Peladora de Tunta de 30 Kilos Por Minuto[1]

Metodología y técnicas de investigación

DEDICATORIA

Dedicamos Este proyecto de investigación a quienes con su apoyo incondicional lograron que este trabajo se concluya con éxito, así como también a nuestros padres que nunca dudaron de nuestras capacidades como pre profesionales y siempre estuvieron ahí cuando lo necesitábamos, a nuestros y familiares y amigos.

Los integrantes.

FIMEES-UNA -PUNO Página 1


MODELAMIENTO MATEMATICO DEL PROTOTIPO DE LA PELADORA DE TUNTA

RESUMEN

El trabajo investigativo de pelado de tunta ha hecho posible el mejoramiento de una máquina por abrasión, para una capacidad industrial de 30 kg/min de materia prima en la comunidad de CHIJICHAYA.

El presente documento se ha realizado con ensayos experimentales para mejorar la calidad del resultado del producto, el rendimiento de la maquina y finalmente el valor agregado.

El prototipo contiene un motor de combustión interna con un sistema de transmisión de velocidad angular por poleas el cual hace girar el disco abrasivo.

Los esfuerzos de fricción y corte que actuaron sobre el material permitieron obtener un producto con un pelado satisfactorio en un 91% del producto total. No se observó rompimiento de las tuntas, El tiempo de operación varió de 30 a 70 seg. hasta obtener una cantidad de tunta pelada convenientemente, además permite mejorar la calidad y asepsia del producto en una localidad llamada CHIJICHAYA. de la ciudad de Ilave.

ABSTRAC

The investigative work of peeled of tunta has made possible the improvement of a machine for abrasion, for an industrial capacity of 30 kg / min of matter prevails in the CHIJICHAYA.community.

The present document has been carried out with experimental tests to improve the quality of the result of the product, the yield of it schemes it and finally the added value.

The prototype contains a motor of internal combustion with a system of transmission of angular speed for pulleys which makes rotate the abrasive disk.

The efforts of friction and court that acted on the material allowed to obtain a product with a peeled one satisfactory in 70% of the total weight. Break of the tuntas, the time of operation was not observed it varied from 1 to 1.5 min until obtaining a peeled garlic meetly, it also allows to improve the quality and asepsis of the product in a town called cheka of the city of Ilave.



INTRODUCCIÓN

El término industrias alimenticias abarca un conjunto de actividades industriales dirigidas al tratamiento, la transformación, la preparación, la conservación y el envasado de productos alimenticios; en general, las materias primas utilizadas son de origen vegetal o animal y se producen en explotaciones agrarias, ganaderas y pesqueras.

Todo esto está relacionado con la mecanización del proceso y de ser posible efectuarlo en todas las operaciones que intervienen en el proceso. La tendencia actual en la moderna industria de alimentos es mecanizar todas las operaciones a fin de tener un control total en todas las variables del proceso y llegar a obtener un producto final de la máxima calidad al costo más bajo.

El pelado a mano conlleva una operación de bajo rendimiento de trabajo, excesivo manipuleo del producto, alta contaminación y costos operativos elevados. Es necesario diseñar un mecanismo para el proceso de descascarado de tunta para el departamento de Puno incremente su competitividad productiva reduciendo tiempos y costos de desarrollo para el cumplimiento de los requerimientos de los clientes.



I. PLANTEAMIENTO Y FORMULACION DEL PROBLEMA

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

En reemplazo del procedimiento tradicional de pisado a pie desnudo y lavado manual de la tunta, se diseñará y se construirá una máquina peladora de tunta, que aún no existe en el mercado nacional, con esta máquina se recuperará las pérdidas en impureza, cáscaras y almidón para la alimentación animal, y de la misma manera se obtendrá un producto final de mejor calidad para el consumo humano. Además el nivel de vida de los productores de tunta se verá mejorado en cuanto a su economía y salud.

2. FORMULACION DEL PROBLEMA

¿Es problema latente la alta demanda que existe para el pelado de tunta y carencia de información para los métodos de mejoramiento de las maquinas peladoras que exiten actualmente. ?

¿Con las variables que actualmente opera la maquina como son RPM, temperatura, carga , tiempo , humedad, estarán correctamente usada para el mejor rendimiento de dicha maquina?

¿Haciendo uso del modelamiento matemático se lograra mejorar las variables de salida como son la calidad del producto, rendimiento de la maquina y el valor agregado?

II. OBJETIVO

Mejorar la productividad de la máquina prototipo peladora de tunta mediante un modelamiento matemático

OBJETIVOS GENERALES

Hacer los ensayos experimentales para realizar el diseño factorial para calcular las variables dependientes.

OBJETIVOS ESPECIFICOS:

Encontrar la velocidad rotórica apropiada para la máquina.



Optimizar la temperatura de la materia prima. Encontrar la carga adecuada para el proceso de pelado.

ALCANCES DE LA INVESTIGACION

El presente proyecto de la peladora de tunta engloba toda la zona alto andino, beneficiando a toda la población en general de la zona sur del departamento de Puno y también haciendo un alcance para escuela profesional de ingeniería mecánica eléctrica UNA - PUNO

HIPOTESIS

Es un problema latente el alto grado de demanda de la materia prima (tunta) Las variables que actualmente opera la maquina son velocidad de giro,

temperatura, carga, tiempo están correctamente usadas para el mejor rendimiento de dicha máquina.

El uso del modelamiento matemático mejorará las variables de salida como son la calidad del producto, rendimiento de la maquina y el valor agregado.

JUSTICACION

Se procesa mediante una tecnología ancestral, que aprovecha las condiciones climáticas y geográficas del altiplano peruano (presentes en la estación de invierno):. En su producción participan tanto hombres como mujeres y su elaboración toma un lapso aproximado de 50 días.

Por lo tanto es menester optimizar la elaboración de tunta por la elevada producción en materia prima de la zona.

Partiendo de los distintos referentes hemos llegado a la conclusión de impulsar el desarrollo tecnológico del diseño y construcción de una máquina peladora de tunta

Como estudiantes puneños y orgullosos de pertenecer a esta tierra pretendemos dar a conocer este valioso producto y conllevar a su consumo por todo el mundo.

Justificación Técnica

En la región de Puno en la provincia del collao-ilave; cuenta con una elevada producción de papa en sus diferentes variedades, por lo que es necesario la



implementación de tecnología nueva que permita aumentar la eficiencia de transformación de papa amarga y dulce en tunta; por lo que se justifica la realización del presente proyecto.

Justificación Económica

Considerando el altiplano como zona de temperaturas muy bajas en los meses de junio y julio, tiempo en el cual la productividad es muy alta con el pelado tradicional, es necesario aumentar el índice de productividad y disminuir el costo de la mano de obra mediante la innovación tecnológica de una peladora de tunta, lo que generará valor agregado en los productores.

Justificación Social

El estudio de investigación cumplirá un papel muy importante en la producción de la proyección de la Universidad Nacional del Altiplano a través Escuela profesional de Ingeniería Mecánica Eléctrica, hacia la sociedad, contribuyendo con el presente estudio como fuente de información técnica, que influirá en que la industria incursione en este rubro. Los productores mejorarán su economía y salud y los consumidores tendrán a su disposición un producto de buena calidad.



CAPITULO II

FUNDAMENTO TEÓRICO



MARCO TEORICO

Antecedentes investigativos:

Para el desarrollo de este tema se efectuó una investigación bibliográfica en los que se ha determinado la existencia de trabajos de investigación referidos a la industria alimenticia de los cuales se ha tomado puntos importantes que contribuya a un mejor desarrollo de la misma.

La tunta se elabora en la región alto andina sobre los 3800 m.s.n.m. La zona altiplánica de Puno tiene aproximadamente el 80% de la producción nacional, destacando las provincias de El Collao, Carabaya, Lampa, Chucuito y Azángaro, las cuales poseen clima frío, geografía plana y ríos con caudal apropiado, condiciones favorables para su elaboración1

Elaboración de la tunta artesanalmente

GENERALIDADES

La tunta es un producto deshidratado que se obtiene de los tubérculos de la papa. Es elaborado con una tecnología artesanal, bajo las condiciones naturales del clima y geografía del altiplano. No requiere de insumos adicionales.

La tunta posee características singulares: se trata de tubérculos enteros deshidratados y de color blanco, su peso es muy liviano, sus formas y tamaños son diversos, entre redondos y alargados de acuerdo a la variedad de papa empleada. Destaca en su composición nutricional la concentración de almidón, que le confiere un alto valor calórico, también el contenido de minerales como el calcio y el hierro (Cuadro 1), en concentraciones superioresa las del arroz y del trigo.2

1 Guía delas buenas prácticas de procesamiento para la producción artesanal de la tunta2 Guía delas buenas prácticas de procesamiento para la producción artesanal de la tunta



Materia prima

Los tubérculos frescos de papa (recién cosechados) constituyen la materia prima para la elaboración de la tunta; se emplean diversas variedades, entre nativas y mejoradas. En el grupo de las nativas se incluyen las variedades conocidas como papas amargas, que se caracterizan por su alto contenido de “glicoalcaloides” (sustancia de sabor amargo); en la antigüedad la tunta se elaboraba exclusivamente con dichas variedades, dado que el remojo prolongado en el río favorece el lavado de los “glicoalcaloides”, haciendo posible su consumo.

Zonas de producción

La tunta se elabora en la región alto andina sobre los 3800 m.s.n.m. La zona altiplánica de Puno tiene aproximadamente el 80% de la producción nacional, destacando las provincias de El Collao, Carabaya, Lampa, Chucuito y Azángaro, las cuales poseen clima frío, geografía plana y ríos con caudal apropiado, condiciones favorables para su elaboración.

Época de producción

La elaboración de tunta se realiza en la estación de invierno, desde mayo hasta fines de julio, cuando ocurren las temperaturas más bajas del año, inferiores a 5°C. Se le denomina también “época de heladas”. En dichos meses se produce una fuerte radiación solar, escasa nubosidad y baja humedad relativa (menor de 40%). Estos factores favorecen el congelado y secado natural de la papa para transformarse en tunta.

Condiciones geográficas

3 Tablas Peruanas de Composición de Alimentos, Ministerio de Salud, Instituto Nacional de Salud, Centro Nacional de Alimentación y Nutrición, 1996.



Para la producción de tunta se requieren dos condiciones geográficas: la presencia de una fuente de agua corriente y el acceso a áreas planas. Los ríos con ligero caudal son apropiados para el remojo de los tubérculos, lo que permite el lavado de los “glicoalcaloides”, especialmente en el caso de las papas amargas. También se aprovechan la presencia de lagunas o puquiales de agua corriente. La presencia de áreas planas o pampas, conocidas como “chuñahuis”, permite una buena exposición de los tubérculos a las heladas y a los rayos del sol, lo cual favorece su congelamiento y secado.

Forma; redonda o alargada de acuerdo a la variedad de papa empleada. Ejemplo, Chasca: redonda y Locka: alargada.

El color; preferencia, debe ser blanco intenso, pero la gama de color puede extenderse hasta blanco-mate.No es recomendable la presencia de manchas amarillentas o de color oscuro.

El olor: alimento contribuye al placer de comer. Debe tener olor suave, a hierbas acuáticas. No debe presentar olores fuertes o fétidos.

Tamaños:

Grandes. Si es redonda, mayor de 5.1 cm. de diámetro; si es alargada, mayor de 7 cm. de largo.

Mediana. Si es redonda, de 3.9 a 5 cm. de diámetro; si es alargada, de 5.5 a 7 cm. de largo.

Pequeña. Si es redonda, menor de 3.9 cm. de diámetro; si es larga, menor de 5.5 cm. de largo.

Rehidratación:

Es el tiempo que debe remojarse la tunta para que se ablande y pueda cocinarse fácilmente. Este tiempo puede variar entre 10 minutos a media hora.

Textura y Sabor:

Textura suave y esponjosa, en especial las variedades nativas.

Sabor agradable, ligeramente insípido. Combina bien con comidas, de sabores fuertes. Tiene la propiedad de absorber los sabores de los ingredientes que la acompañan durante su cocción.

Buenas prácticas de procesamiento de tunta:



Las buenas prácticas de procesamiento (BPP) son técnicas establecidas por la industria contemporánea, para la producción de alimentos en buen estado sanitario y libres de impurezas, como compuestos químicos o cualquier otra materia extraña diferente al producto. Un buen alimento deberá contar con dos aspectos importantes:

Calidad: cumplir con las exigencias del consumidor: color, sabor, color, forma, etc.

Sanidad: estar libre de elementos extraños al producto como: insectos, paja, clavos, piedras y microorganismos que alteran las características originales del producto.

Nota:

Antes de la elaboración de la tunta es importante tomar en cuenta la higiene y el cuidado personal de los que van a manipular los tubérculos, así como la higiene y desinfección de la zona de trabajo y de los implementos que se van a usar.

Recepción Selección y clasificación 1er congelado Inmersión en agua 2do congelado Descascarado y lavado Secado Rozado y venteo Selección y envasado Almacenamiento

1. Recepción

Con la recepción de diversas variedades de papa fresca, se da inicio al largo proceso de transformación de la papa en tunta. Estas variedades forman parte de la reciente cosecha de los productores, o son adquiridas de otras regiones cercanas, en especial las variedades mejoradas.

Se deberá tomar en cuenta las siguientes recomendaciones:

Usar envases o sacos de polipropileno bien lavados; en especial si emplean sacos de segundo uso (sacos de fertilizantes y similares).

El camión u otro vehículo que transporta la papa deberá ser limpio, libre de agentes contaminantes y debe transportarse exclusivamente papa (no debe mezclarse con animales, combustibles, etc.).

Registrar el peso inicial.



2. Selección y clasificación

Principalmente son las mujeres quienes se encargan de la selección de la papa, ya que se necesita tener un especial cuidado por los detalles que implica una buena selección.Se deberá tomar en cuenta las siguientes recomendaciones:

Realizar la limpieza del área de trabajo y colocar un sobrepiso de mallasy/o mantas plásticas y sobre éste las papas.

Clasificar la papa de acuerdo al tamaño (grande, mediano, chico), y a lavariedad (ch’aska, locka, occocuri, etc. ) para lograr un mejor efecto de la helada y uniformidad en el congelado.

Seleccionar la papa según su sanidad, separando la papa sana de la dañada (partida, agusanada, podrida, ciega, etc.).

Registrar el peso de las papas que serán usadas para la elaboración de la tunta.

3. Primer congelado

Para el congelado, las papas se exponen a las temperaturas propias del invierno, inferiores a 5°C, durante tres a cuatro noches. Las zonas apropiadas son las pampas o “chuñahuis”, ubicadas en los patios de las casas o en las playas adyacentes al río.


Limpiar el espacio destinado para el congelado (campo abierto), colocar un sobre piso de paja, mallas o mantas limpias.

Dispersar los tubérculos de papa uniformemente en una sola capa para facilitar su congelado.

Recoger el producto antes de la salida del sol y cubrirlo con mantas gruesas hasta la puesta del sol. Repetir la operación durante cuatro días de lo contrario la papa se volverá negra como el chuño.

El proceso concluye cuando al chocar los tubérculos entre sí, suenan como piedras.

4. Inmersión

Los tubérculos de papa congelados se sumergen en el río por un periodo largo, entre 21 y 30 días, según la variedad de papa. Para ello, se instalan en el río pozas o jaulas con mallas que puedan resistir aproximadamente de una a tres toneladas.


Ubicar a lo largo del río una zona con agua cristalina, de ligero caudal, con arena gruesa para evitar el polvo y el enturbiamiento.

Limpiar la orilla del río de restos orgánicos y sintéticos (bosta, plásticos, latas,vidrios etc.).

Acondicionar la jaula con las mallas y palos de madera, cuyos ángulos se refuerzan con sacos de arena como anclajes.



Introducir los tubérculos de papa congelados en las pozas, donde deben, permanecer entre 21 a 30 días.

5. Segundo congelado

Se trata de volver a congelar los tubérculos de papa ya remojados por una sola noche.Por la tarde se extraen del río, con ayuda de un colador gigante o “wiscaña” y se extienden sobre una capa de paja limpia y mallas. Esto favorece el escurrimiento y el oreado, así como el descascarado.


Acondicionar un área limpia, colocar una capa de paja limpia y sobre ella, una malla previamente lavada y desinfectada con agua clorada***.

Esparcir los tubérculos de papa de manera uniforme en una sola capa. Remover los tubérculos de papa sometidos al congelado durante la media noche, lo

que permitirá un congelado más uniforme. Evitar el acceso de personas y animales a la zona de trabajo.

6. Descascarado y lavado

Esta labor se realiza en la madrugada, a fin de tener los tubérculos de papa aun húmedos y la cáscara semi desprendida. Generalmente participan parejas de hombres.


Colocar una arroba de tubérculos de papa congelados en una manta de malla que lleva el nombre de “taquiña”.

Proceder al descascarado mediante el apisonado, usar botas de jebe limpias y desinfectadas con agua clorada***.

Enjuagar los tubérculos de papa en el río repetidas veces hasta que el agua de enjuague salga transparente.

Realizar el último enjuague con agua clorada***, en un balde grande o tina. Estará listo para su extendido.

Cada cinco enjuagues renovar el agua clorada de la tina

7. Secado

Para el secado es importante una buena dispersión de la tunta aún húmeda para facilitar la exposición al sol y a las heladas nocturnas durante siete días aproximadamente. Las mujeres tienen especial cuidado en ello.


Limpiar el área de extendido y colocar paja limpia, y sobre ésta mantas o mallas, previamente lavadas con detergente, y desinfectadas con agua clorada***.



Lavarse las manos y usar guantes para dispersar la tunta húmeda de manera uniforme a fin de facilitar el secado al sol. Si usa tablillas de madera, desinfectarlas en agua clorada***.

En las noches con neblina conviene tapar la tunta con mantas, para evitar el amarilla miento.

8. Rozado y venteo

Una vez seca la tunta, parejas de varones colocan una arroba de tunta en una manta de malla y la balancean de un lado a otro, provocando el roce entre las tuntas y el pelado final. Inmediatamente después, las mujeres proceden al venteado para separar completamente los restos de cáscara. De esta manera la tunta adquiere un color blanco intenso.


Utilizar mantas de malla secas, previamente lavadas con detergente, enjuagadas en agua corriente y desinfectadas con agua clorada***.

Usar ropa limpia y gorros, mamelucos o mandiles blancos. De preferencia usar cubre bocas para evitar contaminar el producto y protegerse del

polvo desprendido de la tunta y también usar guantes.

9. Selección y envasado

La selección es la labor final. Requiere de especial cuidado porque ello influirá en el precio y su destino comercial.

Se deberá tomar en cuenta las siguientes recomendaciones:En cuanto al tamaño* de la tunta:

Primera: tamaño grande, color blanco intenso, entera, sin grietas.

Segunda: tamaño mediano, color blanco intenso, entera, sin grietas.

Tercera: tamaño pequeño, color blanco a cremoso, enteras o con ligeras grietas.

Cuarta: Color crema, con manchas amarillas u oscuras, diferente tamaño, partidas y con grietas (sólo para uso casero).

En cuanto al envase:

Envasar la tunta en sacos de polipropileno de primer uso (nuevos) o de segundo uso, previo lavado. Usar etiquetas para la información básica: nombre de la variedad, categoría, peso y fecha de envasado.



Programa de limpieza y Preservación de la zona de producción (río Ilave)

Todos los esfuerzos de los productores por mantener y mejorar las condiciones de las riberas del río donde actualmente procesan la tunta serán vanos si no se tiene un plan integrado para la conservación y preservación del río.

La “Alianza institucional para el desarrollo competitivo de la tunta” propone un programa de limpieza y preservación de la zona de producción, que involucra la participación de todos los productores de la cuenca (zona alta, media y baja) y de sus autoridades.

Dicho programa deberá contener las siguientes consideraciones:

Capacitación y/o educación sanitaria y ambiental a todo nivel (niños,jóvenes y adultos), a fin de cautelar el río y el medio ambiente.

Monitoreo de la calidad de las aguas del río. Marco jurídico y/o normas específicas de los gobiernos locales a fin de salvaguardar

la integridad del río. Tareas de limpieza permanentes de las riberas u orillas, que deben ser realizadas por

secciones. Será importante detallar la frecuencia de tales acciones, así como los responsables de las mismas.

CARACTERISTICAS

Pelado por abrasión, es el cual desgasta la superficie del producto por rozamiento.El abrasivo es sumamente resistente y duradero. Esta máquina se emplea para quitar la cascara de la tunta y también papa.Permite producir gran cantidad de pelado de tunta, óptimamente descortezadas con desperdicios en un orden del 15% aproximadamente, el cuerpo de la maquina es acero galvanizado, acero inoxidable.

MANUAL DEL FUNCIONAMIENTO DE LA MAQUINA

El funcionamiento de la máquina peladora de tunta es el siguiente:1. Revisar que la compuerta de descarga y la tapa contenedora de las tuntas estén

completamente cerradas. 2. Verificar que no existan objetos extraños dentro de la maquina.3. Abrir la toma de agua para que fluya el agua dentro de la maquina. 4. Una vez realizado estos pasos arrancar el motor (motor de combustión interna).5. Luego colocar las papas previamente congeladas y supervisar que estas se pelen

adecuadamente.6. Transcurrido el tiempo apagar la maquina y abrir la compuerta para que salgan

las tuntas peladas. 7. Repetir los pasos del 4 al 6 las veces que sea necesaria. 8. Apagar la maquina.



9. Lavar el interior de la tolva con el chorro de agua teniendo precaución de no cortarse.

MANTENIMIENTO El mantenimiento que se le debe dar es:

1. principalmente la limpieza del tanque después de cada labor de trabajo.2. Verificar la banda mensualmente si esta se encuentra en buen estado. 3. Mantener cubierta La maquina con algún material impermeable para protección del

polvo y lluvia.4. No se debe ingresar la mano al tanque cuando la maquina este en funcionamiento.5. Quite la tapa siempre y cuando la maquina se encuentre parada.6. Lubricar las partes móviles del motor y de los ejes, periódicamente



REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Christiansen G.J., 1977: “Las papas amargas, fuentes de calorías y proteínas en los Andes”. Primer Congreso Internacional de Cultivos Andinos. Ayacucho – Perú.Mamani M., 1978: “El Chuño, preparación, uso, almacenamiento, tecnología andina”. Compilado por Rabines, R. Instituto de Estudios Peruanos.Reglamento sobre vigilancia y control de alimentos y bebidas para el consumo humano, D.S. 007-98-SA.Palomino J., 1998: “Guía de práctica de seguridad alimentaria en servicios de, alimentación”.Alianza institucional para el desarrollo competitivo de la tunta- Puno (2005):Diagnóstico del procesamiento de la tunta en la cuenca del río Ilave, informe interno de Edwin Cota.Alianza institucional para el desarrollo competitivo de la tunta - Puno (2005):Resultados del piloto de procesamiento artesanal de la tunta en Concahui, informe interno de Leny Delgado.

Datos históricos sobre la tunta:

Formas de obtener la tunta.

Bondades de la tunta.

Funcionamiento mecánico de una peladora de tunta por abrasión



CAPITULO III

ANALISIS EXPERIMENTAL



3.1 VARIABLES DE ESTUDIO

3.1.1 VARIABLES DEPENDIENTES:

rendimiento de la carga.ηc

3.1.2 VARIABLES INDEPENDIENTES

Cantidad de tunta : A Velocidad de giro (RPM): BTemperatura de la tunta (ºC): D

3.1.3 VARIABLES INTERVINIENTES:

Secado de tuntaVariedad de tuntaVolumen de la carga a ser procesada

3.1.4 OPERACIÓN DE VARIABLES.

En la siguiente tabla, se indica la diferencia de las variables para el presente estudio.

Nombre de la variable

Símbolo Tipo de variable Unidad de medida

Rendimiento de la carga η Dependiente

%

Cantidad de Tunta A Independiente kg

Velocidad de giro BIndependiente

RPM

Temperatura de la tunta

D Independiente ºC

3.1.5 FUNCIONES MATEMÁTICAS RELACIONADAS:

η %= f(A, B, C, D)



3.2 RECURSOS QUE SE UTILIZAN EN LA INVESTIGACION

3.2.1 EQUIPOS DE TRANSMISIÓN Y ENERGÍA SUMINISTRADA

Equipos a ensayar Maquina PELADORA DE TUNTA. motor-combustión interna de 13 HP. Instrumentos medidores de recolección de datos: Medidor de velocidad de giro (RPM) :tacómetro Medidor de tiempo (min) :cronometro Medidor de peso (Kg) : romana Medidor de temperatura (ºC) : termómetro digital

3.2.2 RECURSOS MATERIALES Y DE PERSONAL

Materiales:Materia prima: papa

Personal:Para labores en el trabajo de campo se contó con el apoyo del siguiente personal:01 persona calificado para funcionamiento de la maquina peladora de tunta.02 personales encuestadores para evaluar la caracterización del proceso de secado01 jornadas para trabajo de campo durante los días de ensayo en la comunidad.

3.3. AMBITO DE ESTUDIO

Será específicamente en el centro poblado de cheka (provincia del collao ilave) en el departamento de puno, a los pequeños productores de tunta.

3.4. PROCEDIMIENTO METODOLOGICO Y ANALITICO

3.4.1 DISEÑO EXPERIMENTAL.

El diseño experimental es la técnica más empleada en la investigación experimental. Al plantear diseño experimental lo que en realidad se hace es, generar cambios deliberados en las variables de entrada al proceso o maquina peladora de tunta, en este caso con el fin de observar cual es el cambio en la variable salida, en este caso lavado de la tunta, la calidad y valor agregado.La observación y toma de datos de las pruebas experimentales constituyen la fuente de información para aplicar la evaluación estadística en formas cuantitativas aplicadas al diseño factorial.En ingeniería es una técnica muy empleada en el mejoramiento de los proceso. Los laboratorios de investigación utilizan esta técnica. Ventajas del análisis de datos con pocas experiencias y resultados que se pueden optimizar matemáticamente de hacer proyecciones.

3.4.2 DISEÑO FACTORIAL



El diseño factorial en un método muy eficiente para hallar modelos matemáticos y se emplean ampliamente en experimentos delo que intervienen varios factores, conocidos como variables independientes. Con el diseño factorial se puede realizar la menor cantidad de ensayos y obtener el máximo de información. Para nuestro caso se calculara de la siguiente manera:Se utilizara para determinar los totales de los efector factoriales, es una técnica automática sin la necesidad de escribir ecuaciones para cada uno de los factores y tendrá la siguiente secuencia.

1. Se codificara los datos.2. Escribir las experiencias y sus respuestas en orden estándar.3. Se definen tantas columnas En, como factores hay.4. Los elementos de cada columna En se calcula con los elementos de la

columna anterior, primero los pares-impares luego pares-impares.5. Los efectos de cada experiencia se determinan dividiendo la columna En

final entre el divisor, En/Div.6. Para evaluar qué efectos son significativos se requiere ANOVA7. Se coloca una columna con grados de libertad Df los grados de libertad son

calculados de acuerdo al siguiente esquemaPara efecto medio 2n-1Para los factores niveles-1=1Para las interacciones (niveles-1) (niveles-1)

8. Se calcula la suma de cuadrados. SS, como el cociente de EN2/(2x22)=E2/89. La media de cuadrados se calcula como es cociente de SS/Df10. Para el análisis de ANOVA es necesario calcular un estadístico de

comparación, este caso es recomendable calcular el F de Fischer. Para ello es necesario dividir MS de cada experiencia entre el MS del error.

11. Para el error se toma la interacción de orden superior, en algunos casos se pueden utilizar las interacciones de orden superior.

3.4.3. ANOVA (análisis de varianza):

El análisis de varianza (ANOVA) es una potente herramienta estadística de gran utilidad tanto en la industria, para el control de procesos, como en el laboratorio de análisis, para el control de métodos analíticos. Los ejemplos de aplicación son múltiples, pudiéndose agrupar, según el objetivo que persiguen, en dos principalmente: la comparación de múltiples columnas de datos y la estimación de los componentes de variación de un proceso.

TABLA DE ANOVA:

FUENTE DE VARIACION

GRADO DE LBERTAD

SUMA DE CUADRADOS

CUADRADO MEDIO

RAZON DE VARIANZA

Entré grupos 2 296.66 148.33 39.98113208dentro del grupo 6 22.28 3.71total 8 318.94 152.04

3.4.4 AJUSTE DE CURVAS:



Los datos que se obtienen mediante mediciones fluctúan, esto se debe a errores aleatorios del sistema de medición aplicado al comportamiento intrínsecamente estocástico del sistema de observación. Cualquiera que sea la razón, es frecuente que surja la necesidad de ajustar una función a los datos de una medición.

3.5. DISEÑO EXPERIMENTAL DE LA MAQUINA PARA LA OPTIMIZACION DEL PROCESO PELADO DE TUNTA

Se considera como alternativa hacer variar las rpm del MOTOR, en donde este elemento permita variar los RPM de la maquina peladora de tunta el mismo que Permite, obtener los parámetros del diseño experimental (diseño factorial simple y centrado), cuyo modelo matemático será de la forma:DISEÑO FACTORIAL SIMPLE

Y=a0+ a1X1+ a2X2+ a3X3+ a4X4+ a12X1X2+ a13X1X3+ a14X1X4+ a23X2X3+ a24X2X4+ a34X3X4…….

DONDE:

VARIABLES INDEPENDIENTES:

X1: cantidad de papa

X2: rpm

X3: temperatura de la tunta.

VARIABLES DEPENDIENTES

η%= eficiencia de la maquina

1. Sumatoria de variables codificadas (SVC)

SVC=∑❑X12

2. Sumatoria de variables codificadas y variables dependientes (SVxy)

SVxy=∑❑X1X 2

3. Coeficiente de regresión (bj)

bj=(∑ X1Y i)

∑ X i2

4. Suma de cuadrados (ss).



SS=¿¿

5. Decodificación de variables (Xi)

X1=

V i−V 1

≜V 1

2

3.6 DATOS EMPIRICOS:

Primero se realizó una recopilación de información acerca del pelado de tunta, y las características de la tunta y procesos de secado en el interperie, para lo que se utilizó fuentes bibliográficas e Internet.Esto brindó claridad acerca del tema y marcó el punto de partida de la investigación. Con base en las recomendaciones y resultados obtenidos en las investigaciones mencionadas, se cambió la velocidad del motor por la velocidad del RPM. Posteriormente se procedió a evaluar de forma estadística la incidencia de este cambio en el proceso y se diseñaron las pruebas necesarias para corroborar el comportamiento que muestran los datos estadísticos del modelo ajustado; estas pruebas se realizaron teniendo en cuenta los niveles de funcionamiento establecidos como los más adecuados para la operación del pelado de tunta según los resultados del anterior trabajo de investigación, y se establecieron los niveles de funcionamiento del pelado para la nueva variable. Se revisó el estado del equipo para ver en qué condiciones se encontraba y se realizó una prueba para comprobar que funcionaba correctamente.Se procedió a realizar pruebas experimentales que permitieron obtener resultados que manifestaran el comportamiento de cada uno de los parámetros que intervienen en el secado artificial en el pelado de tunta bajo diferentes condiciones de carga, temperatura del aire, tamaño de los pedazos de y papa que se van a secar en el interpiere; en cuanto a este último, se aumento una bomba de agua para el lavado de la tunta.

Tabla 1Niveles escogidos para cada variable del proceso

NIVEL CANTIDAD DE TUNTA (kg)

A

Velocidad de giro (RPM)B

TEMPERATURA DE LA TUNTA (ºC)

CALTO 22.68 1948.6 -5BAJO 11.34 1127 -20

.Luego de los experimentos se procedió al análisis estadístico de rigor, que permitió establecer el efecto de cada una de las variables del proceso, así como la interacción entre ellas.



3.7 RESULTADOS DE LA EXPERIENCIA TOMADAS:

N Carga (Kg) RPM T (ºC) t (Seg) y (Kg/Min)1 11.34 1127 -20 37 18.38922 22.68 1127 -20 55.5 24.51893 11.34 1948.6 -20 33 20.61824 22.68 1948.6 -20 37 36.77845 11.34 1127 -5 37 18.38926 22.68 1127 -5 55.5 24.51897 11.34 1948.6 -5 33 20.61828 22.68 1948.6 -5 37 36.77849 17.01 1537.8 -12.5 38 26.8579

10 17.01 1537.8 -12.5 37.5 27.216011 17.01 1537.8 -12.5 38.6 26.4404

CENTRAD

OS

LINEAL

3.7.1 DISEÑO FACTORIAL SIMPLE (23)

Una vez realizados los experimentos se hicieron los cálculos estadísticos, cuyos resultados se muestran en la tabla 2.

Tabla 2Resultados de análisis

(Fuente: Felipe miranda)





Con un nivel de significancia de 0.05 y con las tablas de distribución para la prueba t, tp (0.05, 3)= 3.18, donde 3 son los grados de libertad de la fuente de variación y 16 son los grados de libertad del error.

PUNTOS CENTRALES:

N X0 X1 X2 X3 Y

1 1 0 0 026.8579

2 1 0 0 027.2160

3 1 0 0 026.4404

De la tabla 2 se puede concluir, con un 95% de confianza, que los factores B (relación superficie a volumen), D (temperatura de control del aire de recirculación), A (cantidad de yuca) y la interacción (AC) en su orden presentan la mayor influencia en el proceso de secado. A fin de describir el proceso de secado en el dispositivo en términos de las variables más importantes, se hizo uso del análisis de regresión lineal múltiple, y se obtuvo la siguiente ecuación:%H= 25.0749+5.57123A+3.62088B+2.50638AB Dónde:A: Cantidad de tunta (kg)B: velocidad de giro (RPM)Es importante aclarar que este modelo de regresión presenta la limitante de que sólo es válido para valores de las variables independientes (cantidad de tunta, velocidad de giro y temperatura de la materia prima) que estén dentro del intervalo de valores utilizados en las pruebas y para un tiempo de pelado.

CALCULO DEL EFECTO CURVATURAPromedio de los experimentos factoriales =25.08Promedio de los promedios centrales =26.84Efecto de curvatura =1.76

Intervalo de confidencia tse=( 1N

+ 1C )

12=36.5

En el intervalo de confidencia esta comprendido el cero (0.76-36.5;0.76+36.7)=(-35.74;37.46)BONDAD DE AJUSTECalculo de desviaciones cuadráticas entre el valor experimental y el valor calculado con la ecuación de regresión:

SDC=1.3×10−29+1.3×10−29+2.5×10−5



SDC=5×10−5

Calculo de varianza residual:

Sr2= ScN−L

=5×10−5

8−3=1×10−5

Calculo de estadística de Fisher:

F=Sr2

Se2=1×10−5

470.8=2.2×10−8

Determinación de F de tablas para probabilidad de 95% con f1=5 y f2=2 grados de libertad Fp(5.2)=19.3Existe bondad de ajuste en tanto F<Fp



3.7.2 DISEÑO FACTORIAL CENTRADO ROTACIONAL (23)

TABLA: DISENO FACTORIAL

N Carga (Kg) RPM T (ºC) t (Seg) y (Kg/Min)

1 11.34 1127 -20 37 18.3892

2 22.68 1127 -20 55.5 24.5189

3 11.34 1948.6 -20 33 20.6182

4 22.68 1948.6 -20 37 36.7784

5 11.34 1127 -5 37 18.3892

6 22.68 1127 -5 55.5 24.5189

7 11.34 1948.6 -5 33 20.6182

8 22.68 1948.6 -5 37 36.7784

9 17.01 1537.8 -12.5 38 26.8579

10 17.01 1537.8 -12.5 37.5 27.2160

11 17.01 1537.8 -12.5 38.6 26.4404

12 14.92 1538 -12.5 34 26.3294

13 29.85 1538 -12.5 42.6 42.0423

14 17.01 1483.1 -12.5 41 24.8927

15 17.01 2564.4 -12.5 32 31.8938

16 17.01 1538 -26.32 37 27.5838

17 17.01 1538 -6.58 39 26.1692



Haciendo las respectivas evaluaciones resulta:



H%= 27.08382+5.6917A+3.33055B+1.6608A2-1.5405B2-2.37874C2+2.50638AB

3.8. OPTIMIZACION DEL DISEÑO EXPERIMENTAL

De todas las técnicas de optimización que existen y por cierto son numerosas, las que se emplean para el diseño experimental son:

TEORÍA CLÁSICA MÁXIMA Y MÍNIMO

Es el primer método matemático de optimización utilizado y es a su vez el más fácil. Se basa en la teoría de máximas y a mínimos o lo que viene a ser funciones cóncavas y convexas.

Para establecer la existencia de un mínimo y máximo o un punto x¿ se deben de cumplir las condiciones necesarias (1 y 2) y la condición suficiente (3) que garantía que se tiene un extremo relativo.

f ( x )=debe tener segunda derivadaenx¿

∇ f ( x¿)=0 ,la primera derivada igualacero indica laexistenciadeunmaximo en x¿

H ( x )es positiva definida paraunminimoen x¿ y negativadefinida paraunmaximo en x¿

∂ y∂ X1

=5.6997+3.32160 X1+2.50638 X2=0

∂ y∂ X2

=3.33055−3.081 X2+2.50638 X 1=0

X1=−1.5678

X2=−0.1939

∂ y

∂ X12=3.3216

∂2 y∂ X1∂ X2

=2.50638

∂2 y

∂ X1∂ X2

=2.50638∂2 y

∂ X1∂ X22 =−3.081

H=[ 3.3216 2.506382.50638 −3.081 ]=¿-16.5157903

∴El analisis del diagonalde estamatriz indica que la funcionesestrictamente convexa.



CAPITULO IV

CONCLUCIONES Y RECOMDACIONES



CONCLUSIONES:

Aumentando la velocidad rotórica se obtiene una mayor rapidez de pelado. La temperatura óptima resulta para menores de -5℃. La cantidad de carga es proporcional al tiempo.

RECOMENDACIONES:

Se recomienda tener en cuenta el adecuado mantenimiento de los elementos del equipo para evitar daños y gastos materiales.



CAPITULO V

ANEXOS





TABLA DE LA DISTRIBUCION t-Student con n grados de libertad..

1

1 1.000 1.376 1.963 3.078 6.314 12.706 31.821 63.6572 0.816 1.061 1.386 1.886 2.920 4.303 6.965 9.9253 0.765 0.978 1.250 1.638 2.353 3.182 4.541 5.8414 0.741 0.941 1.190 1.533 2.132 2.776 3.747 4.6045 0.727 0.920 1.156 1.476 2.015 2.571 3.365 4.0326 0.718 0.906 1.134 1.440 1.943 2.447 3.143 3.7077 0.711 0.896 1.119 1.415 1.895 2.365 2.998 3.4998 0.706 0.889 1.108 1.397 1.860 2.306 2.896 3.3559 0.703 0.883 1.100 1.383 1.833 2.262 2.821 3.250

10 0.700 0.879 1.093 1.372 1.812 2.228 2.764 3.16911 0.697 0.876 1.088 1.363 1.796 2.201 2.718 3.10612 0.695 0.873 1.083 1.356 1.782 2.179 2.681 3.05513 0.694 0.870 1.079 1.350 1.771 2.160 2.650 3.01214 0.692 0.868 1.076 1.345 1.761 2.145 2.624 2.97715 0.691 0.866 1.074 1.341 1.753 2.131 2.602 2.94716 0.690 0.865 1.071 1.337 1.746 2.120 2.583 2.92117 0.689 0.863 1.069 1.333 1.740 2.110 2.567 2.89818 0.688 0.862 1.067 1.330 1.734 2.101 2.552 2.87819 0.688 0.861 1.066 1.328 1.729 2.093 2.539 2.86120 0.687 0.860 1.064 1.325 1.725 2.086 2.528 2.84521 0.686 0.859 1.063 1.323 1.721 2.080 2.518 2.83122 0.686 0.858 1.061 1.321 1.717 2.074 2.508 2.81923 0.685 0.858 1.060 1.319 1.714 2.069 2.500 2.80724 0.685 0.857 1.059 1.318 1.711 2.064 2.492 2.79725 0.684 0.856 1.058 1.316 1.708 2.060 2.485 2.78726 0.684 0.856 1.058 1.315 1.706 2.056 2.479 2.77927 0.684 0.855 1.057 1.314 1.703 2.052 2.473 2.77128 0.683 0.855 1.056 1.313 1.701 2.048 2.467 2.76329 0.683 0.854 1.055 1.311 1.699 2.045 2.462 2.75630 0.683 0.854 1.055 1.310 1.697 2.042 2.457 2.75040 0.681 0.851 1.050 1.303 1.684 2.021 2.423 2.70460 0.679 0.848 1.046 1.296 1.671 2.000 2.390 2.660

120 0.677 0.845 1.041 1.289 1.658 1.980 2.358 2.617¥ 0.674 0.842 1.036 1.282 1.645 1.960 2.326 2.576








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Peladora de Tunta de 30 Kilos Por Minuto[1]