.91 Configuración del eje de trasnsmisión 3

Fuente: Propia


A continuación se analiza la polea de la sección B. En la figura 3.92 se muestra el

diagrama de cuerpo libre del sistema de poleas que transmite el movimiento del eje

de transmisión 2 al 3.


140

Fuente: Propia


Por lo tanto el torque es.

La polea de la sección B, se puede analizar de la misma forma que la polea pequeña

de 2.5 pulgadas del eje de transmisión 2, dado que la distancia entre ejes y los

diámetros de las poleas son iguales.



En la figura 3.93 se muestra el diagrama de cuerpo libre del eje de transmisión 3.


Fuente: Propia


141

Ec. (3.70)

Reemplazando en la Ec. 3.70 se obtiene.

Ec. (3.71)





142


Fuente: Propia




Fuente: Propia




143


Fuente: Propia



Fuente: Propia


El momento flector máximo es 234.9 [Nm] en la sección B.

-3000

-2000

-1000

0

1000

2000

3000

0 0,05 0,1 0,15 0,2

V [

N]

x (m)


-100

0

100

200

300

0 0,05 0,1 0,15 0,2

V [

N]

x (m)


144




Fuente: Propia




Fuente: Propia


145




Fuente: Propia



Fuente: Propia


Por lo tanto el momento flector máximo es 33.45 [Nm] en la sección B.

La sección crítica es B debido a que en esta se presenta el mayor momento flector.

-400

-200

0

200

400

0 0,05 0,1 0,15 0,2

V [

N]

x (m)


-10

0

10

20

30

40

0 0,05 0,1 0,15 0,2

V [

N]

x (m)


146


En la sección B se presenta un esfuerzo de tracción debido a los momentos

flexionantes los planos x-y e x-z y un esfuerzo cortante debido al Torque.

El momento resultante mediante se calcula mediante la ecuación 3.20.

Para el diseño se selecciona un diámetro del eje de 20 mm.

A continuación se calcula el momento de inercia mediante la ecuación 3.22.

Aplicando la Ec. 3.21 se tiene el esfuerzo de tracción.

Mediante la ecuación 3.23 se halla el momento polar de inercia.





El acero utilizado para este eje es AISI 1018 el cual tienen un Sy =310 [Mpa], como

se observa en el ANEXO E.


147









Dado que todas las consideraciones son las mismas que el eje de transmisión 1 se

toma la misma resistencia.




148




Por lo tanto:

Los altos factores de diseño se justifican debido que si se los ejes de transmisión

son de menor diámetro no se puede transferir correctamente el movimiento al eje

motriz del mecanismo de pelado, por la excesiva diferencia de diámetros

3.11. SELECCIÓN DE LAS BANDAS

En el numeral 3.4 se dimensionan las poleas, en base a la velocidad angular

requerida por la máquina como se observa en la figura 3.4, el sistema de poleas se

basa en tres pares de trasmisión de movimiento, en donde los diámetros de las

149

poleas son los mismos, así como la distancia entre centros. Por lo que solamente se

dimensiona un sistema de transmisión, es este caso el más crítico. El sistema crítico

es el que transmite movimiento del motor al el eje de transmisión 1, debido a la alta

velocidad angular del motor.

A continuación se halla la Longitud de paso de la banda mediante la ecuación 3.72.

Ec. (3.72)41

Donde:

Lp :

Longitud de paso [pulg]

C :

Distancia entre [pulg]

D :

Diámetro de paso de la polea mayor [pulg]

d :

Diámetro de paso de la polea menor [pulg]

Dado que se selecciona una polea de sección trapezoidal, la potencia nominal es

dador por la ecuación 3.73.

Ec. (3.73)42

Donde:

C1, C2, C3 y C4: Constantes

n1 : Número de rpm del eje dividido entre 1000

KA : Factor de relación de velocidades

Además se calcula la potencia corregida mediante la ecuación 3.74.

Ec. (3.74)

41 SHIGLEY Josheph; Manual de Diseño Mecánico; Mc´graw Hill; México; 1989; página 808 42 SHIGLEY Josheph; Manual de Diseño Mecánico; Mc´graw Hill; México; 1989; página 809

150

Para los cálculos se tienen los siguientes datos:

C =167 [mm] = 6.57 [pulg]

D =10 [pulg]

d =2.5 [pulg]

n1=1745/1000


C1=0.8542

C2=1.342

C3=3.436E-4 Para una sección transversal A43

C4=0.1703

KA=1.10644 Para una relación de velocidades mayor a 1.64

Aplicando la ecuación 3.73 para una banda de sección transversal A, se obtiene:

A continuación se encuentra los factores para la potencia permisible.

Kp1=0.7845 Para un ángulo de contacto de 110°

Kp2=0.8246 Para Lp=31

43 SHIGLEY Josheph; Manual de Diseño Mecánico; Mc´graw Hill; México; 1989; Tabla 17.5 44 SHIGLEY Josheph; Manual de Diseño Mecánico; Mc´graw Hill; México; 1989; Tabla 17.6 45 SHIGLEY Josheph; Manual de Diseño Mecánico; Mc´graw Hill; México; 1989; Figura 17.4 46 SHIGLEY Josheph; Manual de Diseño Mecánico; Mc´graw Hill; México; 1989; Figura 17.7

151

A continuación se aplica la ecuación 3.74 para encontrar la potencia permisible de la

banda.

Asumiendo que el motor es esforzado a su máxima potencia (0.5 [hp]), se observa

que la polea seleccionada es la correcta. Por lo tanto se selecciona una banda

trapezoidal en V, tipo A33 que se observa en el ANEXO I.

3.12. SELECCIÓN DE RODAMIENTOS Y CHUMACERAS.

3.12.1. SELECCIÓN DE LOS RODAMIENTOS

Dado que en el presente diseño se usan rodamientos en los ejes de los rodillos para

el mecanismo de pelado, se concluye que los ejes de los rodillos están en las

mismas condiciones de carga y los diámetros de los ejes son iguales, por lo tanto

solo se hace un análisis para todos los rodillos.

Como se observa en la figura 3.31, en las secciones A y B se colocan rodamientos.

Las cargas radiales en estos apoyos son.

RyA= 158.25 [N]

RzA= 404.25 [N]

RyB= 158.25 [N]

RzB= 404.25 [N]

Las resultantes en cada apoyo son.

RA=434.12 [N]= 43.4 [Kg]

RB=434.12 [N]= 43.4 [Kg]

152

Dado que las cargas y el diámetro del eje en los extremos son los mismos basta un

solo análisis.

Se seleccionan rodamientos FAG.

· Solicitación Estática

Se diseña con un rodamiento FAG 6002, debido a que el diámetro interior es 15 mm

y se conjuga perfectamente al eje del rodillo.

La carga está dada por la ecuación 3.75.

Ec. (3.75)

La capacidad estática del rodamiento es.

Ec. (3.76)

fs =1.2 (para solicitaciones normales)

Por lo tanto la capacidad es.

La capacidad estática de este rodamiento es 255 [Kg]47, por lo tanto está

correctamente seleccionado.

· Solicitación Dinámica

Para calcular la carga se esta se utiliza la siguiente ecuación.

Ec. (3.77)

La capacidad estática del rodamiento estar dado por la ecuación 3,78.

Ec. (3.78)

47FAG; Catálogo Rodamientos FAG; Alemania; página 11

153

fL=4 (para motores eléctricos tipo medio)

fn=1.060 (para 28 rpm)

fH=1 (para T<120°C)

Por lo tanto la capacidad es.

La capacidad dinámica de este rodamiento es 440 [Kg], por lo que está

correctamente seleccionado.

3.12.2. SELECCIÓN DE LAS CHUMACERAS

Las chumaceras son colocadas en los ejes de la transmisión, dado que los ejes son

del mismo diámetro, y se selecciona para el más crítico, el cual es el eje de

trasmisión 2, con una carga resultante en el apoyo A, de 1640 [N].

Las chumaceras seleccionadas son SUCP 204 que se indican en el ANEXO J.

3.13. DISEÑO DE LA UNIÓN DE TRANSFERENCIA DE MOVIMIENTO

ENTRE EL MECANISMO DE PELADO Y EL SISTEMA DE

REDUCCIÓN DE VELOCIDADES

Para la trasferencia de movimiento del mecanismo de pelado al sistema de

reducción se diseña un sistema de camisa y lengüetas, debido a que se tiene que

transferir movimiento entre dos ejes de diferentes diámetros como se indica en la

figura 3.103.

154

Figura 3.103 Unión de transmisión de movimiento

Fuente: Propia


· Chaveta del eje del sistema de reducción de velocidades

Dado que este eje tiene un diámetro de 20mm, se selecciona una lengüeta de

sección frontal de 6x6mm, la profundidad del chavetero en el eje es de 4mm y la

profundidad del chavetero en la camisa es 2 mm, estas dimensiones se obtienen en

el manual de metalurgia de la GTZ48.

· Chaveta del eje del sistema del mecanismo de pelado

Dado que este eje tiene un diámetro de 15mm, se selecciona una lengüeta de

sección frontal de 4x4mm, la profundidad del chavetero en el eje es de 2.5mm y la

profundidad del chavetero en la camisa es 1.5mm49, estas dimensiones se obtienen

en el manual de metalurgia de la GTZ.

3.14. DISEÑO DE LA ESTRUCTURA

La estructura debe soportar las cargas debido al peso de los diferentes elementos

que conforman la máquina peladora.

48 GTZ; Tablas de la Industria Metalúrgica; Alemania; Reverté; página 139 49 GTZ; Tablas de la Industria Metalúrgica; Alemania; Reverté; página 139

155

3.14.1. ANÁLISIS DE CARGAS

Dado la complejidad de los elementos se procede a encontrar las diferentes cargas

de las masas mediante el software Inventor, cuyos datos se muestran a

continuación.

· Carga debido a la masa del sistema de pelado, tolva y tapas

Los datos de masa de los componentes de sistema de pelado, tolva y tapas se

indica en la tabla 3.3.

Tabla 3.3 Masas de los elementos del sistema de pelado, tolva y tapas

Elemento

Número [u]

Volumen [m^3]

Material

Masa unitaria[Kg]

Masa [Kg]

Base Frontal 1 2,79E-04 Acero 2,19 2,18 Base Posterior 1 2,11E-04 Acero 2,18 0,342 Porta rodamiento fijo 6 7,31E-03 Acero 0,057 0,396 Porta rodamiento móvil1 2 1,38E-02 Acero 0,198 0,504 Porta rodamiento móvil2 4 1,61E-02 Acero 0,126 0,104 Perno de regulación 1 2 6,66E-03 Acero 0,052 0,244 Perno de regulación 2 4 7,82E-03 Acero 0,061 0,992 Eje dosificador 1 2,02E-01 Acero 0,992 1,035 Eje de rodillo 1 1 1,32E-01 Acero 1,035 0,905 Eje de rodillo 2 1 1,15E-01 Acero 0,905 0,1 Eje de rodillo 3 1 1,27E-05 Acero 0,1 0,905 Eje de rodillo 4 1 1,15E-01 Acero 0,905 1,66 Barra de separación 2 1,05E-04 Acero 0,83 0,083 Eje de regulación 1 1,52E-03 Acero 0,083 0,488 Tubería de rodillos 4 1,22E-01 Acero 0,122 1,192 Recubrimiento de rodillos 4 3,20E-01 Caucho 0,298 0,3 Poleas dp 2.5 pulg. 2 5,52E-02 Aluminio 0,15 0,705 Catarina de rodillo 5 1,79E-02 Acero 0,141 0,728 Catarina de inversión 1 9,27E-02 Acero 0,728 1,093 Tolva 1 1,39E-02 Acero 1,093 1,1 Bandeja de salida 1 1,42E-01 Acero 1,1 0,223 Cadena 1 2,84E-02 Acero 0,223 0,494 Tapa posterior 1 6,31E-03 Acero 0,494 15,773

TOTAL 2,18

Fuente: Propia


Por lo tanto la carga total de estos elementos es 21.8 [N]

156

· Carga debido al motor

En el ANEXO H se observa que el motor tiene una masa de 9.2 [Kg], además la

masa de la polea del motor es 0.15 [Kg]. Por lo tanto la carga total incluida la polea

es 93.5 [N]

· Carga debido al eje de transmisión 1

Los datos de masa de los componentes de eje de transmisión 1 se indican en la

tabla 3.4.

Tabla 3.4 Masas de los elementos del eje de transmisión 1

Elemento

Número [u]

Volumen [m^3]

Material

Masa unitaria[Kg]

Masa [Kg]

Poleas dp 2.5 pulg. 1 5,52E-02 Aluminio 0,15 0,15

Poleas dp 10 pulg. 1 2,47E-01 Aluminio 0,67 0,67

Eje de transmisión 1 1 8,50E-02 Acero 0,667 0,667

TOTAL 1,487

Fuente: Propia


Por lo tanto la carga de estos elementos es 14.87 [N]



tabla 3.5.


Elemento

Número [u]

Volumen [m^3]

Material

Masa unitaria[Kg]

Masa [Kg]

Poleas dp 2.5 pulg. 1 5,52E-02 Aluminio 0,15 0,15



TOTAL 1,487

Fuente: Propia


157

Por lo tanto la carga total de estos elementos es 14.87 [N].



tabla 3.6.


Elemento

Número [u]

Volumen [m^3]

Material

Masa unitaria[Kg]

Masa [Kg]



TOTAL 1,473

Fuente: Propia


Por lo tanto la carga total de estos elementos es 14.73 [N]

3.14.2. DIAGRAMA DEL CUERPO LIBRE DE LA ESTRUCTURA

En base a las cargas de las masas de los diferentes elementos, se muestra el

diagrama de cuerpo libre de la estructura en la figura 3.104.

158

Figura 3.104 Diagrama de cuerpo libre de la estructura

Fuente: Propia


El análisis se realiza asumiendo juntas con bocines en los soportes, en lugar de

soldaduras para facilitar el cálculo.

3.14.3. VIGAS SOPORTE DEL SISTEMA DE PELADO

En la figura 3.105, se muestra el diagrama de cuerpo libre de esta viga.

159

Figura 3.105 Diagrama de cuerpo libre de la la viga del sistema de pelado

Fuente: Propia


En la figura 3.106a y 3.106b se muestra los diagramas de fuerzas cortantes y

momentos flexionantes respectivamente.

a) b)

Figura 3.106 Diagrama de fuerza cortante y momento flexionante de la base del sistema de

pelado

Fuente: Propia


Para esta viga se selecciona un perfil L 30x30x3, el dato del momento de inercia y la

distancia al eje neutro se observa en el ANEXO K, el esfuerzo de tracción esta dado

por la ecuación 3.21.

El material del perfil es acero ASTM A36 para la viga (Sy=248.04 [MPa]). Por lo que

el factor de seguridad es.

160

3.14.4. VIGAS SOPORTE DEL LOS EJE DE TRANSMISIÓN

Las vigas soporte de los ejes de transmisión 1, 2 y 3 tienen las mismas dimensiones

y las cargas similares, por la facilidad de cálculo se diseña para la más crítica. En la

figura 3.107, se muestra el diagrama de cuerpo libre de esta viga.

Figura 3.107 Diagrama de cuerpo libre de la la viga de los ejes de transmisión

Fuente: Propia


En la figura 3.108a y 3.108b y se muestra los diagramas de fuerzas cortantes y

momentos flexionante respectivamente.

a) b)

Figura 3.108 Diagrama de fuerza cortante y momento flexionante de los ejes de

transmisión

Fuente: Propia


161

Para esta viga se selecciona un perfil L 30x30x3 en donde el dato del momento de

inercia y la distancia al eje neutro se observa en el ANEXO K, el esfuerzo de tracción

esta dado por la ecuación 3.21.



3.14.5. VIGAS SOPORTE DEL MOTOR

En la figura 3.109, se muestra el diagrama de cuerpo libre de esta viga.

Figura 3.109 Diagrama de cuerpo libre de la la viga del motor

Fuente: Propia


En la figura 3.110 se muestra los diagramas de fuerzas cortantes y momentos

flexionantes.

162

a) b)

Figura 3.110 Diagrama de fuerza cortante y momento flexionante de la viga

soportante del motor

Fuente: Propia


Para esta viga se selecciona un perfil L 30x30x3 en donde el dato del momento de

inercia y la distancia al eje neutro se observa en el ANEXO K, el esfuerzo de tracción

esta dado por la ecuación 3.21.



163

3.14.6. COLUMNA 1

En figura 3.111 se muestra el diagrama de cuerpo libre de esta columna,

considerando una columna empotrada articulada.

Figura 3.111 Diagrama de cuerpo libre de la columna 1

Fuente: Propia


Se selecciona para esta, un tubo cuadrado estructural 30x30x2, cuyas propiedades

se observan en el ANEXO L.

A continuación se calcula el radio de giro mediante la ecuación 3.79.

Ec. (3.79)

El momento de inercia y el área se obtiene del ANEXO L, por lo tanto:

164

A continuación se halla la relación de esbeltez y esbeltez crítica, dada por la

ecuación 3.80 y 3.81 respectivamente.

Ec. (3.80)50

Ec. (3.81)51

Tomando en cuenta que k=0.699 (condición de viga empotrada y articulada), la

relación de esbeltez es:

Para la relación de esbeltez crítica se calcula, tomando en cuenta que la tubería

estructural está fabricada de acero ASTM A 36 (Sy=36 [Ksi]).

Por lo tanto Re < Rec, que indica que está en la zona elástica, por lo que se utiliza

la ecuación 3.82 para encontrar la carga crítica.

Ec. (3.82)52

Como se observa la carga crítica es mucho mayor que la aplicada, por lo que la

columna está correctamente diseñada.

50 GEERE James; Resistencia de Materiales; International Thomson Editores; España-Madrid; 2002 ; página 765 51 GEERE James; Resistencia de Materiales; International Thomson Editores; España-Madrid; 2002 ; página 787 52 GEERE James; Resistencia de Materiales; International Thomson Editores; España-Madrid; 2002 ; página 763

165

3.14.7. COLUMNA 2

En figura 3.112 se muestra el diagrama de cuerpo libre de esta columna,

considerando una columna empotrada articulada.

Figura 3.112 Diagrama de cuerpo libre de la columna 2

Fuente: Propia


Se selecciona para esta, un tubo cuadrado estructural 30x30x2, cuyas propiedades

se observan en el ANEXO L.

A continuación se calcula el radio de giro mediante la ecuación 3.79.

Tomando en cuenta que k=0.699 (condición de viga empotrada y articulada), la

relación de esbeltez es:

Para la relación de esbeltez crítica se calcula, tomando en cuenta que la tubería

estructural está fabricada de acero ASTM A 36 (Sy=36 [Ksi]), mediante la ecuación

3.81.

166

Por lo tanto Re < Rec, que indica que está en la zona elástica, por lo que se utiliza

la ecuación 3.82 para encontrar la carga crítica.

Como se observa la carga crítica es mucho mayor que la aplicada, por lo que la

columna está correctamente diseñada.

3.15. PLANOS DE CONSTRUCCIÓN

Los planos de construcción se observan en el ANEXO M.

3.16. HOJAS DE PROCESOS

Las hojas de procesos se muestran en el ANEXO N.

167

CAPITULO 4

SIMULACIÓN DE ESFUERZOS MEDIANTE EL SOFTWARE

ALGOR

4.1.1. INTRODUCCIÓN AL ALGOR

El uso de tecnología computacional para la solución y optimización de de problemas

de ingeniería, hoy en día es una práctica común, ya que el avance de las

computadoras y el desarrollo de poderosos sistemas de software permiten a los

diseñadores resolver y simular sistemas complejos.

Algor es un software de elementos finitos, creado en 1984. Ayuda a determinar

mediante un análisis de elementos finitos los esfuerzos y las deflexiones de un

mecanismo o estructura. Para hacerlo se puede partir de la importación exacta de un

modelo generado en AutoCAD o Inventor como sólido, lo cual hace que este sea

representado virtualmente en el programa ALGOR.

En los ámbitos de la ingeniería mecánica este programa posee una amplia gama de

capacidades de simulación que incluyen la tensión estática y la simulación de

eventos mecánicos (MED) con modelos lineales y no lineales.

La simulación en Algor requiere seguir ciertas etapas mediante las cuales se añade

información del modelo, parámetros del problema, condiciones del fenómeno y

presentación de resultados. Dichas etapas reciben los nombres de pre

procesamiento, procesamiento y post procesamiento.

4.1.1.1. FEMPRO

Fempro es una interface para Windows haciendo que sea fácil interactuar con el

modelo de simulación permitiendo agregar condiciones de frontera, propiedades y

cargas. La etapa de procesamiento es completamente invisible a usuario ya que el

168

módulo de Algor que se encarga de generar las matrices para la resolución del

sistema y resolverlas en forma iterativa en un segundo plano.

Al ejecutar Algor se abre la ventana general del programa, la cual conduce a tres

opciones. La interface Fempro se compone de los siguientes módulos los cuales se

muestran en la figura 4.1.

1. Barra de Título.

2. Barra de Menú: Contiene diferentes opciones menús de opciones y

herramientas diversas.

3. Barra de Herramientas: Ubicada debajo de la barra menú, provee un acceso

rápido a los comandos de Algor con ayuda de iconos gráficos.

4. Árbol de Modelado: Muestra los parámetros que serán empleados en el

análisis.

5. Espacio de Trabajo: En esta área se lleva a cabo el proceso de modelación.

La barra de título de esta aplicación, muestra el componente a estudiar.

6. Interface CAD: En esta interface el usuario puede seleccionar y crear el tipo

de malla que se desea emplear en un determinado modela en CAD para el

posterior análisis.

7. Eje de Coordenadas: El eje de coordenadas ayudan a la ubicación espacial

de las vistas del espacio de trabajo.

8. Barra de Estado: Los mensajes enviados por el sistema, son localizados en

esta área.

169

Figura 4.1 Ventana General de Algor

Fuente: Propia


4.2. PASOS PARA REALIZAR LA SIMULACIÓN

En general se realizan los siguientes pasos para la simulación de los diferentes

elementos que conforman la máquina.

1. Crear un modelo 3D en Inventor formato sat.

2. Importar al software Algor.

3. Seleccionar el tipo de análisis para este caso es lineal de esfuerzos

4. Seleccionar el tipo de elemento a analizarse y el material de cada elemento,

para este caso es viga.

5. Crear la malla.

6. Seleccionar el material.

7. Colocar cargas y condiciones de frontera.

8. Simulación.

9. Visualización de resultados.

2

3

4

5

6

7

8

170

4.3. ANÁLISIS DE LOS RODILLOS 1, 2, 3 Y 4

Como se analiza en el capítulo 3, los cuatro rodillos están en las mismas

condiciones de carga, por lo tanto para la simulación se hace un solo análisis.

En la figura 4.2 se observa las cargas y las condiciones de frontera para este

elemento.

Figura 4.2 Condiciones de borde y cargas para el rodillo

Fuente: Propia


En la figura 4.3 se muestra el resultado de esfuerzos.

171

Figura 4.3 Esfuerzos en el rodillo

Fuente: Propia


A continuación se muestran los resultados obtenidos en las tablas 4.1 y 4.2.

Tabla 4.1 Resultados de los esfuerzos para los rodillos de pelado

Min

[dyn/mm2]

Max

[Mpa]

Min

[dyn/mm2]

Max

[MPa]

Esfuerzos 1.35E7 135 22801 0.228

Fuente: Propia


172

Tabla 4.2 Resultados de la deformación y el factor de seguridad para los rodillos de

pelado

Max Min

Deformaciones 0.0008 [mm] 1.4 E-6 [mm]

Factor de seguridad 2584 1.83

Fuente: Propia


Se observa que los esfuerzos son menores en un 40 % a los calculados

teóricamente, esto se debe a que el método de elementos finitos analiza la

resistencia dada por las tapas del rodillo. Pero se concluye que este elemento

resiste perfectamente a las cargas que está sometido.

4.4. ANÁLISIS DEL EJE DE TRANSMISIÓN 1


elemento.

Figura 4.4 Condiciones de borde y cargas del eje de transmisión 1

Fuente: Propia


173


Figura 4.5 Esfuerzos del eje de transmisión 1

Fuente: Propia


A continuación se muestran los resultados obtenidos en tablas 4.3 y 4.4.

Tabla 4.3 Resultados de los esfuerzos para el eje de transmisión 1

Min

[dyn/mm2]

Max

[Mpa]

Min

[dyn/mm2]

Max

[MPa]

Esfuerzos 261600 2.61 1704 0.017

Fuente: Propia


174

Tabla 4.4 Resultados de la deformación y el factor del eje de transmisión 1

Max Min

Deformaciones 1.64E-5 [mm] 1.07 E-7 [mm]

Factor de seguridad 1.53E7 143371

Fuente: Propia


Se observa que los esfuerzos son similares a los que se calculan teóricamente



elemento.


Fuente: Propia


175


Figura 4.7 Esfuerzos del eje de transmisión 2

Fuente: Propia




Min

[dyn/mm2]

Max

[Mpa]

Min

[dyn/mm2]

Max

[MPa]

Esfuerzos 1.35E6 13.5 2469 0.024

Fuente: Propia


176

Tabla 4.6 Resultados de la deformación y el factor del eje de transmisión 2

Max

Min

Observaciones

Deformaciones 8.51E-5 [mm] 1.55 E-7 [mm] Fig. 4.6 b

Factor de seguridad 19672 27.6 Fig. 4.6 c

Fuente: Propia


Se observa que los esfuerzos son muy parecidos a los obtenidos teóricamente un

alto factor de seguridad.



elemento.


Fuente: Propia


177


Figura 4.9 Resultados de esfuerzos del eje de transmisión 3

Fuente: Propia




Min

[dyn/mm2]

Max

[Mpa]

Min

[dyn/mm2]

Max

[MPa]

Observaciones

Esfuerzos 5.14E6 51.4 56173 0.56 Fig.4.8 a

Fuente: Propia


178

Tabla 4.8 Resultados de la deformación y el factor de seguridad del eje de

transmisión 3

Max Min


Factor de seguridad 765 7.67

Fuente: Propia


Se observa que los esfuerzos difieren de la parte teórica debido a los

concentradores de esfuerzos que el Algor toma en cuenta.

4.7. ANÁLISIS DE LA ESTRUCTURA

4.7.1. VIGAS SOPORTE DEL SISTEMA DE PELADO


elemento.

Figura 4.10 Condiciones de frontera y cargas en la base del sistema de pelado

Fuente: Propia


179


Figura 4.11 Resultados de la simulación de la viga base del sistema de pelado

Fuente: Propia


A continuación se muestran los resultados obtenidos en la tablas 4.9 y 4.10.

Tabla 4.9 Resultados de esfuerzos para la viga base del sistema de pelado

Min

[dyn/mm2]

Max

[Mpa]

Min

[dyn/mm2]

Max

[MPa]

Esfuerzos 51275 0.512 725 7.25E-3

Fuente: Propia


180

Tabla 4.10 Resultados de los esfuerzos y el factor de seguridad para la viga base

del sistema de pelado

Max Min


Factor de seguridad 34308 484

Fuente: Propia


4.7.2. VIGA SOPORTE DEL SISTEMA DE LOS EJES DE TRANSMISIÓN 1, 2 Y 3.

La disposición de las cargas y condiciones de frontera se observa en la figura 4.12.

Figura 4.12 Condiciones de frontera y cargas en la base de los ejes de transmisión

Fuente: Propia



181

Figura 4.13 Resultados de la simulación de la viga de los ejes de transmisión

Fuente: Propia



Tabla 4.11 Resultados de los esfuerzos de la viga base de los ejes de transmisión

Min

[dyn/mm2]

Max

[Mpa]

Min

[dyn/mm2]

Max

[MPa]

Esfuerzos 45056 0.45 832 8.32E-3

Fuente: Propia


Tabla 4.12 Resultados de los esfuerzos y el factor de seguridad de la base de los

ejes de transmisión

Max

Min

Deformaciones 2.9E-6 [mm] 5.36 E-8 [mm] Factor de seguridad 30139 789

Fuente: Propia


182

4.7.3. VIGA SOPORTE DEL SISTEMA DEL MOTOR


Figura 4.14 Condiciones de frontera y cargas en la base del motor

Fuente: Propia



Figura 4.15 Resultados de la simulación de la viga base del motor

Fuente: Propia


183


Tabla 4.13 Resultados de los esfuerzos de la viga base del motor

Min

[dyn/mm2]

Max

[Mpa]

Min

[dyn/mm2]

Max

[MPa]

Esfuerzos 7.24E6 72.6 202.210 2.02

Fuente: Propia


Tabla 4.14 Resultados de los esfuerzos y el factor de seguridad de la base del

motor

Max

Min


Factor de seguridad 160 6

Fuente: Propia


184

4.7.4. COLUMNA 1


Figura 4.16 Condiciones de frontera y cargas en la columna 1

Fuente: Propia



Figura 4.17 Resultados de la simulación de la columna 1

Fuente: Propia


185


Tabla 4.15 Resultados de los esfuerzos de la columna 1

Min

[dyn/mm2]

Max

[Mpa]

Min

[dyn/mm2]

Max

[MPa]

Esfuerzos 0.13 1.3E6 0.07 0.7E6

Fuente: Propia


Tabla 4.16 Resultados de los esfuerzos y el factor de seguridad de la columna 1

Max Min

Deformaciones 2.49E-9 [mm] 0 [mm]

Factor de seguridad 3E8 1E8

Fuente: Propia


186

4.7.5. COLUMNA 2


Figura 4.18 Condiciones de frontera y cargas en la columna 2

Fuente: Propia



Figura 4.19 Resultados de la simulación de la columna 2

Fuente: Propia


187


Tabla 4.17 Resultados de los esfuerzos de la columna 2

Min

[dyn/mm2] Max

[Mpa] Min

[dyn/mm2] Max

[MPa] Observaciones

Esfuerzos 0.13 1.3E6 0.07 0.7E6 Fig.4.18

Fuente: Propia


Tabla 4.18 Resultados de los esfuerzos y el factor de seguridad la columna 2

Max Min

Deformaciones 8.8E-12 [mm] 4.6E.12 [mm]

Factor de seguridad 3.4E8 2E8

Fuente: Propia


La simulación se presenta en el ANEXO O como archivo electrónico.

188

CAPITULO 5

ANÁLISIS DE COSTOS

5.1. COSTOS DE DIRECTOS

Se consideran:

· Costos de materiales para construcción

· Costos de elementos normalizados

· Costos de maquinado

En la tabla 5.1 se muestra el detalle de los materiales de construcción.

Tabla 5.1 Costo de los materiales de construcción

N

Material

Dimensiones

Cantidad

Costo unitario

Costo total

1 Placa de acero ASTM A36 246X292x3mm 2 7,23 14,46

2 Placa de acero ASTM A36 1056x856x3mm 1 91 91,00 3 Eje de acero AISI 1018 Ø1.5 pulg. x 371mm 1 7,69 7,69 4 Eje de acero AISI 1045 Ø3/4 pulg. x 2138mm 1 11,09 11,09 5 Eje de acero AISI 1018 Ø1 pulg. x 1490mm 1 13,74 13,74

6 Eje de acero AISI 1018 Ø2 pulg. x80mm 1 3 3,00 7 Eje de acero inoxidable A304 Ø1.25 pulg. x577mm 1 45 45,00

8 Platina de acero inoxidable A304 1220x2440mm 1 280 280,00

9 Platina de acero inoxidable A305 560x1220mm 1 140 140,00

10 Tubería cuadra 30x30x4020mm 1 42 42,00 11 Angulo L 30x30x6000mm 1 46 46,00 12 Angulo L 30x30x944mm 1 7,26 7,26 13 Tubería estructural Ø2 pulg. e=2, 1600 1 10 10,00

TOTAL 771,24

Fuente: Dipac; Ivan Bohman


189

Los costos de materiales normalizados se observan en la tabla 5.2.

Tabla 5.2 Costo de los materiales de normalizados

N

Material

Cantidad

Costo unitario

Costo total

1 Catarina NK40 nd=13 5 3,36 16,8 2 Catarina NK40 nd=21 1 4 4 3 Rodamiento FAG 6002 10 2,8 28 4 Cadena #41 1 6,72 6,72 5 Chumacera SUCP Ø204 6 4 24 6 Banda A33 3 5,5 16,5 7 Banda A23 1 3,7 3,7 8 Polea dp 2.5 pulg 5 3,92 19,6 9 Polea dp 10 pulg 3 11,2 33,6

10 Motor siemens 0.5 hp 1 70 70

11 Anillo de retención Ø32 10 0,22 2,2 12 Anillo de retención Ø8 6 0,13 0,78 13 Tuerca mariposa M5x0.5 2 0,35 0,7 14 Perno M5x0.5 L=7 2 0,13 0,26 15 Prisionero M6x1 L=10 12 0,2 2,4 16 Prisionero M8x2 L=20 3 0,35 1,05 17 Prisionero M8x2 L=10 6 0,25 1,5 18 Perno allen M5 x5 L=12 8 0,2 1,6 19 Arandela de presión Ø5 8 0,13 1,04 20 Tuerca M5 8 0,22 1,76 21 Perno M10x1.5 L=30 12 0,17 2,04 22 Arandela de presión Ø10 12 0,1 1,2 23 Tuerca M10 12 0,22 24 Perno M6x1 L=16 12 0,15 1,8 25 Arandela de presión Ø6 12 0,08 0,96 26 Tuerca M6 12 0,2 2,4 27 Perno M10x1.5 L=60 1 0,3 0,3 28 Arandela de presión Ø10 12 0,1 1,2 29 Arandela deplana Ø10 0,13 0 29 Tuerca M10 12 0,2 2,4

TOTAL 248,51

Fuente: Propia


190

Para determinar el costo del maquinado, se desglosó en el costo por máquina, este

análisis se muestra en la tabla 5.3

Tabla 5.3 Costo de maquinado

Operación

Tiempo

Costo (USD/h)

Costo total

Corte del material 10,5 5 52,5 Esmerilado 6 5 30 Soldadura SMAW 3 9 27 Soldadura TIG 4 12 48 Taladrado 5,8 7 40,6 Torneado 13,5 11,4 153,9 Machuelado 7 7 49 Fresado 4,5 7,5 33,75 Vulcanizado 70 4 280

TOTAL 714.75

Fuente: Taller de máquinas herramientas, cauchos Vikingo


Por lo tanto el total de costos directos es 1734.5 USD.

5.2. COSTOS INDIRECTOS

Para este análisis se toma cuenta el costo de diseño, costos indirectos e

imprevistos, el subtotal de estos costos se observa en la tabla 5.4.

191

Tabla 5.4 Costos indirectos

Descripción Costo Diseño 380 Materiales indirectos 55 Imprevistos 50 COSTO TOTAL 485

Fuente: Propia


5.3. COSTO TOTAL

El resultado de costo total se muestra en la figura 5.5.

Tabla 5.5 Costo total de la máquina

Descripción Costo

Costos directos 1734.5

Costos indirectos 485

COSTO TOTAL 2219.5 USD

Fuente: Propia


192

CAPITULO 6

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

6.1. CONCLUSIONES

1. El diseño de la máquina peladora de soya, cumple con los requerimientos de

capacidad que en el principio fue planteado con el fin de ser una solución de

pequeños productores.

2. El sistema de reducción utilizado en esta máquina reduce en gran cantidad

los costos de producción.

3. La simulación en el software ALGOR permitió verificar el diseño teórico

realizado en relación a la resistencia de los elementos.

4. El diseño de la máquina está conformada con una gran cantidad de

elementos normalizados que se encuentran en el mercado ecuatoriano

reduciendo de gran manera los costos de fabricación.

5. Como se observa en la figura 3.9, se tiene una maqueta construida con el

principio de funcionamiento de rodillos vulcanizados, con lo que en las

pruebas se concluye que este sistema cumple satisfactoriamente con la

función de pelado.

6. La utilización de acero inoxidable en los elementos que están en contacto

directo con la soya garantiza que la soya no se contamine, permitiendo así un

correcto procesamiento.

193

7. El sistema de dosificador que se utiliza en el diseño para controlar el paso de

soya hacia el mecanismo de pelado es completamente mecánico lo que

reduce los costos de construcción.

8. El desarrollo de este proyecto permitió al autor cimentar los conocimientos en

el campo del diseño de elementos de máquinas, así también como el uso de

softwares de diseño.

9. El sistema de regulación del sistema de pelado permite procesar diferentes

tamaños de grano dando como resultado una máquina versátil.

6.2. RECOMENDACIONES

1. Los elementos mecánicos de la peladora deben estar sometidos a un correcto

mantenimiento para no acortar su vida útil.

2. Una vez realizado el pelado la soya debe ser depositada en un recipiente con

agua para separar el grano de la cáscara.

3. Por seguridad industrial se debe evitar que los operadores coloque las manos

en los rodillos con el fin de evitar accidentes.

4. Se recomienda realizar el recubrimiento de la máquina con pintura

anticorrosiva por estar en contacto con el medio ambiente.

5. Es necesario que se cumpla exactamente con las tolerancias y

especificaciones de diseño para que la máquina tenga un correcto

funcionamiento.

194

BIBLIOGRAFÍA

· ORLOV P; Ingeniería De Diseño; segunda edición; editorial MIR; Moscú;

1985.

· SHIGLEY J; Diseño en Ingeniería Mecánica; 5ta edición; editorial McGraw-

Hill; México; 1995.

· LEYENSETTER; Tecnología de los Oficios Metalúrgicos; editorial Reverté;

Barcelona, 1979.

· SHIGLEY-MISCHKE; Diseño en Ingeniería Mecánica; 5ª Ed; Editorial Mc

Graw-Hill; México; 1989.

· GTZ; Tablas de la Industria Metalúrgica; ; Reverté; Alemania.

· GEERE James; Resistencia de Materiales; International Thomson Editores;

España-Madrid; 2002 ; página 765.

· INEN; Código de Dibujo Técnico Mecánico; Quito; 1981.

· ESREF Isik; Some Engineering Properties of Soybean Grains; Uludag

University; Turkey; 2003; Pág. 2.

· VARGAS, J; Guía de los Fundamentos de Dibujo Industrial; 2004.

195

ANEXOS

196

ANEXO A. TABLAS CORRESPONDIENTES AL ANÁLISIS MUESTRAL Y

AL CÁLCULO DE ERROR PARA DETERMINAR LA CANTIDAD DE

GRANOS DE SOYA HIDRATADOS POR LIBRA

Tabla A.1. Cantidad de granos de soya hidratada por muestra de 1 Kg

n Cantidad n Cantidad n Cantidad n Cantidad

1 3718 21 3692 41 3388 61 3692

2 3830 22 3168 42 3032 62 3467

3 3595 23 3428 43 3619 63 3186

4 3447 24 3883 44 3280 64 3705

5 3568 25 3276 45 3615 65 3441

6 2961 26 4068 46 3392 66 3175

7 3863 27 3839 47 3863 67 4048

8 3639 28 3953 48 3861 68 3395

9 3100 29 3703 49 3661 69 3612

10 3863 30 3368 50 3817 70 3685

11 3643 31 3936 51 3841 71 3384

12 3907 32 3892 52 3810 72 4358

13 3685 33 3590 53 3450 73 3791

14 3447 34 3949 54 3269 74 3731

15 3511 35 3353 55 3544 75 3619

16 3104 36 3793 56 3430 76 3441

17 3641 37 3621 57 3545 77 3513

18 3945 38 3379 58 3773 78 3773

19 3447 39 3650 59 3036 79 3672

20 3762 40 4026 60 3395 80 3010

SUMA TOTAL 287560 MEDIA ARITMÉTICA 3595

19

7

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65

13

,25

8,1

5 5

,90

40

2 1

3,0

5 8

,15

6,7

5 4

39

11

,40

6,8

5 5

,00

29

2 1

3,0

0 8

,00

6,0

0 3

29

12

,20

7,3

5 5

,55

36

6 1

3,1

5 8

,15

5,2

5 4

03

11

,75

7,2

5 5

,45

44

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1,0

0 7

,00

5,5

0 2

93

13

,00

8,3

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,50

33

0 1

1,9

0 7

,90

5,9

0 3

67

12

,20

8,4

0 7

,00

40

4 1

3,1

5 8

,45

6,8

5 4

41

12

,00

7,4

0 6

,40

29

4 1

2,4

0 8

,00

5,6

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31

12

,00

7,2

5 6

,50

36

8 1

2,6

0 7

,70

6,3

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05

12

,75

7,9

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,65

44

2 1

2,6

5 6

,60

6,2

0 2

95

13

,30

8,2

0 5

,20

33

2 1

3,1

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,00

5,0

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69

11

,30

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,00

40

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4,1

5 8

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7,9

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43

11

,50

6,6

0 5

,20

29

6 1

1,7

0 7

,00

5,0

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33

11

,50

6,8

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37

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2,7

0 8

,00

6,4

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07

12

,75

8,8

0 6

,75

44

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0,8

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,00

6,2

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97

11

,50

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,70

33

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3,4

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,10

6,4

0 3

71

12

,30

7,5

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,20

40

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2,8

5 8

,10

6,6

0 4

45

12

,20

7,8

0 6

,00

29

8 1

2,2

0 8

,40

7,0

0 3

35

13

,45

8,6

5 6

,55

37

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3,7

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5 4

09

11

,95

8,7

5 6

,45

44

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1,0

0 6

,60

5,0

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12

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7,7

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33

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2,3

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73

12

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41

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37

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11

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,85

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,65

44

8 1

2,4

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,00

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5 3

01

13

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,65

33

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2,4

5 8

,10

5,8

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75

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,00

41

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3,6

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,70

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13

,20

8,3

0 5

,75

30

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2,6

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,45

6,5

5 3

39

11

,75

7,1

5 6

,15

37

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1,5

5 7

,80

5,7

5 4

13

12

,85

8,7

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,65

45

0 1

2,4

5 8

,35

6,2

5 3

03

12

,35

8,5

5 7

,15

34

0 1

2,5

5 8

,15

5,8

5 3

77

11

,60

7,2

0 5

,85

41

4 1

2,0

5 8

,05

6,6

0 4

51

11

,30

7,2

0 5

,55

30

4 1

2,7

5 7

,85

6,4

5 3

41

12

,85

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5 5

,35

37

8 1

1,2

0 7

,30

6,0

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15

12

,40

7,4

0 5

,95

45

2 1

2,2

5 7

,75

6,3

5 3

05

11

,45

6,9

5 5

,15

34

2 1

3,3

5 8

,15

6,6

5 3

79

11

,50

7,3

0 6

,00

41

6 1

3,0

0 7

,90

5,4

0 4

53

11

,85

7,5

0 5

,55

30

6 1

2,8

5 8

,15

6,5

5 3

43

12

,65

8,4

5 6

,55

38

0 1

2,7

0 8

,20

6,6

5 4

17

12

,40

7,9

5 5

,65

45

4 1

2,3

0 8

,00

5,4

5 3

07

12

,45

7,6

5 6

,35

34

4 1

2,3

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,55

7,1

5 3

81

12

,30

8,3

0 6

,20

41

8 1

3,4

0 8

,25

7,0

0 4

55

11

,30

7,1

0 5

,50

30

8 1

1,8

5 7

,35

5,5

0 3

45

12

,75

7,8

5 6

,45

38

2 1

0,5

0 7

,25

5,9

0 4

19

12

,80

7,9

0 6

,50

45

6 1

3,1

5 8

,15

6,1

5 3

09

12

,00

7,7

5 5

,60

34

6 1

1,4

5 6

,95

5,1

5 3

83

10

,85

7,2

0 5

,50

42

0 1

1,5

0 7

,00

5,2

0 4

57

13

,15

8,4

5 6

,65

31

0 1

2,1

5 8

,35

6,3

0 3

47

12

,85

8,1

5 6

,55

38

4 1

2,9

0 8

,00

5,5

0 4

21

12

,90

8,2

0 6

,60

45

8 1

2,5

5 8

,15

5,7

5

20

0

n

larg

o a

nch

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n

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o a

nch

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[m

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m]

[m

m]

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] [m

m]

[m

m]

[mm

] [m

m]

[m

m]

[mm

] [m

m]

45

9 1

3,4

5 8

,35

5,3

5 4

71

11

,55

7,2

0 5

,50

48

3 1

2,7

5 7

,85

6,4

5 4

95

12

,85

8,3

5 6

,80

46

0 1

1,7

0 8

,50

6,2

0 4

72

12

,55

7,2

5 6

,35

48

4 1

1,4

5 6

,95

5,1

5 4

96

12

,45

8,4

5 6

,35

46

1 1

2,3

5 7

,40

6,8

0 4

73

13

,30

8,2

0 5

,95

48

5 1

2,8

5 8

,15

6,5

5 4

97

10

,65

7,4

0 6

,05

46

2 1

2,4

5 7

,95

5,7

5 4

74

13

,20

8,2

0 5

,30

48

6 1

2,4

5 7

,65

6,3

5 4

98

11

,00

7,3

5 5

,65

46

3 1

2,9

0 7

,90

6,5

5 4

75

12

,25

8,4

5 7

,05

48

7 1

3,8

5 8

,40

7,6

0 4

99

13

,05

8,1

5 5

,65

46

4 1

1,8

5 7

,60

5,6

0 4

76

12

,65

7,7

5 6

,35

48

8 1

2,4

5 8

,50

6,4

5 5

00

12

,35

8,0

5 5

,85

46

5 1

2,9

5 7

,45

5,7

0 4

77

11

,35

6,8

5 5

,05

48

9 1

2,5

5 7

,80

6,3

0 5

01

12

,75

7,6

5 5

,15

46

6 1

2,5

0 8

,05

6,2

0 4

78

12

,60

7,3

0 6

,40

49

0 1

1,6

5 8

,45

6,1

5 5

02

12

,15

7,7

0 5

,40

46

7 1

3,2

0 8

,20

7,0

5 4

79

12

,00

7,7

0 5

,50

49

1 1

1,7

0 7

,95

5,9

0 5

03

13

,15

8,0

0 6

,75

46

8 1

3,9

5 8

,30

6,3

5 4

80

11

,00

7,3

0 5

,40

49

2 1

1,7

5 7

,35

6,0

0 4

69

12

,70

8,2

0 6

,25

48

1 1

2,0

0 7

,00

5,4

0 4

93

11

,35

7,4

5 6

,15

47

0 1

2,4

0 7

,25

6,4

5 4

82

13

,00

8,0

0 6

,00

49

4 1

1,6

5 7

,45

6,1

5

la

rgo

anc

ho

esp

eso

r

SU

MA

TO

RIA

620

7,30

387

0,85

304

5,95

ME

DIA

AR

ITM

ÉT

ICA

[mm

] 12,

3 7,7

6,1

201

ANEXO C. TABLAS CORRESPONDIENTES AL ANÁLISIS MUESTRAL Y

AL CÁLCULO DE LA CARGA Wr DE COMPRESIÓN PARA REALIZAR EL

PELADO DEL GRANO DE LA SOYA HIDRATADA

Tabla C.1. Análisis de media aritmética para la carga Wr de compresión en el pelado

del grano de soya

n

Carga n

Carga n

Carga [N] [N] [N]

1 30 21 29,9 41 25

2 24,6 22 26,6 42 28,3

3 22,9 23 23 43 25,7

4 26,6 24 19 44 20

5 19,5 25 21,4 45 27

6 23,3 26 19 46 27

7 22,6 27 22,4 47 23,5

8 21,5 28 25 48 25

9 20,6 29 26,7 49 25,5

10 27 30 21,3 50 24,3

11 24 31 23,7 51 21,4

12 29 32 24,4 52 20,5

13 18,8 33 25,5 53 27,7

14 25 34 26,3 54 25,4

15 23,4 35 29 55 28,3

16 24 36 20,5 56 29,4

17 25 37 24,2 57 27

18 27 38 21,5 58 20,6

19 20,6 39 24,8 59 20,8

20 21,2 40 28 60 26

SUMATORIA 1457,2 MEDIA ARITMÉTICA

[N] 24,3

202

ANEXO D.

Fuente: Dipac

203

ANEXO E.

204

Fuente: Ivan Bohman

205

Fuente: Ivan Bohman

206

Fuente: Dipac

207

ANEXO F.

Fuente: Ivan Bohman

208

ANEXO G.

Fuente: Ivan Bohman

209

ANEXO H.

Fuente: CONREPSA

210

ANEXO I.

Fuente: Ivan Bohman

211

ANEXO J.

Fuente: Ivan Bohman

212

ANEXO K.

Fuente: Dipac

213

ANEXO L.

Fuente: Dipac

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Peladora de soya hidratada