AUTOMATIZACIÓN DEL PROCESO PARA EL FORMADO DE LA MATERIA PRIMA DE LA PRODUCCIÓN DE PAN EN LA PANIFICADORA EL SOL EN
BOGOTÁ.
MIGUEL ANGEL APONTE BARBOSA ROGER SEBASTIAN VARGAS RODRIGUEZ
ESCUELA TECNOLÓGICA INSTITUTO TÉCNICO CENTRAL INGENIERÍA EN MECATRÓNICA
BOGOTÁ 2016
AUTOMATIZACIÓN DEL PROCESO PARA EL FORMADO DE LA MATERIA PRIMA DE LA PRODUCCIÓN DE PAN EN LA PANIFICADORA EL SOL EN
BOGOTÁ.
MIGUEL ANGEL APONTE BARBOSA ROGER SEBASTIAN VARGAS RODRIGUEZ
Trabajo de Grado para optar el título de Ingeniero Mecatrónico
Asesor Miguel Morales Granados
Ingeniero Mecánico
ESCUELA TECNOLÓGICA INSTITUTO TÉCNICO CENTRAL INGENIERÍA EN MECATRÓNICA
BOGOTÁ 2016
NOTA DE ACEPTACIÓN
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Firma del presidente del jurado
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Firma del jurado
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Firma del jurado
Bogotá, 26 de Julio 2016
A nuestros padres que son nuestro pilar. A nuestros hermanos por su apoyo. A nuestros abuelos y docentes. A Di-os. Con cariño
TABLA DE CONTENIDO
Pág.
INTRODUCCIÓN ............................................................................................................. 13
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ....................................................................... 14
1.1 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA ............................................................................ 14
2. ALCANCES Y LIMITACIONES DEL PROBLEMA ..................................................... 15
3. JUSTIFICACIÓN ....................................................................................................... 16
4. OBJETIVOS.............................................................................................................. 18
4.1 OBJETIVO GENERAL .............................................................................................. 18
4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ..................................................................................... 18
5. MARCO REFERENCIAL .......................................................................................... 19
5.1 MARCO TEORICO ................................................................................................... 19
5.1.1 VERIFICACIÓN DE INSUMOS Y MEZCLADO DE MATERIAS PRIMAS ............. 19
5.1.2 MOLDEADO ......................................................................................................... 20
5.1.3 FORMADO DEL PAN ........................................................................................... 20
5.1.5 DEPOSITADO EN MOLDES Y HORNEADO ....................................................... 20
5.1.6 ENFRIADO, DIVIDIDO, ASEGURAMIENTO DE CALIDAD Y EMPACADO ......... 20
5.2 MARCO CONCEPTUAL ........................................................................................... 21
5.2.1 DOSIFICACIÓN. .................................................................................................. 21
5.2.1.1 TIPOS DE DOSIFICADOR. ................................................................................ 23
5.2.1.1.1 DOSIFICADORES VOLUMÉTRICOS ............................................................ 23
5.2.1.1.1.1 DOSIFICADORES LÍQUIDOS .................................................................. 24
5.2.1.1.1.2 DOSIFICADORES DE BOMBA ................................................................. 24
5.2.1.1.1.3 DOSIFICADOR POR TORNILLO (SIN FIN) .............................................. 24
5.2.1.1.1.4 DOSIFICADOR DE VASOS TELESCÓPICOS .......................................... 25
5.2.1.1.2 DOSIFICADORES POR PESO ..................................................................... 26
5.2.1.1.2.1 MÉTODO DE APROXIMACIONES ........................................................... 26
5.2.1.1.2.2 MÉTODO ESTADÍSTICO ......................................................................... 27
5.2.2 LA MATERIA PRIMA ............................................................................................ 27
5.2.2.1 HARINA DE TRIGO. .......................................................................................... 27
5.2.2.2 SACCHAROMYCES (LEVADURA). ................................................................... 28
5.2.2.3 GRASA O MARGARINA. ................................................................................... 28
5.2.3 MECANISMOS Y ACTUADORES. ....................................................................... 28
5.2.3.1 TORNILLO SINFÍN ............................................................................................ 28
5.2.3.2 MOTORES DC. .................................................................................................. 29
5.2.3.3 MOTORREDUCTOR. ........................................................................................ 30
5.2.3.4 SERVOMOTOR. ................................................................................................ 31
5.2.3.5 CELDA DE CARGA. .......................................................................................... 32
5.2.3.6 BOMBA. ............................................................................................................. 33
5.2.3.6.1 BOMBAS DINÁMICAS. ................................................................................. 33
5.2.3.6.2 BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO. ............................................. 34
5.2.3.7 ÉMBOLO O PISTÓN MECÁNICO. ..................................................................... 34
5.2.4 DOSIFICACIÓN DEL AGUA. ................................................................................ 35
5.2.4.1 MOTOBOMBA. .................................................................................................. 35
5.2.4.2 VÁLVULA SOLENOIDE. .................................................................................... 36
5.2.5 OBTENCIÓN DE LA MASA. ................................................................................. 37
5.2.5.1 VELOCIDAD Y TORQUE. .................................................................................. 37
5.2.5.2 MOJADORA O AMASADORA DE PAN. ............................................................ 37
5.2.6 ELEMENTO DE CONTROL. ................................................................................ 38
5.2.6.1 ARDUINO .......................................................................................................... 39
5.2.6.2 MICROCONTROLADOR MICROCHIP. ............................................................. 39
5.2.7 ALIMENTACIÓN ELÉCTRICA .............................................................................. 40
5.2.7.1 FUENTE REGULADA ........................................................................................ 40
5.2.7.2 TRANSFORMADOR. ......................................................................................... 41
5.2.7.3 TRANSISTOR. ................................................................................................... 42
5.2.7.3.1 TRANSISTOR BIPOLAR. .............................................................................. 43
5.2.7.4 DIODO. .............................................................................................................. 45
5.2.7.5 RESISTENCIA. .................................................................................................. 46
5.2.7.6 CONDENSADOR. .............................................................................................. 47
5.3 ESTADO DEL ARTE ............................................................................................ 48
5.4 MARCO LEGAL ........................................................................................................ 51
6. DISEÑO METODOLOGICO ...................................................................................... 55
6.1 LÍNEA DE INVESTIGACIÓN ..................................................................................... 55
6.2 DESARROLLO DEL PROYECTO ............................................................................. 55
6.2.1 DISEÑO MECÁNICO ........................................................................................... 55
6.2.1.1 SELECCIÓN DEL MATERIAL DE LAS TOLVAS. .............................................. 57
6.2.1.2 HARINA ............................................................................................................. 59
6.2.1.2.1 CALCULO CONTENEDOR DE LA HARINA .................................................. 60
6.2.1.2.2 PLANO TOLVA DE HARINA. ........................................................................ 62
6.2.1.2.3 SISTEMA DE DOSIFICACIÓN DE LA HARINA. ............................................ 62
6.2.1.2.4 CARCASA HARINA. ...................................................................................... 63
6.2.1.2.5 CALCULO DE FLUJO DE MATERIAL. .......................................................... 64
6.2.1.2.5.1 ÁREA DE RELLENO DE LA CARCASA DE LA HARINA (𝑐𝑚2). ............... 65
6.2.1.2.5.2 VELOCIDAD DE DESPLAZAMIENTO DEL TRANSPORTADOR (CM/S). 66
6.2.1.2.5.3 DENSIDAD DE LA HARINA. ..................................................................... 66
6.2.1.2.5.4 COEFICIENTE DE DISMINUCIÓN DEL FLUJO DEL MATERIAL21. ......... 66
6.2.1.2.5.5 POTENCIA MOTOR HARINA21. ................................................................ 67
6.2.1.3 AZÚCAR ............................................................................................................ 69
6.2.1.3.1 CÁLCULO CONTENEDOR DEL AZÚCAR .................................................... 70
6.2.1.3.2 PLANOS TOLVA DE AZÚCAR. ..................................................................... 72
6.2.1.3.3 SISTEMA DE DOSIFICACIÓN DEL AZÚCAR. .............................................. 73
6.2.1.3.4 CARCASA AZÚCAR26. .................................................................................. 73
6.2.1.3.5 CÁLCULO DE FLUJO DE MATERIAL. .......................................................... 73
6.2.1.3.5.1 ÁREA DE RELLENO DE LA CARCASA DE AZÚCAR (𝑐𝑚2). ................... 74
6.2.1.3.5.2 VELOCIDAD DE DESPLAZAMIENTO DEL TRANSPORTADOR (CM/S). 74
6.2.1.3.5.3 DENSIDAD DEL AZÚCAR. ....................................................................... 75
6.2.1.3.5.4 COEFICIENTE DE DISMINUCIÓN DEL FLUJO DEL MATERIAL. ............ 75
6.2.1.3.5.5 POTENCIA MOTOR AZÚCAR28. .............................................................. 76
6.2.1.4 SAL .................................................................................................................... 78
6.2.1.4.1 CALCULO CONTENEDOR DE LA SAL......................................................... 78
6.2.1.4.2 PLANOS TOLVA DE LA SAL. ....................................................................... 80
6.2.1.4.3 SISTEMA DE DOSIFICACIÓN DE LA SAL. .................................................. 81
6.2.1.4.4 CARCASA SAL. ............................................................................................ 81
6.2.1.4.5 CALCULO DE FLUJO DE MATERIAL. .......................................................... 81
6.2.1.4.5.1 ÁREA DE RELLENO DE LA CARCASA DE SAL (𝒄𝒎𝟐). .......................... 82
6.2.1.4.5.2 VELOCIDAD DE DESPLAZAMIENTO DEL TRANSPORTADOR (CM/S). 82
6.2.1.4.5.3 DENSIDAD DE LA SAL. ........................................................................... 83
6.2.1.4.5.4 COEFICIENTE DE DISMINUCIÓN DEL FLUJO DEL MATERIAL. ............ 83
6.2.1.4.5.5 POTENCIA MOTOR SAL. ......................................................................... 84
6.2.1.5 LEVADURA........................................................................................................ 86
6.2.1.6 GRASA O MARGARINA. ................................................................................... 86
6.2.1.6.1 CALCULO CONTENEDOR DE LA GRASA. .................................................. 86
6.2.1.6.1 PLANOS TOLVA DE LA GRASA. .................................................................. 89
6.2.1.6.2 DISEÑO DEL ÉMBOLO. ................................................................................ 90
6.2.1.6.3 CALCULO DE LA POTENCIA DEL MOTOR GRASA. ................................... 93
6.2.1.7 ESTRUCTURA. ................................................................................................. 95
6.2.1.7.1 FUERZAS DE LAS TOLVAS. ........................................................................ 95
6.2.1.7.1.1 FUERZA TOLVA DE HARINA. .................................................................. 96
6.2.1.7.1.2 FUERZA TOLVA DE AZÚCAR. ................................................................ 96
6.2.1.7.1.3 FUERZA TOLVA DE LA SAL Y LEVADURA. ............................................ 97
6.2.1.7.1.4 FUERZA DE LA CAJA PARA LA FUENTE DE ALIMENTACIÓN. ............. 97
6.2.1.7.2 PLANOS DE LA ESTRUCTURA. .................................................................. 97
6.2.1.7.3 SELECCIÓN MATERIAL ESTRUCTURA. ..................................................... 98
6.2.1.8 AGUA. .............................................................................................................. 104
6.2.2 DISEÑO ELECTRÓNICO ................................................................................... 104
6.2.2.1 SELECCIÓN DEL ELEMENTO DE CONTROL. ............................................... 104
6.2.2.2 PROGRAMA. ................................................................................................... 107
6.2.2.3 DISEÑO DE LA FUENTE. ................................................................................ 112
6.2.2.3.1 VOLTAJE Y CORRIENTE DE LOS MOTORES ........................................... 112
6.2.2.3.2 VOLTAJE Y CORRIENTE DE LA TARJETA DE CONTROL. ...................... 112
6.2.2.4 DISEÑO CONTROL MOTORES. ..................................................................... 114
6.2.2.5 DISEÑO CONTROL MOTOR DE LA GRASA. ................................................. 115
6.2.2.6 DISEÑO CONTROL MOTOBOMBA Y MOJADORA. ....................................... 116
6.2.2.7 DIAGRAMA ELÉCTRICO DOSIFICADORA. .................................................... 117
7. PREGUNTAS DE INVESTIGACION ....................................................................... 119
8. RESULTADOS Y DISCUSIÓN................................................................................ 120
BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................................. 122
ANEXOS ....................................................................................................................... 124
LISTA DE TABLAS
Pág. TABLA 1. COMPARACIÓN DE MATERIAS PRIMAS ...................................................... 16
TABLA 2. COMPARACIÓN SISTEMAS DE CONTROL. .................................................. 38
TABLA 3. TABLA DE DOSIFICACIÓN ............................................................................. 55
TABLA 4. TIPOS DE TORNILLO SIN FIN. ....................................................................... 58
TABLA 5. CLASES DE MATERIAL. ................................................................................. 63
TABLA 6. COEFICIENTE DE RELLENO. ........................................................................ 65
TABLA 7. COEFICIENTE DE DISMINUCIÓN. ................................................................. 66
TABLA 8. COEFICIENTE DE RESISTENCIA. ................................................................. 68
TABLA 9. ENSAYO DE PRUEBA Y ERROR. ................................................................ 104
TABLA 10. VOLTAJE Y CORRIENTE (12VDC). ............................................................ 112
TABLA 11. VOLTAJE Y CORRIENTE (5 VDC ) ............................................................. 112
TABLA 12. VOLTAJE Y CORRIENTE (AC) ................................................................... 112
TABLA 13.GASTOS PARA 240 PANES PANADERIA EL SOL ..................................... 125
TABLA 14. GASTOS PARA 240 PANES EN PANADERIAS AUTOMATIZADAS.......... 125
TABLA 15. COMPARACIÓN COSTO DE PAN. ............................................................. 126
LISTA DE ILUSTRACIONES
Pág.
ILUSTRACIÓN 1. PRODUCCIÓN DEL PAN BIMBO ....................................................... 19
ILUSTRACIÓN 2. PARTES DE UN SISTEMA DE DOSIFICACIÓN. ................................ 22
ILUSTRACIÓN 3. TIPOS DE DOSIFICACIÓN. ................................................................ 23
ILUSTRACIÓN 4. DOSIFICADOR VOLUMÉTRICO DE TORNILLO SIN FIN. ................. 24
ILUSTRACIÓN 5. TRANSPORTADOR DE TORNILLO SIN FIN. ..................................... 25
ILUSTRACIÓN 6. DOSIFICADOR VOLUMÉTRICO DE VASOS TELESCÓPICOS. ........ 26
ILUSTRACIÓN 7. HARINA .............................................................................................. 27
ILUSTRACIÓN 8. TORNILLO SINFÍN. ............................................................................ 29
ILUSTRACIÓN 9 . MOTOR D.C ...................................................................................... 30
ILUSTRACIÓN 10. MOTORREDUCTOR......................................................................... 30
ILUSTRACIÓN 11. SERVOMOTOR. ............................................................................... 32
ILUSTRACIÓN 12. CELDA DE CARGA. ......................................................................... 32
ILUSTRACIÓN 13. BOMBA CENTRIFUGA. .................................................................... 33
ILUSTRACIÓN 14. EMBOLO O PISTÓN. ........................................................................ 35
ILUSTRACIÓN 15. MOTOBOMBA SUMERGIBLE .......................................................... 35
ILUSTRACIÓN 16. VÁLVULA (N.C) ................................................................................ 36
ILUSTRACIÓN 17. VÁLVULA (N.A)................................................................................. 37
ILUSTRACIÓN 18. AMASADORA DE PAN. .................................................................... 38
ILUSTRACIÓN 19. ARDUINO UNO ................................................................................. 39
ILUSTRACIÓN 20. MICROCONTROLADOR MICROCHIP. ............................................ 40
ILUSTRACIÓN 21. FUENTE REGULADA ....................................................................... 41
ILUSTRACIÓN 22.TRANSFORMADOR .......................................................................... 42
ILUSTRACIÓN 23. CONFIGURACIÓN DE LOS TRANSISTORES. ................................ 42
ILUSTRACIÓN 24. POLARIZACIÓN DEL TRANSISTOR NPN. ...................................... 43
ILUSTRACIÓN 25. DIODO. ............................................................................................. 45
ILUSTRACIÓN 26. CURVA CARACTERÍSTICA DE TENSIÓN. ...................................... 46
ILUSTRACIÓN 27. RESISTENCIA. ................................................................................. 47
ILUSTRACIÓN 28. CONDENSADOR. ............................................................................. 47
ILUSTRACIÓN 29. VISTA REAL TOLVA HARINA. ......................................................... 62
ILUSTRACIÓN 30. VISTA REAL TOLVA DE AZÚCAR. .................................................. 72
ILUSTRACIÓN 31. VISTA REAL TOLVA DE LA SAL. ..................................................... 80
ILUSTRACIÓN 32. VISTA REAL TOLVA DE LA GRASA. ............................................... 90
ILUSTRACIÓN 33 EMBOLO DE LA GRASA ................................................................... 91
ILUSTRACIÓN 34. GUÍA DE LA GRASA......................................................................... 92
ILUSTRACIÓN 35. DOSIFICADOR DE LA GRASA. ........................................................ 92
ILUSTRACIÓN 36.TUBOS DOSIFICADORA DE LA GRASA. ......................................... 93
ILUSTRACIÓN 37. DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE. ..................................................... 97
ILUSTRACIÓN 38. VISTA REAL ESTRUCTURA ........................................................... 98
ILUSTRACIÓN 39. SIMULACIÓN ESTRUCTURA EN LÁMINA DE ACERO (HIERRO). . 99
ILUSTRACIÓN 40. SIMULACIÓN ESTRUCTURA EN ACERO INOXIDABLE ................. 99
ILUSTRACIÓN 41. SIMULACIÓN ESTRUCTURA EN ALUMINIO. ................................ 100
ILUSTRACIÓN 42. TOLVA HARINA .............................................................................. 101
ILUSTRACIÓN 43. TOLVA AZÚCAR. ............................................................................ 101
ILUSTRACIÓN 44. TOLVA SAL Y LEVADURA. ............................................................ 102
ILUSTRACIÓN 45. VISTA TRASERA ESTRUCTURA ................................................... 102
ILUSTRACIÓN 46. SISTEMA D.A.P .............................................................................. 103
ILUSTRACIÓN 47. DISEÑO DLP6410 .......................................................................... 105
ILUSTRACIÓN 48. DIAGRAMA DE FLUJO ................................................................... 106
ILUSTRACIÓN 49. PROGAMA PICC ............................................................................ 107
ILUSTRACIÓN 50. DISEÑO FUENTE. .......................................................................... 113
ILUSTRACIÓN 51. DISEÑO CONTROL DE MOTORES ............................................... 115
ILUSTRACIÓN 52. CONTROL MOTOR DE GRASA ..................................................... 116
ILUSTRACIÓN 53. CONTROL MOTOBOMBA Y MOJADORA. ..................................... 117
ILUSTRACIÓN 54. DIAGRAMA DE CONEXIONES. ..................................................... 118
LISTA DE ANEXOS
Pág.
ANEXOS A. CRONOGRAMA ................................................................................................... 124
ANEXOS B. ESTUDIO ............................................................................................................... 125
ANEXOS C. ENCUESTAS ........................................................................................................ 127
ANEXOS D. PLANOS ................................................................................................................ 129
ANEXOS E. MANUAL DE FUNCIONES Y MANTENIMIENTO ........................................... 135
ANEXOS F. DATASHEETS. ..................................................................................................... 146
RESUMEN
La mejor forma de aumentar la productividad de la panadería EL SOL, según los estudios realizados por los autores de este proyecto, es automatizando el proceso de formado del pan. Debido a que en esta etapa se realiza el 60% de la totalidad del proceso, y además se obtienen las unidades de pan producidas, es en este punto donde se evidencia la productividad neta (relación que hay entre las unidades producidas y los insumos utilizados). Tomando como referencia la materia prima utilizada, se automatiza el proceso, teniendo como fundamento el estudio que reveló, la disminución en un 50% del uso de la levadura y en un 37.5% la grasa. Lo que permite el aumento la productividad, reduciendo el uso de materias primas, sin la necesidad de disminuir la cantidad de unidades producidas. Palabras clave: productividad, automatización, materia prima, ahorro.
ABSTRACT
The best way to increase productivity Bakery EL SOL, according to research
conducted by the authors of this project, is automating the process consists of
bread, because at this stage 60% of the entire process is performed, and also
bread units thus produced at this point would productivity are obtained, considering
the raw material used the process is automated based on the study revealed that
the use of yeast is lowered by 50% and 37.5% fat, which helps increase
productivity by reducing the use of these without the need to reduce the number of
units produced.
Keywords: productivity, automation, material savings.
13
INTRODUCCIÓN
El presente trabajo, titulado “automatización del proceso para el formado de la
materia prima en la producción de pan en la panificadora EL SOL en Bogotá”, da
cuenta de la necesidad inmediata de tecnificar no solo esta microempresa, sino las
demás panaderías como denominadas “de barrio”. Con el fin de mejorar su
productividad, generar más ganancias y mejorar la competencia en esta industria.
En un análisis realizado a través de un estudio comparativo, en el cual se
equiparaba la productividad de una panadería tecnificada como Bimbo o Comapan
con la de la panadería El Sol, pudo corroborarse que la productividad de una
panadería con tecnología avanzada es superior en un 30%. Igualmente, es
evidente que dentro del proceso de producción en estas panaderías tecnificadas,
existe una reducción en gastos de materia prima, costos de empleados, y aumento
en la ganancia por cada unidad de pan.
Para ahondar en el tema, con la intención de conocer qué otros procesos de
automatización similares se han realizado, se llevó a cabo una indagación acerca
de los proyectos o máquinas que se han hecho parte de la automatización en el
proceso de producción de pan. Todo esto para tener un referente teórico, que dé
inicio a la solución de nuestra pregunta problema de investigación.
Como primera medida se realizó un trabajo de campo como medida para el
reconocimiento de los principales problemas que existen en la panadería El Sol.
Esto en concomitancia con el proceso de producción de pan, que se estaba
llevando acabo allí hasta ese momento. A partir de esto se desarrollaron pruebas
con el fin de seleccionar los mejores materiales y componentes que van hacer
parte de la máquina, sin que esto dispare el precio que equivalga su elaboración.
Debido a que la panadería El Sol y todas aquellas microempresas denominadas
como de “barrio”, no cuentan con un capital suficiente para acceder a tecnología
de punta.
14
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.1 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA
En la última década la industria panificadora Colombiana ha venido evolucionando y tecnificándose. Gracias a esto, se han podido reducir tareas que antes necesitaban demasiada atención por parte del personal humano a cargo. Una de estas, es la mezcla de los ingredientes para obtener la masa con la cual se va a moldear el pan. Hace 20 años este proceso se realizaba manualmente, y debido a la cantidad de masa utilizada, requería de mucho tiempo y fuerza de trabajo en una sola tarea, que por lo general era realizada por una sola persona. En la actualidad este problema está solucionado, gracias a la incursión de las nuevas tecnologías de la industria panadera, que ahora cuenta con las herramientas necesarias para hacer más eficiente el proceso de producción y elaboración de pan. Empresas de gran reconocimiento en la industria panadera Colombiana como Bimbo y Comapan cuentan con tecnología de alta calidad y el capital necesario para invertir en sus procesos de producción en masa. Sin embargo, en las microempresas panificadoras de barrio, por lo general no cuentan con la tecnología adecuada en sus procesos. Por consiguiente en estos establecimientos se evidencia que no se hace un uso óptimo de las materias primas. Estas se gastan innecesariamente y hacen que no se tenga una productividad apropiada, esto teniendo en cuenta que la productividad es la relación que hay entre las unidades producidas y los insumos utilizados para obtener dicha producción. Esta problemática se encontró en la panificadora EL SOL, ubicada en el sur occidente de la ciudad de Bogotá, que después de realizar un estudio (ver Anexo B) y una encuesta (ver Anexo C) a tres diferentes panaderías tecnificadas, se evidenció, que su productividad es baja en comparación con las de las panaderías tecnificadas. Puesto que en esta, un pan tiene un costo de producción de $117 pesos (ver Anexo B), en cambio en una panadería tecnificada, la misma unidad de pan tiene un costo de $88 pesos. Lo que evidencia no solo la reducción en el costo, sino también una disminución del 50% en la levadura y del 37,5% en la grasa utilizada. Teniendo en cuenta lo mencionado anteriormente, gracias a la tecnología se podría implementar un sistema automatizado en la línea de producción del pan, exactamente en la etapa de formado (mezclado y moldeado). Ya que en esta parte es donde más se desperdicia materia prima, y por lo tanto donde la panadería EL SOL pierde productividad. ¿De qué manera se puede mejorar la productividad en la panadería EL SOL, teniendo en cuenta el uso de la materia prima y la falta de tecnología en su producción?
15
2. ALCANCES Y LIMITACIONES DEL PROBLEMA
Para la elaboración del proyecto se establecen algunas condiciones que
delimitarán el desarrollo del mismo.
La Automatización de este proceso en la panificadora el sol se realizará hasta la etapa de formado del pan (mezclado y moldeado). Debido a que lo que se desea es mejorar la productividad, para tal efecto, es en esta etapa donde hay manipulación directa de la materia prima y el mezclado de los ingredientes que permiten obtener la masa, representando así el 60% de la producción.
Para fines de este proyecto se realizará el proceso para 3 mojes diferentes de pan, (PAN BLANDITO, PAN FRANCÉS, PAN ROLLO). Ya que en la panadería EL SOL, son estos los mojes de pan de mayor demanda.
El tamaño del prototipo, tendrá una capacidad correspondiente a un moje de pan (12 libras de harina). Esto se limita por el tamaño del horno de la panadería EL SOL, ya que este tiene una capacidad máxima de 240 panes (un carro de doce latas, es decir 20 panes por lata). Por consiguiente tener un mayor volumen en el proceso de producción del pan no producirá un aumento en la productividad.
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3. JUSTIFICACIÓN
Esta automatización se realiza, con el fin de aumentar la productividad de la panificadora el sol, la cual se encuentra ubicada en el suroccidente de la ciudad de Bogotá. Esta microempresa no cuenta con la tecnología necesaria en su línea de producción, lo que acusa entre otras cosas el desperdicio excesivo de materias primas. Debido a que es en el punto de mezclado y moldeado, donde se encuentra el mejoramiento del desempeño del proceso de producción (ya que implementa el uso adecuado de las materia primas), es la automatización en este punto esencial de la producción, la que hará optima la productividad en la panificadora. Durante el proceso de realización del pan, el cual regularmente es manual, el panadero no le da importancia a medir con exactitud la materia prima que implementará para la elaboración del moje de pan. Lo que a su vez ocasiona, que el pan, presente un aumento potencial en el porcentaje de uso de las materias primas como lo es en caso de la grasa, la harina y la levadura. Como así lo evidencia el estudio que se realizó en la microempresa. Teniendo en cuenta el estudio y la encuesta realizada a las panaderías tecnificadas, pueden observarse los siguientes resultados de equiparación en concordancia con la reducción de las materias primas:
Tabla 1. Comparación de materias primas
MATERIA PRIMA BLANDITO PANADERÍA TECNIFICADA PANADERÍA EL SOL
HARINA 15 LIBRAS 12 LIBRAS
LEVADURA 1/2 DE LIBRA 1 LIBRA
MANTECA 2.5 LIBRAS 4 LIBRAS
COSTOS TOTAL DEL MOJE $23.975 $28.105 Fuente: Realizado por los autores 2015 (Microsoft Excel 2010).
En la tabla 1, puede evidenciarse, que aunque en la panadería tecnificada se utiliza más harina, la reducción en la levadura y grasa son de más del 40%. Bajando de esta manera el costo por unidad de pan en un 15% según el estudio (ver Anexo B). De acuerdo a lo anteriormente mencionado, si se automatiza el proceso de formado de pan en la panadería el sol, el costo por unidad de pan se reduciría en un 10%. Mejorando no solo la productividad, sino que también las ganancias por cada unidad de pan. Para dar solución a este problema y teniendo en cuenta el estudio realizado en la panadería el sol, se plantea automatizar el proceso de formado de pan. Lo que
17
permite un ahorro exponencial de las materias primas, y por tanto de los costos y utilidades del proceso de producción de pan en la panificadora El Sol. La no implementación de este proceso de automatización, seguirá prolongando la perdida excesiva de materias primas, y asimismo la disminución en la productividad y ganancia por unidad de pan.
18
4. OBJETIVOS
4.1 OBJETIVO GENERAL
Optimizar la productividad en el proceso de producción de pan en la panadería EL SOL.
4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Garantizar, durante el proceso de formado de pan, la dosificación correcta y
necesaria para cada moje de pan.
Disminuir en un 50% el uso de la levadura en la producción del pan.
Reducir el costo actual de la producción de la unidad de pan en la
panadería el sol en un 10%.
Aumentar en un 20% las ganancias en la producción de cada moje de pan
en la panadería el sol.
19
5. MARCO REFERENCIAL
5.1 MARCO TEORICO
En el proceso de producción del pan, las materias primas son esenciales y no deben malgastarse, ya que su uso adecuado representa el éxito para una buena productividad. En ese orden, deben tomarse a su vez en cuenta cada subproceso de la producción (ver Ilustración 1). Como se ha dicho en los Alcances y Limitaciones, en este trabajo esta focalizado en la etapa de formado, que es donde se hace el mezclado y moldeado del pan. Sin embargo, se deben conocer las demás etapas de producción, por esto se tomara como ejemplo la producción de industrias Bimbo1. Ilustración 1. Producción del pan bimbo
Fuente: Tomado de Bartolo, Baxcajay, Mendoza, Ocampo, Vaquero. 2010. Pág. 9 [En Línea]
http://www.gestiopolis.com/descripcion-del-sistema-de-produccion-del-pan-blanco-bimbo/
5.1.1 VERIFICACIÓN DE INSUMOS Y MEZCLADO DE MATERIAS PRIMAS
Lo primero que debe tenerse en cuenta, es la obtención de los insumos o ingredientes para comenzar el proceso de producción del pan. Para ello se tiene que estos son:
Leche
Harina
Huevos
1 Bartolo, Baxcajay, Mendoza, Ocampo, Vaquero. 2010. Gestiopolis. [En Línea] 2010. [Citado el: 10 de 08 de 2015.]
http://www.gestiopolis.com/descripcion-del-sistema-de-produccion-del-pan-blanco-bimbo/.
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Azúcar
Manteca
Levadura.
Después, como toda empresa con una producción en masa, Bimbo verifica que la calidad de las materias primas a utilizar, correspondan a las especificaciones, estándares y normas que ordena la ley, como lo es la norma iso-9000. Posteriormente se transportan las materias primas al interior de la empresa para ser dosificados en una mezcladora, la cual, se activa durante 10 minutos mezclando las materias obteniendo la masa.
5.1.2 MOLDEADO
Luego que la mezcladora ha terminado su trabajo, la masa pasa entre dos rodillos donde se moldea, es decir, se obtiene la capa o grosor de la masa y el punto exacto para que el pan, al terminar el proceso, quede esponjoso y fresco.
5.1.3 FORMADO DEL PAN
Los dos procesos anteriores, se determinan como el formado del pan, ya que en estos, es donde las materias primas se integran convirtiéndose en masa homogénea, consistente y crujiente. Para lo cual, ya en esta etapa se tendría el 60% de todo el proceso de producción del pan. Por lo que es debido resaltar la importancia que tienen las materias primas en todo el proceso. 5.1.4 REBANADO En seguida, la masa pasa por una banda, se divide en piezas pequeñas, en el que cada pieza corresponde a una barra de Pan Blanco Bimbo. Una vez que se ha dividido la masa pasa por una mesa, en donde se da el tamaño característico del Pan Blanco Bimbo.
5.1.5 DEPOSITADO EN MOLDES Y HORNEADO
Consecuentemente las piezas se depositan en moldes, los cuales les darán las dimensiones características de Pan Blanco Bimbo. Después de haber dado dimensiones a las piezas de masa, estas pasan al horno, en donde obtienen la cocción, calidad y sabor característico del Pan Blanco Bimbo.
5.1.6 ENFRIADO, DIVIDIDO, ASEGURAMIENTO DE CALIDAD Y
EMPACADO
Una vez el pan esta cocinado, se deja enfriar para que se pueda cortar. Posteriormente la barra de pan se pasa por una maquina rebanadora, la cual corta de un mismo tamaño. Cómo el Grupo Bimbo es una de las panificadoras más grandes del mundo, tiene que verificar que el producto que se va a empacar sea
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excelente. Para efectos de esto, el Grupo Bimbo cuentas igualmente con etapas posteriores donde se evalúa de manera minuciosa el producto antes de ser empacado. Esto evita problemas en términos de calidad y confiabilidad en el mercado y evita asimismo que se manche el prestigio con el que cuenta. Después de verificarlo, se procede a empacar el Pan Blanco Bimbo. Teniendo en cuenta todas las etapas anteriores y su importancia durante la producción total del pan, no solo en una empresa como BIMBO, sino también en la panadería EL SOL, se observa que durante el formado del pan se realiza la manipulación de la materia prima, por lo tanto si se desperdicia, se ve afectada la productividad. Por esta razón es que se tomará el proceso utilizado por bimbo como guía para la realización del mismo.
5.2 MARCO CONCEPTUAL
En este capítulo, se hace una recopilación de los elementos que pueden ser utilizados para la elaboración del sistema automatizado para el formado del pan a partir de la implementación de las materias primas en la producción de pan (mezclado y moldeo). Se presentan los componentes más importantes para el desarrollo del proyecto, teniendo en cuenta las variables de cada proceso. A continuación se hará una breve descripción de cada elemento.
5.2.1 Dosificación.
El principio de la dosificación consta del control de la concentración de los productos que se agregan a la línea de producción, para de esta manera asegurar la mezcla homogénea en la obtención del producto final2. Los dosificadores son dispositivos que se encargan de suministrar de forma rápida y precisa el producto en una cantidad y tiempo determinado. Por lo general, este sistema está constituido por tres partes esenciales (ver ilustración 2):
Tolva de almacenamiento.
Sistema de Accionamiento.
Boquilla o tubo de descarga.
2 BSATA, Abadía, Instrumenation et automation des procedes industriéis, Editorial Le Griffon d’arglle. Saint-Laurent(sf). [Citado el: 10 de 08 de 2015.]
22
Estas partes pueden variar dependiendo la naturaleza y características de la sustancia y/o material a manipular, la precisión deseada, el despacho de los componentes, la cantidad de dosis necesaria o dinámica del despacho y el modo de servicio.
Ilustración 2. Partes de un Sistema de Dosificación.
Fuente: Tomado de Pinto, Durán. DISEÑO, MODELAMIENTO Y SIMULACIÓN DE MÁQUINA DOSIFICADORA DE
ALIMENTO GRANULADO PARA ANIMALES. Bogotá: 2006. P. 26.
Tolva: La tolva se encarga de recibir el producto y contenerlo en su interior.
Sistema de Accionamiento: Su función es controlar la cantidad de producto que se va a retirar de la tolva. La medición se puede realizar de dos formas: por volumen o por peso, según las características del producto y el grado de exactitud que se requiera. Boquilla o tubo de descarga: Estos son los encargados de que el producto que sale del sistema dosificador no se desperdicie o se riegue, y se direccione correctamente. También evita riesgos al operario, pues evita el que tenga un contacto directo con otras partes de la máquina y con productos altamente volátiles que el operario puede inhalar.
23
5.2.1.1 Tipos de Dosificador.
Dependiendo de características como el proceso que se va a realizar para obtener la medida del producto, los dosificadores se pueden clasificar en dos grandes grupos: los volumétricos y los que son por peso. Esto principalmente, viene dado por características propias de los productos, que hacen que sea propicio utilizar alguno de estos dos tipos para obtener dosificaciones precisas, reduciendo costos y tiempos en la dosificación. La ilustración 3, muestra los diferentes tipos de dosificación. Ilustración 3. Tipos de dosificación.
Fuente: Tomado de Pinto, Durán. DISEÑO, MODELAMIENTO Y SIMULACIÓN DE MÁQUINA DOSIFICADORA DE
ALIMENTO GRANULADO PARA ANIMALES. Bogotá: 2006. P. 27.
5.2.1.1.1 Dosificadores Volumétricos
Estos dispositivos son utilizados principalmente para asegurar una dosificación uniforme e impedir la aglomeración o formación de cúmulos en el producto3. Teniendo en cuenta sus características físicas, forma, tamaño y peso, como líquidos viscosos, polvos, algunos cereales y granos4.
3García, DISEÑO Y CONSTRUCCION DE UN PROTOTIPO CON SISTEMA ESCADA APLICADO AL CONTROL DEL
MICROCLIMA Y DOSIFICACIÓN DEL PRODUCTO ALMACENADO EN SILOS. Cap. 4. Guayaquil: 2012. [Citado el: 10
de 08 de 2015.] Pág. 95 – 96.
4 Pinto, Durán. DISEÑO, MODELAMIENTO Y SIMULACIÓN DE MÁQUINA DOSIFICADORA DE ALIMENTO GRANULADO PARA ANIMALES. Bogotá: 2006. [Citado el: 10 de 08 de 2015.]P. 26- 30.
24
5.2.1.1.1.1 Dosificadores Líquidos
Estos dosificadores son utilizados para dosificar productos y sustancias líquidas que sean no posean viscosidad, como lo son: El agua, las gaseosas, la leche, jugos y otros de similares características. Están compuestos principalmente por una válvula de bola y por una bomba (pistón y cámara de dosificación)4.
5.2.1.1.1.2 Dosificadores de Bomba
Estos dosificadores son utilizados para dosificar sustancias de gran viscosidad, como son: Grasas, ceras, purés, mieles, salsas entre otros. Normalmente su conducción es por tubos y ductos, mediante el accionamiento de pistones y otros.
5.2.1.1.1.3 Dosificador por tornillo (sin fin)
Los dosificadores de tornillo sin – fin, son utilizados para la dosificación de harinas y polvos granulados en general, pastas, cremas y algunos productos viscosos. La ilustración 4 muestra los componentes de este sistema.
Ilustración 4. Dosificador Volumétrico de tornillo sin fin.
Fuente: Tomado de García, DISEÑO Y CONSTRUCCION DE UN PROTOTIPO CON SISTEMA ESCADA APLICADO AL
CONTROL DEL MICROCLIMA Y DOSIFICACIÓN DEL PRODUCTO ALMACENADO EN SILOS. Cap. 4. Guayaquil:
2012. Pág. 95 – 96.
En la ilustración 4, el elemento principal es un tornillo ubicado en la parte inferior de la tolva que dispensa un volumen determinado de material en cada vuelta. La dosificación del producto es directamente proporcional a la velocidad del motor, este tipo de dosificadores básicamente están constituidos por una Hélice montada sobre un eje que se encuentra suspendido en una canal. Generalmente en forma de “U”, como muestra la ilustración 5.
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Ilustración 5. Transportador de tornillo sin fin.
Fuente: Tomado de INGEMECANICA. Cálculo de Transportadores de tornillo sin fin. Tutorial No 143. Sección 5. [En Línea]:
http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn143.html#seccion5/.
Entre las ventajas del uso de este tipo de dosificadores están:
Posibilidad de colocar bocas de carga y descarga en diferentes puntos.
Sistema de bajo costo.
Sencilla fabricación.
Diseño compacto.
Por otra parte también encontramos las siguientes desventajas:
Es un mecanismo que genera un fuerte desgaste en los componentes.
No se puede utilizar para tornillos excesivamente largos, máximo 50
metros.
Limitado en cuanto a materiales delicados o frágiles.
Requiere de una mayor potencia.
No se puede inclinar a más de 30 grados5.
5.2.1.1.1.4 Dosificador de Vasos Telescópicos
Los dosificadores de este tipo están constituidos básicamente por una tolva de almacenamiento, dos agitadores y su motorreductor, un tambor de vasos y su motorreductor y un émbolo de caída. La ilustración 6 muestra los componentes de este sistema.
5 INGEMECANICA. Cálculo de Transportadores de tornillo sin fin. Tutorial No 143. Sección 5. (sf) [En Línea]: [Citado el: 10 de 08 de 2015.] http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn143.html#seccion5/.
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Ilustración 6. Dosificador Volumétrico de vasos telescópicos.
Fuente: Tomado de Pinto, Durán. DISEÑO, MODELAMIENTO Y SIMULACIÓN DE MÁQUINA DOSIFICADORA DE
ALIMENTO GRANULADO PARA ANIMALES. Bogotá: 2006. P. 29.
Estos dosificadores únicamente pueden dosificar productos granulados. 5.2.1.1.2 Dosificadores por Peso
Estos dosificadores se utilizan cuando las características físicas y de forma del producto son bastante heterogéneas, y no permiten su dosificación en cantidades iguales. Generalmente se dosifican por peso productos heterogéneos tipo snack como: las papas fritas, patacones fritos, trocitos, chicharrones, etc. Estos dosificadores permiten obtener cantidades dosificadas con menor porcentaje de error en el peso neto que los volumétricos. El peso es monitoreado por medio de sistemas electrónicos, el elemento principal se denomina célula o celda de carga, que es el encargado de convertir la fuerza aplicada en una señal eléctrica. La señal es enviada al controlador y cuando este verifica que es la cantidad deseada, procede a accionar la dosificación del producto. En la industria existen dos métodos de controles de peso utilizados generalmente:
5.2.1.1.2.1 Método de Aproximaciones
En este método la acción de control se efectúa sobre el sistema de alimentación de producto hacia la balanza, verificando la diferencia entre el peso referencia y la cantidad en la balanza; aunque la teoría de control permitiría el tratamiento de la diferencia con base en los métodos comunes: proporcional, derivativo, integral, o sus respectivas combinaciones, la alta velocidad del sistema no permite su utilización.
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5.2.1.1.2.2 Método Estadístico
Este método efectúa el control, no sobre la diferencia entre el peso de referencia y el contenido en la balanza, sino sobre la cantidad de producto que se empacará finalmente. Este método requiere un sistema de control más sofisticado, capaz de tomar decisiones a partir de la información disponible. Consiste en disponer un grupo de 4, 8, 12 o 16 balanzas alimentadas de producto por temporización, se dispone para cada una de las balanzas de dos cajillas de almacenamiento de producto pesado, se procede a dividir el peso total a empacar en un número menor al de balanzas disponibles. De esta manera, se dispone de un juego de balanzas (cargas) de una cantidad parcial de producto, y un control central automático que por medio del uso de la teoría de las combinaciones, determina la mejor combinación posible de balanzas sumadas. El valor de la suma de los pesos parciales contenidos en las balanzas elegidas es el más cercano de todos al programado, dentro de los límites superior e inferior.
5.2.2 La Materia Prima
Los ingredientes para obtener la masa de pan son: harina (Ver ilustración 7), levadura, grasa o margarina, sal y azúcar, los cuales deben ser dispensados en las cantidades correctas y necesarias para cada uno de los mojes de pan. Ilustración 7. Harina
Fuente: Tomado de Pancrece. 2015. [En Línea] http://www.pancrece.com/acerca-de-nosotros.html/.
5.2.2.1 Harina de Trigo.
La harina de trigo es un polvo que se obtiene de la molienda de grano de trigo maduro, limpio y seco, en el que se elimina gran parte de la cascarilla y el germen. El resto se tritura hasta obtener un grano de finura adecuada.
28
La harina contiene entre un 65 y 70% de almidones, pero su valor nutritivo fundamental está en su contenido, ya que, tiene del 9 al 14% de proteínas; siendo las más importantes la glinadina y la gluteína; además de contener otras componentes como celulosa, grasas y azúcar.
5.2.2.2 Saccharomyces (Levadura).
Las levaduras son organismos que generalmente forman colonias, estas a su vez
están constituidas por células aisladas que habitualmente son esféricas, ovoideas,
elipsoideas o alargadas6.
El género Saccharomyces, se caracteriza por presentar un ciclo reproductivo en el
cual existen fases vegetativas haploides y diploides. Asimismo este género suele
ser implementado para la fermentación energética de azúcares (principalmente
hexosas y disacáridos) bajo condiciones anaeróbicas.
En las panaderías, la levadura se utiliza para hacer crecer el volumen de la masa,
mediante los azucares fermentables presentes en la misma, estos se convierten
en dióxido de carbono y etanol, produciendo un crecimiento en su volumen.
5.2.2.3 Grasa o Margarina.
La margarina es una materia grasa inventada en 1869 por el químico francés Henri Mege-Mouriès, a base de grasa de buey. Fue creada para un concurso organizado por Napoleón III, el último emperador de Francia, con el objetivo de descubrir una forma adecuada para reemplazar la mantequilla y hacer algo más accesible a las clases bajas. La margarina es una emulsión de agua (del 16 al 18%) o de leche descremada y
de una mezcla de aceites animales, en el caso de Colombia del sebo y manteca
de cerdo.
5.2.3 Mecanismos y Actuadores.
Teniendo en cuenta los diferentes métodos de dosificación se pueden encontrar
diferentes mecanismos y actuadores como lo son motores, pistones, bombas,
motobombas etc.
5.2.3.1 Tornillo sinfín
Un tornillo sin – fin (ver ilustración 8), es un mecanismo de transmisión circular que por lo general está compuesto por dos elementos: Un tornillo (sin - fin), que actúa como elemento de entrada (o motriz) y una rueda dentada (piñón), que actúa como elemento de salida (o conducido). La rosca del tornillo engrana con los
6 Ancasi EG. Manual de Microbiología de los Alimentos. Capítulo 4. (2007) [En Línea]: [Citado el: 13 de 08 de 2015.] http://www.unsa.edu.ar/biblio/repositorio/malim2007/4%20levaduras.pdf/.
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dientes de la rueda de modo que los ejes de transmisión de ambos son perpendiculares entre sí. El funcionamiento está dado por cada vuelta del tornillo, el engranaje gira un solo diente o lo que es lo mismo, para que la rueda dé una vuelta completa, es necesario que el tornillo gire tantas veces como dientes tiene el engranaje. El tornillo sin – fin, en el caso de la dosificación, se utiliza como un mecanismo transportador de materiales homogéneos, como lo es la harina, mediante sus dientes y acoplado a un motor gira haciendo mover el material de forma translacional, dependiendo del sentido, este mecanismo es el más preciso y efectivo.
Ilustración 8. Tornillo sinfín.
Fuente: Tomado de Mecanismos. Máquinas y Mecanismos. Parte II. 2015. [En Línea]
https://sites.google.com/site/gabrielmecanismos/Home/parte-ii/5---tornillo-sinfin/.
5.2.3.2 Motores DC.
Un motor DC o de corriente continua, funciona generando corriente a través del
rotor creando un par de fuerzas por la reacción magnética, y haciendo que este
gire.
Cuando el motor gira más rápido, el voltaje inducido aumenta hasta que es casi
igual al aplicado, la corriente entonces es baja y la velocidad del motor permanece
constante. Siempre y cuando el motor no esté bajo carga y tenga que realizar otro
trabajo mecánico que no sea el requerido para mover el rotor.
Los motores de corriente continua, en el caso de la dosificación, se utilizan como
vibradores, acoplándoles una carga excéntrica (ver ilustración 9) a su eje
generando vibraciones por cada vuelta que da, permitiendo en el caso de
materiales con demasiada humedad, que puedan ser dispensados de manera
efectiva.
30
Ilustración 9 . Motor D.C
Fuente: Tomado de Área 51 Desafíos de la Ingeniería. 2014. [En Línea] https://ucgrupo51.wordpress.com/dispositivo-y-
sus-componentes/.
5.2.3.3 Motorreductor.
Un Reductor o Motorreductor (ver ilustración 10), es un dispositivo electro-
mecánico adecuado para la puesta en marcha de máquinas industriales, que
necesiten reducir su velocidad de una forma eficiente aumentado su torque. Estas
son algunas ventajas de los Motorreductores:
Alta eficiencia de la transmisión de potencia del motor.
Alta regularidad en cuanto a potencia y par transmitidos.
Poco tiempo de instalación y mantenimiento.
Elemento seguro en todos los aspectos, muy protegido.
Ilustración 10. Motorreductor
31
Fuente: Tomado de ElectroLab. Ingeniería y Diseño Electrónico. 2015. [En Línea]
http://electronilab.co/tienda/motorreductor-de-metal-hp-50-1/.
Un Motorreductor es un ensamble entre una unidad reductora y un motor
eléctrico normalizado en D.C o A.C, totalmente cerrado, para conectar a
redes trifásicas de 220/440 voltios y 60Hz o, existen pequeños motores que
funcionan a 5, 12 y 24 voltios.
Estos motores se utilizan en la dosificación debido a que poseen un buen torque y
giran a una velocidad constante de acuerdo a su carga. En el caso de un
dosificador de tornillo sin – fin, este va acoplado al motorreductor ayudándolo no
solo a dispensar, sino también a soportar la carga.
5.2.3.4 Servomotor.
Un servomotor (ver ilustración 11) es un dispositivo que tiene un eje controlado.
Este puede ser llevado a posiciones angulares que varían de 0 a 180 grados, que
son enviadas por señales codificadas; gracias a ésta, el servomotor mantendrá la
posición angular del engranaje, cuando la señal codificada cambia, la posición
también.
Los servomotores de bajo torque tienen un amplificador, piñonería de reducción y
un potenciómetro de realimentación. Generalmente estos servomotores vienen
con tres cables de conexión eléctrica: Vcc, GND y la entrada de control, diferentes
a los servomotores de alto toque que vienen con un encoder y un driver.
Para controlar un servomotor, se le programa cierto ángulo, medido desde 0
grados. Luego se le envían una serie de pulsos, los cuales van posicionando el
ángulo dependiendo del ancho del pulso7.
En los dosificadores se usan servomotores para posicionar superficies de control
como el movimiento de palancas, cilindros, etc.
7 Universidad de Castilla La Mancha. Departamento de Sistemas Informáticos. Capítulo Electrónica. (2014) [En Línea]:
[Citado el: 13 de 08 de 2015.] http://www.info-ab.uclm.es/labelec/solar/electronica/elementos/servomotor.htm/.
32
Ilustración 11. Servomotor.
Fuente: Tomado de Universidad de Castilla La Mancha. Departamento de Sistemas Informáticos. 2014. [En Línea]
http://www.info-ab.uclm.es/labelec/solar/electronica/elementos/servomotor.htm/.
5.2.3.5 Celda de Carga.
Una celda de carga (ver ilustración 12), es un dispositivo electrónico compuesto de
sensores de deformación física, que convierten la fuerza en unidades de voltaje.
Estas se componen de cuatro sensores conectados en una configuración que se
conoce como puente de Wheatstone. Esta permite obtener un voltaje proporcional
a la deformación que sufren los sensores producto de la fuerza aplicada a la celda.
Ilustración 12. Celda De Carga.
Fuente: Tomado de TECHMATIC. Pesaje y Automatización Industrial. 2013. [En Línea] http://www.techmatic.cl/celda.htm
Los sensores que utiliza la celda de carga puede ser de varios tipos: De
resistencia eléctrica, piezoeléctricos y capacitancia. Los que tienen un mayor uso
en la industria son los piezoeléctricos por su sensibilidad para detectar pequeñas
fuerzas o diferencias mínimas.
33
Su uso más común se encuentra en una |a balanza electrónica y en la
dosificación se encuentra en los dosificadores de peso.
5.2.3.6 Bomba.
Una bomba (ver ilustración 13), es un dispositivo que sirve para el transporte de
fluidos: fríos o calientes, limpios o contaminados. Actualmente su uso se
encuentra principalmente focalizado a los sectores de la industrial (bombas
como parte de la incorporación de nuevas tecnologías) y la construcción (bombas
como parte de las áreas de suministro y eliminación de aguas).8
Una bomba, por tanto, permite por ejemplo, la transformación de un trabajo
mecánico en uno de tipo hidráulico en el caso de las bombas hidráulicas.
Asimismo permite extraer, elevar e impulsar líquidos de un lugar a otro; a un
mismo nivel o diferentes niveles y a diferentes velocidades.
Ilustración 13. Bomba Centrifuga.
Fuente: Tomado de COYDO. Control y Dosificación. 2012. [En Línea] http://www.controlydosificacion.com/bomba-
centrifuga-silenciosas-modelo-p-340-es.html/.
Se pueden considerar dos grandes grupos de bombas: Bombas Dinámicas y
Bombas de Desplazamiento Positivo.
5.2.3.6.1 Bombas Dinámicas.
8 Fernández. Bombas centrífugas y Volumétricas. Departamento de Ingeniería Eléctrica y Energética. (2010) [En
Línea]: [Citado el: 13 de 08 de 2015.] http://www.ing.una.py/pdf_material_apoyo/bombas-centrifugas-y-volumetricas.pdf/.
34
Bombas Centrífugas (Ver ilustración 13): Son aquellas que el fluido ingresa
por el eje y sale siguiendo una trayectoria periférica por la tangente.
Bombas Periféricas: Son aquellas que producen remolinos en el líquido por
medio de los álabes a velocidades muy altas, dentro del canal anular donde
gira el impulsor.
5.2.3.6.2 Bombas de Desplazamiento Positivo.
Estas bombas guían al fluido que se desplaza a lo largo de toda su trayectoria, el
cual siempre está contenido entre el elemento impulsor, que puede ser un embolo,
un diente de engranaje, un aspa, un tornillo, etc. Y la carcasa o el cilindro. El
desplazamiento positivo consiste en el movimiento de un fluido causado por la
disminución del volumen de una cámara. Por consiguiente, el elemento que
origina el intercambio de energía no tiene necesariamente movimiento alternativo
(Émbolo), sino que puede tener movimiento rotatorio (Rotor).
Bombas Reciprocantes: Son aquellas en la cual el elemento que
proporciona energía al fluido lo hace de forma lineal y alternativa.
Bomba Rotatoria: Son aquellas provistas de un movimiento rotatorio, y
son diferentes a las rotodinámicas. Estas bombas tienen muchas
aplicaciones según el elemento impulsor. El fluido sale de la bomba en
forma constante, puede manejar líquidos altamente viscosos, lo que
ninguna otra bomba puede realizar y hasta puede carecer de válvula de
admisión de carga.
Todos los tipos de bombas anteriormente mencionadas se pueden encontrar en
los dosificadores de bomba ya sea para elementos como agua y aceites, o para
materiales altamente viscosos como grasas y pomadas.
5.2.3.7 Émbolo o Pistón Mecánico.
El émbolo o pistón mecánico (ver ilustración 14), es un elemento cuyo movimiento
se encuentra limitado a una sola dirección, como consecuencia esté emplea guías.
Solamente está sometido a esfuerzos de tracción y compresión.
35
Ilustración 14. Embolo o Pistón.
Fuente: Tomado de Santacruz. Blog. Operadores Mecánicos. 2011. [En Línea] http://marcela-
santacruz.blogspot.com.co/2011/09/el-embolo.html/.
El émbolo o pistón, se utiliza para dosificar materiales de alta viscosidad por medio
de una guía, donde el émbolo empuja y, dependiendo de la longitud de la guía
dispensa un volumen mayor o menor de material.
5.2.4 Dosificación del Agua.
Teniendo en cuenta los diferentes tipos de dosificadores (ver página 22), para el caso del agua, se debe dosificar por medio de válvulas o bombas sumergibles, ya que esta posee una viscosidad muy baja.
5.2.4.1 Motobomba.
Una motobomba (ver ilustración 15), es una bomba que se sumerge o no, en el
agua o en un líquido que se desee bombear no muy viscoso. Posee un motor
sellado junto con la carcasa de manera totalmente hermética. Una de las ventajas
de utilizar este tipo de bombas es que puede proporcionar una fuerza de elevación
significativa, ya que no depende de la presión del aire externa para hacer
ascender el fluido.
Ilustración 15. Motobomba Sumergible
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Fuente: Tomado FMAS Automatización. Bombas de Agua. 2010. [En Línea] http://fmas.es/es/bombas-de-agua/53-
bomba-de-agua-22w-a-220v-100-1000-lh.html/.
Este elemento no solo permite tener una fuerza significativa, sino que además,
proporciona flujo constate de agua, lo cual, es necesario para una dosificación
efectiva.
5.2.4.2 Válvula Solenoide.
Una válvula solenoide o electroválvula, es un dispositivo diseñado para controlar el
flujo (ON - OFF), de un fluido. Están diseñadas para utilizarse con agua, gas, aire,
entre otros. Estas pueden ser de dos hasta cinco vías.
Pueden estar fabricadas en latón, acero inoxidable o pvc, dependiendo del fluido
para el que se vaya a utilizar.
Para la dosificación de líquidos, la electroválvula más utilizada es la de acción
directa, la cual puede ser normalmente cerrada (N.C) o normalmente abierta (N.A).
La válvula (N.C) (ver ilustración 16), funciona de tal manera que cuando no está
energizada la bobina permanece en una posición que bloquea el paso lo cual,
impide el flujo del fluido. Cuando energiza la bobina, la posición cambia
permitiendo el paso del fluido.
Ilustración 16. Válvula (N.C)
Fuente: Tomado Mattarollo. ALTEC. ¿Cómo funcionan las Electroválvulas o válvulas solenoides? Blog. (2015) [En Línea] http://www.altecdust.com/blog/item/32-como-funcionan-las-electrovalvulas-o-valvulas-solenoides-de-uso-general/.
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La válvula (N.A) (ver ilustración 17), funciona de tal manera que cuando no está
energizada la bobina, permanece en una posición que permite el paso del fluido,
cuando energiza la bobina, la posición cambia bloqueando el paso del fluido9.
Ilustración 17. Válvula (N.A)
Fuente: Tomado Mattarollo. ALTEC. ¿Cómo funcionan las Electroválvulas o válvulas solenoides? Blog. (2015) [En Línea] http://www.altecdust.com/blog/item/32-como-funcionan-las-electrovalvulas-o-valvulas-solenoides-de-uso-general/.
5.2.5 Obtención de la masa.
Teniendo en cuanta que la masa debe tener consistencia y un punto perfecto para su moldeo, se debe tener en cuenta la velocidad y el torque.
5.2.5.1 Velocidad y Torque.
La masa debe tener una consistencia tal que, si el panadero la va a manipular esta
no se estropee o se destruya con facilidad. Para esto, se deben mezclar a una
velocidad y un torque constante las materias primas. Dando la consistencia y la
solvencia adecuada; estas variables se pueden controlar mediante una
Amasadora o Mojadora, ya que, este dispositivo permite mezclar los ingredientes
de forma tal que la masa quede uniforme.
5.2.5.2 Mojadora o Amasadora de Pan.
Una mojadora o amasadora de pan (ver ilustración 18), es una máquina, que por lo general cuenta con una capacidad máxima para 25 Kg de harina. Esta consta a su vez de un brazo en espiral y de un tazón, en donde el tazón gira en sentido horario y el brazo en sentido anti- horario. Gracias al movimiento de estos la masa se compacta y se moldea al mismo tiempo.
9 Mattarollo. ALTEC. ¿Cómo funcionan las Electroválvulas o válvulas solenoides? Blog. (2015) [En Línea]: [Citado el:
13 de 08 de 2015.] http://www.altecdust.com/blog/item/32-como-funcionan-las-electrovalvulas-o-valvulas-solenoides-de-uso-general/.
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El tazón posee un 25% más de acero que las máquinas para la manipulación de alimentos y una mayor durabilidad. Posee asimismo un relay para proteger de sobrecargas el motor y los componentes de transmisión. Ilustración 18. Amasadora de Pan.
Fuente: Tomado Industrias WESCOLD. (2015). [En Línea]. http://industriaswescold.com/sitio/index.php?id_product=43&controller=product&id_lang=3/.
5.2.6 Elemento de control.
Debido a que la automatización de este proceso proporciona un control on-off, el
elemento de control se escoge, teniendo en cuenta factores como: La aplicabilidad
del control, la rapidez de su interfaz, E/S (entradas y salidas), accesibilidad en el
mercado y costos. En la tabla 2, pueden distinguirse las siguientes opciones:
Tabla 2. Comparación Sistemas de Control.
SISTEMA DE
CONTROL
ARDUINO
UNO
TARJETA
DLP6410
FREESCALE
PROCESADOR ATMega328 PIC18F6410 MC68HC908AP16
RAM 2KB 768 Bytes 1KB
ENTRADAS/SALIDAS 16 Digitales
6 Analógicas
25 Digitales
10 Analógicas
22 Digitales
10 Analógicas
VOLTAJE DE
FUNCIONAMIENTO
5V 5V 5V
CORRIENTE DC POR 50 mA 50 mA 40 mA
39
I/O
COSTO $60.000 $40.000 $55.000
Fuente: Realizado por los autores 2016 (Microsoft Word 2010).
5.2.6.1 Arduino
Arduino (ver ilustración 19), es una plataforma de electrónica de software libre
para la creación de prototipos basada en software y hardware flexibles y fáciles de
usar. Se creó para artistas, diseñadores, aficionados y cualquiera interesado en
crear entornos u objetos interactivos.
Ilustración 19. Arduino uno
Fuente: Tomado ArduinoArts. Cool Arduino Projects Tutorials and More. (2015). [En Línea] http://arduinoarts.com/what-is-arduino/.
Arduino puede tomar información del entorno a través de sus pines de entrada, de
toda una gama de sensores y puede afectar aquello que le rodea, controlando
luces, motores y otros actuadores.
El microcontrolador en la placa Arduino, se programa mediante el lenguaje de
programación Arduino, (basado en Wiring ) y el entorno de desarrollo Arduino,
(basado en Processing ). Los proyectos hechos con Arduino pueden ejecutarse sin
necesidad de conectar a un ordenador, si bien tienen la posibilidad de hacerlo y
comunicar con diferentes tipos de software (p.ej. Flash, Processing, MaxMSP).
5.2.6.2 Microcontrolador Microchip.
Un microcontrolador (ver ilustración 20), es un circuito integrado o chip programable que incluye en su interior las tres unidades funcionales de una
40
computadora: CPU, Memoria y Unidades de E/S, es decir, un computador integrado.
El propósito fundamental de los microcontroladores, es el de leer y ejecutar los programas que el usuario le escribe, es por esto, que la programación es una actividad básica e indispensable cuando se diseñan circuitos y sistemas que los incluyan. El carácter programable de los microcontroladores simplifica el diseño de circuitos electrónicos. Permiten modularidad y flexibilidad, ya que un mismo circuito, se puede utilizar para que realice diferentes funciones con solo cambiar el programa del microcontrolador.
Las aplicaciones de los microcontroladores son extensas, se puede decir que solo están limitadas por la imaginación del usuario. Es común encontrar microcontroladores en campos como la robótica y el automatismo, en la industria del entretenimiento, en las telecomunicaciones, en la instrumentación, en el hogar, en la industria automotriz, etc.
Ilustración 20. Microcontrolador Microchip.
Fuente: Tomado Microchip. Products. (2015). [En Línea] http://www.microchip.com/.
5.2.7 Alimentación Eléctrica
Teniendo en cuenta diferentes factores como voltaje y corriente, es necesario
conocer los diferentes elementos que conforman la alimentación eléctrica para el
funcionamiento óptimo de la máquina.
5.2.7.1 Fuente regulada
Una fuente regulada (ver ilustración 21) proporciona voltaje regulado a un circuito
electrónico, para que con esta energía, los dispositivos puedan entrar en
funcionamiento y cumplir las funciones deseadas dentro del circuito.
Dependiendo del circuito, una fuente se debe escoger teniendo en cuenta el
voltaje y la corriente de los componentes. Ya que si no se tiene en cuenta esto se
puede dañar todo el circuito.
41
Ilustración 21. Fuente Regulada
Fuente: Tomado de Bicotronika. Blog. Fuente de Alimentación Sencilla. 2012. [En Línea]
http://bricotronika.blogspot.com.co/2012/10/fuente-de-alimentacion-sencilla-de-5-y.html/.
5.2.7.2 Transformador.
Un transformador (ver ilustración 22), es un componente eléctrico estático, que
convierte la tensión de una corriente alterna. Está constituido por un núcleo de
hierro con dos devanados separados y aislados entres si, denominados primario y
secundario.
Conectando el devanado primario a una corriente monofásica, se establece un
flujo magnético alterno dentro del núcleo. Este atraviesa el devanado secundario
induciendo una fuerza electromotriz. A su vez, al circular corriente alterna en el
devanado secundario, se contrarresta el flujo magnético, induciendo sobre el
primario una fuerza contraelectromotriz.
Como el flujo circulado por el núcleo es único, las tensiones del primario y
secundario (fuerza contraelectromotriz y electromotriz), son proporcionales al
número de vueltas de cada devanado:
𝑉1 = − 𝑁1 .∆∅
∆𝑡 𝑉2 = − 𝑁2 .
∆∅
∆𝑡 𝐷𝑒𝑠𝑝𝑒𝑗𝑎𝑛𝑑𝑜 𝑠𝑒 𝑜𝑏𝑡𝑖𝑒𝑛𝑒:
𝑉1
𝑉2=
𝑁1
𝑁2 = 𝑚
Donde 𝑉1 𝑦 𝑉2 son las tensiones en el primario y secundario, y 𝑁1 𝑦 𝑁2 son el
número de vueltas en el devanado primario y secundario. La relación entre estos
devanados es llamada relación de transformación (𝑚)10.
10 Alcalde. ELECTROTECNIA. Transformadores. Tema 7. Paraninfo. (2008) [En Línea]: [Citado el: 13 de 08 de 2015.]
http://www.portaleso.com/portaleso/trabajos/tecnologia/ele.yelectro/t7_transformadores.pdf
42
Ilustración 22.Transformador
Fuente: Tomado de Granados, García, Reyes, Naranjo, Suárez. Física III. Blog. Transformador Eléctrico. 2011. [En
Línea] http://bricotronika.blogspot.com.co/2012/10/fuente-de-alimentacion-sencilla-de-5-y.html/.
5.2.7.3 Transistor.
El transistor es un dispositivo semiconductor, que consta de tres capas: Dos de
material tipo N y una de tipo P, o dos de material tipo P y una de tipo N. El primero
se conoce como transistor NPN y el segundo como PNP, la configuración y
polarización de ambos se muestra en la ilustración 2311.
Ilustración 23. Configuración de los Transistores.
Fuente: Tomado de Electrónica Fácil. Transistor. 2014. [En Línea] https://www.electronicafacil.net/tutoriales/El-
transistor.php/.
Un transistor tiene dos funciones básicas:
11 Boylestad. Electrónica. Teoría de Circuitos y Dispositivos Electrónicos. Transistores .Pearson. (2009) [En
Línea]: [Citado el: 13 de 08 de 2015.] http://datateca.unad.edu.co/contenidos/243006/Libros_guia/Electronica_Boylestad_10a_Ed.pdf/.
43
Dejar pasar o cortar señales eléctricas, a partir de una pequeña señal de
mando.
Amplificar señales.
Hay dos tipos básicos de transistor:
Transistor Bipolar o BJT (Bipolar Junction Transistor).
Transistor de efecto de campo, FET (Fiel Effect Transistor) o Unipolar.
5.2.7.3.1 Transistor Bipolar.
El transistor bipolar, consta de tres cristales semiconductores unidos entre sí.
Según la configuración de los cristales o materiales (ver ilustración 23), hay dos
tipos básicos de transistores Bipolares NPN Y PNP, donde la capa del medio es
más estrecha que las otras dos y se distinguen según como sea su conexión. En
cada cristal, se realiza un contacto metálico, lo cual genera tres terminales:
Emisor (E): Se encarga de proporcionar portadores de carga.
Colector (C): Se encarga de recoger portadores de carga.
Base (B): Controla el paso de corriente a través del transistor. Es el cristal
del medio.
Este conjunto se protege con una funda de plástico o metal. A continuación se
explicara la polarización del transistor NPN, ya que estos son los más comunes en
el mercado.
Ilustración 24. Polarización del Transistor NPN.
Fuente: Tomado de Electrónica. Transistores. 2014. [En Línea] https://iesvillalbahervastecnologia.files.wordpress.com/2008/04/transistores.pdf/.
44
Como se ve en la ilustración 24, con la unión PN, de la base-emisor, polarizada
directamente y la unión PN de la base-colector, polarizada inversamente. Si la
tensión de la base-emisor supera 0,7 V, se dirá que el transistor esta polarizado,
es decir, que el transistor conduce la corriente desde el terminal de colector hasta
el terminal emisor, debido a esto se cumplen dos expresiones para este caso:
𝐼𝐸 = 𝐼𝐵 + 𝐼𝐶
Donde:
𝐼𝐸 Es la corriente que recorre el terminal emisor.
𝐼𝐵 Es la corriente que recorre el terminal colector.
𝐼𝐶 Es la corriente que recorre el terminal base.
Como la corriente de base resulta muy pequeña, se puede decir que la corriente
del colector y la del emisor prácticamente coinciden.
𝐼𝐸 ≈ 𝐼𝐶
La segunda expresión dice:
𝐼𝑐 = 𝛽 . 𝐼𝐵
Donde 𝛽 es una constante de ganancia que posee cada transistor, puede valer
entre 50 y 300 (algunos transistores llegan a 1000). Esta ganancia es la capacidad
que tiene cada transistor de amplificar corriente. Entre mayor sea la ganancia, mas
será la amplificación de corriente, es decir, a mayor corriente en la base, mayor
corriente en el colector. Según estas dos expresiones el transistor puede tener tres
estados distintos de funcionamiento:
a) Corte: Para este caso, la corriente de base es casi nula, es decir:
𝐼𝐵 = 0, 𝑝𝑜𝑟 𝑙𝑜 𝑡𝑎𝑛𝑡𝑜, 𝐼𝑐 = 𝛽 . 𝐼𝐵 = 𝛽 . 0 = 0 → 𝐼𝑐 = 0
El transistor no conduce en absoluto, se comporta como un interruptor
abierto.
b) Activa: Para este caso, el transistor conduce parcialmente siguiendo la
segunda expresión:
𝐼𝑐 = 𝛽 . 𝐼𝐵
45
La corriente del colector es directamente proporcional a la corriente de
base.
c) Saturación: Para este caso, el transistor conduce totalmente y se comporta
como un interruptor cerrado. Este estado se logra cuando la corriente por la
base alcanza un valor alto. Para este caso la expresión dos, no tiene
sentido pues, por mucho que aumente el valor de la corriente de base, no
aumenta el valor de la corriente de colector.
5.2.7.4 Diodo.
El diodo es un dispositivo semiconductor de unión PN, que permite hacer fluir
electricidad en un solo sentido. La flecha del símbolo (ver ilustración 25), muestra
la dirección en la cual puede fluir la corriente.
Ilustración 25. Diodo.
Fuente: Tomado de Electrónica. Diodo. 2014. [En Línea] http://roble.pntic.mec.es/jlop0164/archivos/diodo.pdf/.
Los diodos tiene dos tipos de polarización: la polarización directa (PD), en la cual
el diodo conduce corriente y la polarización inversa (PI), donde el diodo no
conduce corriente. Existen diferentes tipos de diodos entre los cuales se pueden
encontrar:
Diodo Rectificador: En PD, conduce corriente y en PI no conduce.
Diodo Led: En PD, conduce corriente y emite luz y en PI, no conduce y no
emite luz.
Fotodiodo: En PI, absorbe la luz detectada y conduce corriente.
Diodo Zener: En PD, funciona como diodo rectificador y en PI, si supera
cierta tensión conduce también.
En el diodo rectificador, se tiene una relación exponencial, cuando una tensión o
voltaje inverso es aplicado sobre un diodo este no conduce corriente, presentando
una fuga muy baja de corriente (µA) o menos. Cuando el diodo conduce a partir de
0,7 V (ver ilustración 26), la tensión aumenta si la corriente aumenta.
46
Ilustración 26. Curva Característica de Tensión.
Fuente: Tomado de Dispositivos Electrónicos I. Diodos y Aplicaciones. Tema 4. 2014. Pág 5 [En Línea] http://mdgomez.webs.uvigo.es/DEI/Guias/tema4.pdf/.
La ecuación característica del diodo se deduce de la ley de la unión y es la
siguiente12:
Donde:
𝐼𝑆 Es la corriente inversa de saturación o de fuga.
𝑛 Es una constante 2 para corrientes pequeñas y 1 para corrientes grandes.
𝑉𝑡 Es la tensión equivalente de la temperatura 𝑉𝑡 =𝑇
11.600 , a temperatura ambiente
T= 300ºK, 𝑉𝑡 = 0,026 𝑉
5.2.7.5 Resistencia.
La resistencia eléctrica (Ver ilustración 27), es un dispositivo que genera oposición
de la corriente a su paso por un circuito cerrado, atenuando o frenando el libre
flujo de electrones. Entre menor sea el valor de la resistencia mayor será el
número de electrones y entre mayor sea la resistencia menor será el número de
electrones.
12 Departamento de Electrónica. Dispositivos Electrónicos I. Diodos y Aplicaciones. (2014) [En Línea]: [Citado
el: 13 de 08 de 2015.] http://mdgomez.webs.uvigo.es/DEI/Guias/tema4.pdf/.
47
Ilustración 27. Resistencia.
Fuente: Tomado de Área de Tecnología. Resistencia Eléctrica. 2014. [En Línea] http://www.areatecnologia.com/electricidad/resistencia-electrica.html/.
Las resistencias eléctricas se identifican por un código de colores el cual muestra
los valores que tendrá cada color, para así conocer el valor de las resistencias.
5.2.7.6 Condensador.
Un condensador eléctrico o capacitor (ver ilustración 28), es un dispositivo que
almacena carga eléctrica, para libelarla posteriormente. Para almacenar, la carga
utiliza dos placas o superficies conductoras en forma de láminas separadas por un
material aislante o dieléctrico. Estas placas se cargan eléctricamente cuando se le
conecta una fuente de tensión o batería. Estas placas se cargan con la misma
cantidad de carga pero con distintos signos, una vez cargadas, el capacitor estará
listo para descargarse cuando se conecte a un receptor de salida.
Ilustración 28. Condensador.
Fuente: Tomado de Área de Tecnología. Condensador. 2014. [En Línea] http://www.areatecnologia.com/electricidad/condensador.html/.
El material dieléctrico que separa las placas o láminas suelen ser de aire, tantalio,
papel, aluminio, cerámica y ciertos plásticos, dependiendo del tipo de
condensador. La carga eléctrica que almacena se mide en Faradios, esta unidad
es muy grande por lo que se mide usualmente en microfaradios (µF).
La cantidad de Carga, que almacena un condensador se conoce como la
capacidad del mismo y se expresa mediante la siguiente fórmula:
𝐶 =𝑞
𝑉
48
Donde:
q es la carga de una de las dos placas. Se mide en Culombios.
V es la tensión o d.d.p entre los dos extremos o placas. Se mide en Voltios.
5.3 ESTADO DEL ARTE
La investigación es parte esencial del crecimiento y del mejoramiento de las
condiciones de vida de los seres humanos. Ha jugado un papel trascendental en la
evolución y en el desarrollo de las sociedades, permitiendo la comprensión y
transformación del entorno para hacer más fácil su paso por el mundo.
Los procesos industriales no han sido ajenos a los elementos de transformación
que la investigación ha aportado, de hecho, han sido pioneros en la búsqueda de
respuestas que opten por el mejoramiento y perfeccionamiento de dichas
actividades, impulsando a todos los sectores de la sociedad a avanzar hacia el
encuentro de elementos que optimicen el tiempo y el trabajo.
La automatización en líneas de producción, es uno de los avances tecnológicos
que se han introducido a los procesos productivos. Gracias a la investigación en
este campo, sus aportes son evidentes, ya que, ha facilitado labores que
anteriormente requerían mucho más trabajo y tiempo.
Algunos ejemplos de estos avances tecnológicos en líneas de producción se
enunciarán en forma de trabajos de tesis, máquinas industriales o simplemente
procesos que están relacionados con automatización o específicamente en
producción de pan y que serán tomados en cuenta para la resolución del problema
detectado en la panadería El Sol.
Nombre: Sistemas de automatización, mando y control de máquinas (2009)
Autor: Antonio García Alanís
Descripción: Para la automatización de procesos, se desarrollaron máquinas
operadas con Controles Programables (PLC). Para la información de las etapas de
diseño y control de la producción se desarrollaron programas de computación para
el dibujo (CAD), para el diseño (CADICAE), para la manufactura CAM, para el
manejo de proyectos, para la planeación de requerimientos, para la programación
de la producción, para el control de calidad, etc. –
49
Funcionamiento. Mediante la utilización de instrumentos de medición, como
termómetros o barómetros, se recibe la información sobre el funcionamiento de las
variables que deben ser controladas (temperatura, presión, velocidad, espesor o
cualquier otra que pueda cuantificarse).
Esta información se convierte en una señal, que es comparada por medio de la
computadora con la consigna, o valor deseado para determinada variable. Si esta
señal no concuerda, de Inmediato se genera una señal de control (que es
esencialmente una nueva Instrucción), por la que se acciona un actuador o
ejecutante (que generalmente son válvulas y motores).
El que convierte la señal de control en una acción sobre el proceso de producción
capaz de alterar la señal original imprimiéndole el valor o la dirección deseada.
Nombre: Fabricación del pan (Francia)
Autor: Auxpama
Descripción: Una característica importante de las líneas automáticas de
AUXPAMA es la variedad de tipos de productos que se pueden realizar, desde
barra, baguette, panecillos a pieza pequeña. El sistema de división de un barrote
en varios panecillos aporta una gran productividad.
Nombre: Fabricación de pan automatizada (2015)
Autor: Rondo, dough - how & more
Descripción: - La MIDOS (formadora de banda de masa universal sin harina ni
aceite refinados). Procesa todos los tipos de masa y produce una banda de masa
homogénea de grosor y anchura uniformes, con lo que proporciona la base para la
fabricación de productos de peso exacto.
A diferencia de otros sistemas, la MIDOS tampoco necesita harina ni aceite
refinados en masas con contenido elevado de agua y cocción previa larga. La
disposición especial de los rodillos permite que la MIDOS influya en la textura
porosa de la masa y pueda controlarla. - Rodillo transversal. Con el rodillo
transversal se consigue fundamentalmente la anchura deseada para la masa y,
como efecto adicional, se reduce la tensión de la masa.
En esta operación es importante que el rodillo transversal no deje huellas en la
banda de masa. Por esa razón, en el rodillo transversal de RONDO se ha
colocado un gran bisel por el lado de entrada. El gran diámetro contribuye a
mejorar el grado de reducción. - Calibradora. Para lograr que la banda de masa
50
adquiera el espesor final deseado se hace pasar la banda por una o por dos
calibradoras. * Diámetro de los rodillos: 220 mm * Abertura entre los cilindros: 0,5
– 20 mm *.
El espesor de la masa se puede ajustar con un volante o con el moderno sistema
de control. * Máximo grado de reducción: 2:1 - Corte longitudinal y separación.
Tras la calibradora comienzan el moldeado y la creación del producto propiamente
dichos. Con cuchillas de corte longitudinal se corta la banda de masa en tiras, y a
través de la cinta de separación situada a continuación es conducida a la
guillotina.
Las cintas de separación se ajustan muy fácilmente, sin necesidad de
herramientas. Los patrones aseguran que las cintas de separación estén en la
posición correcta al cambiar de productos. –
Guillotina. Con la guillotina se corta la longitud deseada para los productos. Las
guillotinas son móviles, pudiendo emplearse para diferentes troqueladoras
redondas, ovales y de otras formas. Según se prefiera, aplicando distintas
tecnologías de corte en la guillotina se podrán troquelar baguettes puntiagudas, o
también baguettes redondas.
Las potentes guillotinas industriales superan con creces velocidades de más 120
carreras por minuto. - Esparcidora de semillas. Las superficies se rocían con agua
para que las semillas queden adheridas. Opcionalmente RONDO ofrece una
realimentación de semillas automática a la tolva.
El sistema en su conjunto está montado sobre ruedas, por lo que se puede
incorporarlo a la línea o separarlo de ella fácilmente. - Sistema para moldes de
baguettes y sándwiches. Utilizando las placas de moldes intercambiables, en el
sistema de moldes largos se pueden obtener las formas más diversas, tales como
baguettes puntiagudas o redondas.
El sistema de moldes largos es móvil, pudiendo sustituirlo fácilmente por una
esparcidora de semillas o una cinta intermedia. - Depositar. Los sistemas
depositadores que se emplean son diferentes, según se trate de productos como
las ciabattas rectangulares o las baguettes alargadas.
Las mesas de extracción clásicas se utilizan sobre todo para productos cortados o
troquelados. Para baguettes u otros productos enrollados es muy importante
depositarlos en la posición exacta. Este sistema depositador está incorporado en
51
el sistema de moldes largos, colocando los productos con gran precisión en las
cavidades de las bandejas.
Nombre: Línea automática de panificación
Autor: Argental Insignia
Descripción: Primera etapa de la línea Insignia de panificación. Desde este
módulo se dosifica la masa en forma de bastones para abastecer al resto de la
línea. Su principio de funcionamiento evita el maltrato de la masa, la
desgasificación y el daño de las fibras internas. –
Unidad Elevadora de Bastones. La tecnología de procesamiento en “cunas” de los
bastones de masa durante el transporte garantiza el buen tratamiento de la masa
(masas libres de estrés). –
Unidad de Multi-Laminación. La multi-laminación se desarrolla en tres etapas
reduciendo el espacio dedicado a la función, sin sacrificar la calidad y el buen trato
de la masa, gracias al multi-rolo con que está equipada esta unidad y al trabajo
progresivo realizado por cada uno de sus rodillos satelitales). –
Unidad de Corte, Armado y Estibado. Cabezal final de calibración, corte, modelado
y estibado continuo que asegura el peso correcto y presentación de la pieza de
masa establecida en la programación, con selección del tamaño de bandejas y
cantidad de ondas a trabajar. –
Unidad de Transporte de Bandejas. Etapa de transporte de bandejas estibadas o
directamente sobre cinta transportadora en caso de continuar con proceso de
congelado. Presenta dos alternativas: 1) Transportador a cangilones, de diseño
compacto, bajo mantenimiento y gran tolerancia al estado de bandejas usadas, y
2) Transportador con cinta de acumulación y pulmón, que permite un trabajo de
carga y descarga de bandejas más descansado para el operador.
5.4 MARCO LEGAL
En la automatización del proceso para el formado de la materia prima, de la
producción de pan, la norma más relevante para la realización del proyecto, es la
de manipulación de alimentos. Este tema se debe manejar con precaución y
rigurosidad debido a que el contacto con los alimentos es directo, y además, es un
producto de enorme salida en el mercado.
52
Las normas a tener en son:
Directiva de máquinas 2006/42/CE
Las máquinas de preparación y manipulación de alimentos deben cumplir
unos requisitos de higiene especiales. Las máquinas deben estar diseñadas
y construidas de manera que no haya riesgo de transmitir infecciones,
enfermedades ni contagios. 13
Norma europea EN 1672-2 "Maquinaria para procesado de alimentos.
Conceptos básicos"
Las piezas que tocan los productos se deben poder lavar y desinfectar.
Deben ser resistentes a la corrosión, no tóxicas y no absorbentes. Una
superficie lisa, continua o sellada reduce la adherencia de alimentos, puesto
que, si es difícil eliminar los restos, surge el peligro de contaminación. Por
lo demás, deben utilizarse lubricantes especiales que sean aptos para el
uso alimentario.
En la zona de salpicaduras, los componentes y las piezas de la máquina
entran en contacto con el alimento, pero éste no retorna al flujo de
producción. A pesar de ello, debe planificarse y diseñarse aplicando los
mismos criterios válidos en las zonas de contacto de alimentos.
La máquina no produce contactos con los alimentos en ciertas zonas, a
pesar de ello, las partes de las instalaciones utilizadas deben ser de un
material anticorrosivo y lavable o desinféctable, puesto que a largo plazo
pueden aparecer focos de infección.14
13Fraser. Guia para la aplicación de la Directiva 2006/42/CE relativa a las maquinas. 2ª Edición. (2010) [En Línea]: [Citado el: 31 de 08 de 2015.] http://www.insht.es/InshtWeb/Contenidos/Normativa/ColeccionesRelacionadas/ContenidosRelacionados/TaxNormativa4_1/GuiaUEMaquinasDir%2006_42_ESP.pdf/. 14 Festo Colombia. Norma Europea EN 1672-2. (2010) [En Línea]: [Citado el: 31 de 08 de 2015.]
http://www.festo.com/cms/es-co_co/17200.htm/.
53
En la implementación de este proyecto, los materiales utilizados para la
automatización del formado del pan, tendrá contacto directo con las materias
primas (harina, levadura, sal, azúcar, manteca y agua) con la que se elabora el
pan.
Como parte de la formación de la masa homogénea de las materias primas, en su
primer etapa (que es la de mezclado), todos los ingredientes deben estar
contenidos en un recipiente mientras se mezclan. En concomitancia con esto, se
tomó en que cuenta que, como según indica la norma:
Durante la producción, para proteger el alimento, los componentes de la máquina
no deben desprender sustancias nocivas, que alteren el sabor o el olor de los
alimentos, bien sea en contacto directo como indirecto.
Para garantizar la seguridad durante la limpieza, los materiales que componen la
máquina no deben reaccionar al producto de limpieza ni a los químicos
antimicrobianos (desinfectantes). Por lo tanto, deben ser resistentes a la corrosión,
estables mecánicamente y diseñados de manera que, la superficie del material no
sufra alteraciones.
Los materiales más recomendables para este tipo de labor son:
• Acero inoxidable austenítico
• Materiales de aluminio
• Materiales sintéticos
• Lubricantes
En las normas 14159 y Docs. 8 y 13 de EHEDG15 especifican los elementos de diseño esenciales que pueden emplearse para la construcción de componentes e instalaciones:
15 Festo Colombia. Norma 14159. (2011). [En Línea]: [Citado el: 31 de 08 de 2015.]
http://www.festo.com/net/SupportPortal/Files/365870/White_Paper_Foodsafety_es.pdf/.
54
Las superficies de las piezas en contacto con alimentos deben ser de gran calidad para reducir la contaminación microbiana. Esto se garantiza, con una profundidad media de la rugosidad Ra comprendida entre 0,4 y 0,8 μm en la zona de contacto de alimentos. En la zona de salpicaduras se utilizan con mucha frecuencia componentes con un valor Ra de ≤ 3,2 μm.
• Piezas de conexión, como tornillos, pernos, remaches y similares, plantean problemas de higiene. Las roscas abiertas son difíciles de limpiar y pueden formar focos de contaminación, por lo que deben cerrarse con tapas y juntas apropiadas.
• Ángulos interiores, esquinas y radios: Los radios y esquinas muy pequeños son zonas muy difíciles de limpiar, por lo tanto, plantean un riesgo para la higiene. El radio mínimo especificado es de 3 mm.
55
6. DISEÑO METODOLOGICO
6.1 LÍNEA DE INVESTIGACIÓN
El presente proyecto, se encuentra encaminado bajo el área de la invención, innovación, desarrollo y transferencia de tecnología, ya que el propósito de este es dar soluciones aplicables a procesos industriales. Teniendo en cuenta que el término “innovación” se aplica a Productos, Procesos y Servicios, sin embargo, este proyecto se enfoca a un cambio de tecnología, ya que proporciona una posibilidad nueva a las panaderías de barrio, a que actualicen su proceso y no haya gastos de materia prima. El área de investigación de este proyecto está enfocada a la actualización industrial de la panificadora El Sol. Ya que el proceso de automatización que se pretende implementar, optimiza su línea de producción en la etapa de formación del pan que equivale al 60% del proceso. Las líneas de investigación contenidas en el proyecto son: diseño de productos Mecatrónicos y proyecto de automatización industrial.
6.2 DESARROLLO DEL PROYECTO
La elaboración del proyecto, en su fase encargada de la automatización para el
formado de materia prima en la producción del pan presenta 2 etapas las cuales
son:
Etapa de contención y dosificación de la materia prima.
Etapa de mezclado y moldeado de la materia prima.
6.2.1 DISEÑO MECÁNICO
Para la dosificación de las materias primas de este proyecto, se utilizó un método
de dosificación dependiendo de las variables, las cuales se escogerán de acuerdo
a la siguiente tabla de comparación:
Tabla 3. Tabla de Dosificación
TIPO DE
DOSIFICACION
UTILIZACION
PRINCIPAL
ELEMENTOS O
COMPONENTES
PRESICION Y
ERROR
LIQUIDOS
AGUA,
GASEOSAS,
LECHE, JUGOS,
VALVULAS,
BOMBAS, BOMBAS
99% - 0.1%
56
ETC SUMERGIBLES
DE BOMBA
GRASAS, CERAS,
MIELES, MUCHA
VISCOSIDAD
PISTONES,
DUCTOS, TUBOS,
BOMBAS DE VACIO
95% - 0.5%
TORNILLO SIN
FIN
HARINAS,
POLVOS,
ALGUNOS
GRANULADOS
TONILLO,
MOTORREDUCTOR,
AGITADOR, ETC
96% - 0.4%
VASOS
TELESCOPICOS
GRANULADOS TAMBOR DE
VASOS,
MOTORREDUCTOR,
AGOTADOR, ETC
96% - 0.4%
PESO
PRODUCTOS
HETEREOGENEOS
(SNACKS, PAPAS
FRITAS,
PATACONES
FRITOS,
TROCITOS,ETC)
CELDAS DE CARGA
99.8% - 0.02%
Fuente: Tomado de Pinto, Durán. DISEÑO, MODELAMIENTO Y SIMULACIÓN DE MÁQUINA DOSIFICADORA DE ALIMENTO GRANULADO PARA ANIMALES. Bogotá: 2006.
Teniendo en cuenta la tabla anterior se ha escogido la dosificación de acuerdo al
tipo de materia prima que se va a dosificar:
1. Para la harina, sal, azúcar y levadura que son materias primas en polvo, se
decidió utilizar un dosificador de tornillo sin fin, debido a que según la tabla
de dosificación, estos son los más utilizados para este tipo de materias. Los
elementos que utiliza son óptimos y su precisión es la necesaria para este
tipo de proceso.
2. Para el agua, se decidió utilizar un dosificador líquido, ya que según la tabla
de dosificación para este tipo de materia son los más utilizados y de mayor
precisión.
3. Para la grasa o margarina, se decidió utilizar un dosificador de Bomba,
debido a que como esta materia tiene una alta viscosidad y según la tabla
57
de dosificación gracias a sus componentes su dosificación y precisión es
más efectiva.
6.2.1.1 Selección del Material de las Tolvas.
De acuerdo a las normas establecidas en el marco legal de este proyecto, el
material en el que se debe realizar esta tolva no debe reaccionar a productos de
limpieza ni a los químicos antimicrobianos (desinfectantes). Por lo tanto, debe ser
resistente a la corrosión, estable mecánicamente y diseñado de manera que la
superficie del material no sufra alteraciones. Debido a esto, los materiales más
recomendables para este tipo de labor son:
• Acero inoxidable austenítico
• Materiales de aluminio
• Materiales sintéticos.
Teniendo en cuenta lo anterior, el material mas apropiado para las tolvas, es acero
inoxidable 304, de acuerdo a la norma este es austenítico, ya que no tiene
ninguna reccion quimica ni fisica con desinfectantes o productos de limpieza. Es
100% inoxidable, lo cual hace que este material sea el mas adecuado para la
manipulacion de las materias primas durante el proceso de produccion del pan.
Teniendo en cuenta que se necesita un tornillo sin fin, para desplazar el material
de los productos secos, se toma como referencia varios tipos de tornillos sin fin.
Se escoge dependiendo del tipo de material a transportar, la función que va a
realizar y el tipo de hélice16.
16INGEMECANICA. Cálculo de Transportadores de tornillo sin fin. Tutorial No 143. Sección 5. (sf) [En Línea]: [Citado el: 10
de 08 de 2015.] http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn143.html#seccion5/
58
Tabla 4. Tipos de Tornillo Sin Fin.
TIPO DE
HÉLICE
TIPO DE
MATERIAL A
TRANSPORTAR
/ APLICACIÓN
FIGURA
TIPO DE
MATERIAL
DEL
TORNILLO
Hélice
continúa,
puede ser de
paso igual al
diámetro.
Tipo de Hélice
Normal para
transporte de
productos sólidos
en tolvas.
Acetal, Teflón
y Acero.
Hélice de gran
paso, de 1,5 a
2 veces el
diámetro.
Su aplicación es
para productos
solidos o granos
ligeros que fluyen
sin resistencia.
Acetal, Nylon,
Teflón y
Acero.
Hélice de
paso
pequeño,
normalmente
la mitad del
diámetro.
Se utiliza en
tornillos Sin Fin
inclinados de 20º -
25º, o cuando que
el producto
permanezca en el
transportador con el
objetivo de enfriarlo
o secarlo.
Teflón y Acero
Hélice de
paso variable.
Utilizado para
compresión de
productos sólidos y
granos, una de sus
aplicaciones es en
el caso de las
prensas de tornillo.
Teflón, Acetal
y Nylon.
59
Fuente: Tomado de INGEMECANICA. Cálculo de Transportadores de tornillo sin fin. Tutorial No 143. Sección 5. (sf) [En Línea] http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn143.html#seccion5/
Tomando como referencia la tabla 4, y teniendo en cuenta la aplicación, el tipo de
hélice, el material del tornillo y el material que va a transportar, se determina que
el tornillo sin fin para transportar las materias primas secas (harina, azúcar, sal y
levadura), es un tornillo sin fin de Hélice normal, que puede estar hecho en Acetal
o Acero.
Sabiendo el tipo de dosificación, el material de las tolvas y el tipo de tornillo sin fin,
se procede a realizar los cálculos de las tolvas o contenedores.
6.2.1.2 HARINA
Para el cálculo del contenedor de la harina, se toma en cuenta el estudio realizado
(ver Anexo B), el cual arroja un resultado, que para un moje de pan, se necesitan
12 libras de harina. Teniendo en cuenta este dato se halla su volumen, pero se
diseña de un volumen mayor (16 libras), para evitar que al momento de dosificar la
harina haya menos contenido en la tolva del necesario.
Hélice de
diámetro
variable.
Se utiliza como
extractor dosificador
de solidos de tolvas.
Teflón, Acetal
y Nylon.
Hélice de
Cinta.
Tipo de hélice
adecuada para
productos que
producen
atascamiento.
Acero.
Hélice
mezcladora,
con dos
Hélices tipo
cinta.
Se utiliza como
equipo mezclador
Teflón y
Acero.
Hélice
mescladora,
con eje
positivo de
paletas.
Se utiliza como
equipo mezclador.
Teflón y
Acero.
60
6.2.1.2.1 Calculo contenedor de la Harina
Para saber el volumen de la tolva se toma como referencia la cantidad de harina
que se va a utilizar y la densidad de la misma17.
𝑚 = 16𝑙𝑏 = 8000𝑔𝑟
𝜌 = 0,60 𝑔𝑟/𝑐𝑚3
Sabiendo 𝑉 = 𝑚/𝜌, entonces:
𝑉 =8000 𝑔𝑟
0,60 𝑔𝑟/𝑐𝑚3= 13333,33 𝑐𝑚3
Para el diseño de la tolva se divide el volumen en dos partes (V1= Volúmen Uno;
V2 = Volúmen Dos):
V1
V2
Donde V1 + V2 = 13333,33 𝑐𝑚3, como en el V1 es donde se va almacenar la
mayor cantidad de harina, este debe ser mayor al de V2, por lo tanto, los autores
de este proyecto, le asignan un valor a V1 = 10000 𝑐𝑚3. Teniendo en cuenta esto
se halla el valor de V2, el cual seria de:
V2 = 3333,33 𝑐𝑚3.
Para V1
Sabiendo que su forma es la de un paralelepipedo recto, se halla el volumen de la
siguiente forma:
17 BLUG. Tabla de Densidades. (2012) [En Línea]: [Citado el: 12 de 09 de 2015.]:http://puertodemamonal.com/cms/wp-
content/uploads/2012/12/Tabla_de_densidades.pdf/.
61
𝑉1 = 𝐿1 ∗ 𝐿2 ∗ 𝐿3 = 10000 𝑐𝑚3.
Se le asignan valores a L3 de 15 cm, debido a que esta es la longitud del tornillo
sin fin, y a L1= 22 cm, para efectos del diseño; como V1 = 10000 𝑐𝑚3, se despeja
L2, dando como resultado que L2 = 30.4 cm, y se obtienen los valores para V1.
Para V2
Sabiendo que es un prisma rectangular, se halla el volumen de la siguiente forma:
𝑉2 =𝐿1 ∗ 𝐻
2∗ 𝐿3 = 3333,33 𝑐𝑚3
Sabiendo que L1 = 22 cm, que L3 = 15cm, que su caida debe ser mayor a 45º
para el producto fluya de una manera adecuada18, y que V2 = 3333,33 𝑐𝑚3 , se
despeja H, dando como resultado que H = 20.20 cm, y asi se obtienen los valores
para el V2.
18 Universidad Nacional de San Agustín. Tolvas. (2015) [En Línea]: [Citado el: 12 de 09 de 2015.]: http://es.slideshare.net/mauricioantonio1291/tolvas
62
6.2.1.2.2 Plano Tolva de Harina.
Para realizar los planos y las vistas reales del sistema de dosificación de la harina (ver ilustración 29), se utiliza CREO PARAMETRICS 2.0, ya que esto es una herramienta óptima, que permite modelar la tolva de harina, teniendo en cuenta los cálculos. El modelo se realiza mediante extrusiones y algunas revoluciones, teniendo en cuenta los ejes y planos que se va a utilizar dentro del programa (ver Anexo D). Ilustración 29. Vista Real Tolva Harina.
Fuente: Realizado por los autores 2016 (Creo Parametric 2.0).
6.2.1.2.3 Sistema de Dosificación de la Harina.
El sistema de dosificación que se escogió fue el de transportador de tornillo sin fin,
porque como se vio en la Tabla 3. Generalmente para este tipo de materia prima
es uno de los más utilizados y efectivo.
63
El tornillo sin fin debe tener una Hélice normal de paso máximo igual a su diámetro
según Tabla 4. Tomando como referencia estos puntos, se selecciona un tornillo
sin fin, con las siguientes características:
15 cm de longitud ya que esta es la medida de la longitud de la tolva.
Paso de 1.5 cm y diámetro de 4.87 cm.
El tornillo esta hecho de Acetal como se referencia en la Tabla 4.
Teniendo en cuenta estas características se diseña la carcasa donde va el tornillo
sin fin.
6.2.1.2.4 Carcasa Harina.
Según el diseño de la tolva, la carcasa tiene forma U, para un mejor
desplazamiento del material. Debe tener una longitud de 15 cm, que es la longitud
del tornillo sin fin, un diámetro de 5 cm, ya que el diámetro del tornillo es 4,87 cm,
para evitar desgaste y estar acoplada en la parte inferior.
La carcasa tiene una boca de carga que en este caso es la misma tolva y una
boca de descarga que está situada al final de esta. Un grupo motriz que es el
encargado de accionar el tornillo mediante un acoplamiento eléctrico, este está
constituido por un motorreductor y la base de fijación. Teniendo en cuenta lo
anterior, se debe seleccionar la velocidad de giro (n) del motorreductor
dependiendo de la clase de material a transportar (ver Tabla 5)19:
Tabla 5. Clases de Material.
Clase de Material Tipo de Material Materia Prima Peso Especifico
Clase I
Polvorientos No
Abrasivo.
Cebada, Trigo,
Malta, Arroz,
Harina de Trigo,
Cal hidratada y
pulverizada.
Entre 0.4 – 0.7
𝑔𝑟 𝑐𝑚3⁄
Clase II
Granos en
pequeños
tamaños No
Alumbre en Polvo,
Granos de Café,
Cacao, Maíz.
Entre 0.6 – 0.8
𝑔𝑟 𝑐𝑚3⁄
19 INGEMECANICA. Cálculo de Transportadores de tornillo sin fin. Tutorial No 143. Sección 5. (sf) [En Línea]: [Citado el: 10
de 08 de 2015.] http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn143.html#seccion5/
64
Abrasivos
Clase III
Materiales Semi-
Abrasivos, de
pequeño tamaño.
Leche en Polvo,
Sal, Almidón,
Azúcar Refinada,
Jabón pulverizado.
Entre 0.6 – 1.2
𝑔𝑟 𝑐𝑚3⁄
Clase IV
Granos en
pequeños
tamaños Semi-
Abrasivos o
Abrasivos.
Harina de Huesos,
Cemento, Arcilla,
Azufre, Arena,
Polvo de Piedra,
Azúcar sin refinar,
Resinas
Sintéticas.
Entre 0.8 – 1.6
𝑔𝑟 𝑐𝑚3⁄
Clase V Troceados o en
polvo, Abrasivos
Ceniza, cuarzo
pulverizado, arena
silícea.
No aconsejados
para utilizar en
tornillos sin fin.
Fuente: Tomado de INGEMECANICA. Cálculo de Transportadores de tornillo sin fin. Tutorial No 143. Sección 5. (sf) [En Línea] http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn143.html#seccion5/
Teniendo en cuenta la clase de material (ver Tabla 5), la velocidad de giro (n) del
Motor suele estar comprendida entre los siguientes rangos:
Para materiales de Clase IV y V (n) ≈ 50 R.P.M.
Para materiales de Clase II y III 50 < (n) < 150 R.P.M.
Para materiales de Clase I 150 < (n) < 300 R.P.M.
6.2.1.2.5 Calculo de Flujo de Material.
Para conocer el flujo de material que proporcionará el dosificador por tornillo sin
fin, se debe tener en cuenta, la clase de materia que es la harina, la cual, debe
tener una velocidad máxima de 300 RPM y la siguiente fórmula20:
𝑸 = 𝑺 × 𝑽 × 𝝆 × 𝒌
20 INGEMECANICA. Cálculo de Transportadores de tornillo sin fin. Tutorial No 143. Sección 5. (sf) [En Línea]: [Citado el: 10
de 08 de 2015.] http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn143.html#seccion5/
65
Dónde:
S= Área de relleno de la carcasa.
V= Velocidad de desplazamiento del Transportador dependiendo de la clase de
material.
𝜌 = Densidad del material.
K = Coeficiente de disminución del flujo del material.
6.2.1.2.5.1 Área de relleno de la carcasa de la Harina (𝒄𝒎𝟐).
𝑆 = 𝜆 𝜋 × 𝐷2
4
Dónde:
D = Diámetro del tornillo, que para el caso de la harina es de 4.87 cm.
λ = Coeficiente de relleno de la sección.
Tabla 6. Coeficiente de Relleno.
Tipo de carga Λ
Pesada y abrasiva 0,125
Pesada poco abrasiva 0,25
Ligera poco abrasiva 0,32
Ligera no abrasiva 0,4 Fuente: Tomado de INGEMECANICA. Cálculo de Transportadores de tornillo sin fin. Tutorial No 143. Sección 5. (sf) [En Línea] http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn143.html#seccion5/.
Teniendo en cuenta la Tabla 6, el coeficiente de relleno de la harina es de 0.4 ya
que esta es ligera y no abrasiva.
Entonces, el área de relleno de la carcasa de la tolva de harina es de:
𝑆 = (0.4)𝜋 × (4.87 𝑐𝑚)2
4= 7.451 𝑐𝑚2
66
6.2.1.2.5.2 Velocidad de Desplazamiento del Transportador (cm/s)21.
𝑉 =𝑡 × (𝑛 𝑥 2𝜋 𝑟𝑎𝑑)
60
Dónde:
t = paso del tornillo, que es de 1,5 cm, ya que este es el paso del tornillo
comercial.
n = Velocidad de giro del tornillo (rpm).
Teniendo en cuenta que, la velocidad máxima de giro del tornillo es de 350
R.P.M., según la clase de material de la harina (ver Tabla 5), que el paso del
tornillo elegido es de 1.5 cm, la velocidad de desplazamiento del tornillo es de:
𝑉 =(1,5 𝑐𝑚) × (300 𝑟. 𝑝. 𝑚 𝑥 2𝜋 𝑟𝑎𝑑)
60= 47,12 𝑐 𝑚 𝑠.⁄
6.2.1.2.5.3 Densidad de la Harina22.
La densidad de la harina que se va a trabajar es de:
𝜌 ℎ𝑎𝑟𝑖𝑛𝑎 = 0,60 𝑔𝑟
𝑐𝑚3
6.2.1.2.5.4 Coeficiente de Disminución del Flujo del Material21.
De acuerdo a la inclinación del transportador este genera un coeficiente que
impide el flujo del material, por esta razón se debe tener en cuenta la siguiente
tabla:
Tabla 7. Coeficiente de Disminución.
Inclinación del canalón 0° 5° 10° 15° 20°
(K) 1 0,9 0,8 0,7 0,6 Fuente: Tomado de INGEMECANICA. Cálculo de Transportadores de tornillo sin fin. Tutorial No 143. Sección 5. (sf) [En Línea] http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn143.html#seccion5/.
Teniendo en cuenta la Tabla 7, el coeficiente de disminución del transportador de
la tolva de harina es de 1.
21 INGEMECANICA. Cálculo de Transportadores de tornillo sin fin. Tutorial No 143. Sección 5. (sf) [En Línea]: [Citado el: 10
de 08 de 2015.] http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn143.html#seccion5/ 22 BLUG. Tabla de Densidades. (2012) [En Línea]: [Citado el: 12 de 09 de 2015.]:http://puertodemamonal.com/cms/wp-
content/uploads/2012/12/Tabla_de_densidades.pdf/.
67
Una vez se obtienen, los datos que se necesitan para el cálculo de flujo de
material, se reemplazan en:
𝑸 = 𝑺 × 𝑽 × 𝝆 × 𝒌
Dónde:
S= 7.451 𝑐𝑚2.
V= 47.12 𝑐 𝑚 𝑠.⁄
𝜌 = 0,60 𝑔𝑟 𝑐𝑚3.⁄
𝑘 = 1,
Reemplazando en la fórmula el flujo de harina es igual a:
𝑸 = 7.451 𝑐𝑚2 × 7.5 𝑐 𝑚 𝑠⁄ × 0,60 𝑔𝑟 𝑐𝑚3.⁄ × 𝟏 = 𝟐𝟏𝟎. 𝟔𝟓 𝑔𝑟 𝑠⁄
6.2.1.2.5.5 Potencia Motor Harina21.
Habiendo obtenido el flujo de harina, se procede a hallar la potencia necesaria que
debe tener el motorreductor. La potencia de un transportador de tornillo sin fin se
compone de la suma de tres componentes principales:
PT= PH + PN+ Pi
Dónde:
PH es la potencia necesaria para el desplazamiento horizontal del material.
PN es la potencia necesaria para el accionamiento del tornillo en vacío.
Pi es la potencia necesaria para el caso de un tornillo sin fin inclinado.
En el caso del dosificador de la harina no hay inclinación por lo tanto solo tenemos
PH y PN.
PH(Kw) = 𝐶𝑜 𝑄 . 𝐿 . 𝐹
367
Dónde:
Q es el flujo de material transportado en T/h.
L es la longitud de la carcasa en metros.
68
F es la fuerza que ejerce en este caso la harina sobre el tornillo sin fin, ya que la
carcasa no está cubierta en Newton.
Co es el coeficiente de resistencia del material transportado. El cual varía según el
tipo de material y que se muestra en la siguiente tabla.
Tabla 8. Coeficiente de Resistencia.
Tipo de Material Valor de Co
Harina, serrín, productos granulosos,
sal común.
1,2
Turba, sosa, polvo de carbón, azúcar
normal.
1,6
Antracita, carbón, sal de roca 2,5
Yeso, arcilla seca, tierra fina, cemento,
cal, arena.
4
Fuente: Tomado de INGEMECANICA. Cálculo de Transportadores de tornillo sin fin. Tutorial No 143. Sección 5. (sf) [En Línea] http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn143.html#seccion5/.
Teniendo en cuenta la tabla 8, el coeficiente de resistencia para la harina, es de
1.2. Se procede a hallar el valor de la Potencia Horizontal, pero primero se debe
pasar el flujo de material a Tonelada por hora y la longitud de la carcasa (15 cm) a
metros.
L= 15 cm = 0,15 metros.
Q= 210.65 𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠
𝑠𝑒𝑔.=
1 𝑇𝑜𝑛𝑒𝑙𝑎𝑑𝑎
1′000.000 𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠=
3600 𝑠𝑒𝑔.
1 ℎ𝑜𝑟𝑎= 0.76 𝑇
ℎ⁄ .
F=𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 ℎ𝑎𝑟𝑖𝑛𝑎 (𝐾𝑔)𝑥 𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑑𝑒 𝐺𝑟𝑎𝑣𝑒𝑑𝑎𝑑 (𝑚 𝑠⁄ ) = 8 𝐾𝑔 𝑥 9.8 𝑚 𝑠⁄ = 78.4 𝑁
PH(Kw) = 1.2 0.76 𝑇
ℎ⁄ . 0.15 𝑚𝑡𝑠 . 78.4 𝑁
367= 0.02922 𝐾𝑤 𝑥 1000 = 29.22 𝑤𝑎𝑡𝑖𝑜𝑠
La potencia de accionamiento del tornillo en vacío PN, se calcula con la siguiente
expresión21:
PN(Kw) =𝐷 . 𝐿
20
69
Dónde:
D es el diámetro de la sección de la carcasa que es 0.05 metros, (ver pág. 61).
L es la longitud de la carcasa en metros que es 0,15 metros, (ver pág. 61).
PN(Kw) =(0.05 𝑚). (0,15 𝑚)
20= 3.75𝑥10−4 𝐾𝑤 𝑥 1000 = 0.375 𝑤𝑎𝑡𝑖𝑜𝑠
Entonces la Potencia total del transportador de la harina es de:
PT= PH(29.22 𝑤𝑎𝑡𝑖𝑜𝑠) + PN(0.375 𝑤𝑎𝑡𝑖𝑜𝑠) = 29.595 𝑤𝑎𝑡𝑖𝑜𝑠
Teniendo en cuenta la potencia encontrada, se halla la corriente para el flujo de
carga, con la siguiente formula23:
𝐼 =𝑊
𝑉
Dónde:
W es la potencia en watts 1= watios = 1 watts.
I es la corriente.
V es el voltaje que se va aplicar en el motor.
Para los motores, se va a utilizar un voltaje de 12 VDC; conociendo esto, se
reemplaza y se halla la corriente para el diseño de la fuente:
𝐼 =29.595 𝑤𝑎𝑡𝑡𝑠
12 𝑉𝐷𝐶= 2.46 𝐴𝑚𝑝𝑒𝑟𝑖𝑜𝑠
Teniendo en cuenta, la potencia encontrada, las RPM y el voltaje del motor de
harina, se busca en el comercio, un motor con estas características.
6.2.1.3 AZÚCAR
Para el cálculo del contenedor del Azúcar, se toma en cuenta el estudio realizado
(ver Anexo B). El cual arroja un resultado, que para un moje de pan, se necesitan
23 García Álvarez. AF. Electrotecnia. Potencia Eléctrica. (2016) [En Línea]: [Citado el: 10 de 08 de 2015.] http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_potencia/ke_potencia_elect_2.htm
70
2,5 libras de Azúcar, teniendo en cuenta este dato se halla su volumen, pero se
diseña de un volumen mayor (6 libras). Para evitar que al momento de dosificar
haya menos contenido en la tolva del necesario.
6.2.1.3.1 Cálculo contenedor del Azúcar
Para saber el volumen de la tolva se toma como referencia la cantidad de Azúcar
que se va a utilizar y la densidad del mismo24.
𝑚 = 6𝑙𝑏 = 3000𝑔𝑟
𝜌 = 0,80 𝑔𝑟/𝑐𝑚3
Sabiendo 𝑉 = 𝑚/𝜌, entonces:
𝑉 =3000 𝑔𝑟
0,80 𝑔𝑟/𝑐𝑚3= 3750 𝑐𝑚3
Para el diseño de la tolva se divide el volumen en dos partes, V1= Volúmen Uno;
V2 = Volúmen Dos:
V1
V2
Donde V1 + V2 = = 3750 𝑐𝑚3, como en el V1 es donde se va almacenar la mayor
cantidad de Azúcar, este debe ser mayor al de V2, por lo tanto, los autores de este
24 BLUG. Tabla de Densidades. (2012) [En Línea]: [Citado el: 12 de 09 de 2015.]:http://puertodemamonal.com/cms/wp-
content/uploads/2012/12/Tabla_de_densidades.pdf/.
71
proyecto le asignan un valor a V1 = 2750 𝑐𝑚3. Teniendo en cuenta esto se halla
el valor de V2, el cual seria de:
V2 = 1000 𝑐𝑚3.
Para V1
Sabiendo que su forma es la de un paralelepipedo recto, se halla el volúmen de la
siguiente forma:
𝑉1 = 𝐿1 ∗ 𝐿2 ∗ 𝐿3 = 2750 𝑐𝑚3.
Se le asignan valores a L3 de 15 cm, debido a que esta es la longitud del tornillo
sin fin, y a L1= 15 cm, para efectos del diseño; como V1 = 2750 𝑐𝑚3. Se despeja
L2, dando como resultado que L2 = 12.22 cm, y se obtienen los valores para V1.
Para V2
Sabiendo que es un prisma rectangular, se halla el volumen de la siguiente forma:
𝑉2 =𝐿1 ∗ 𝐻
2∗ 𝐿3 = 1000 𝑐𝑚3
72
Sabiendo que L1 = 15 cm, que L3 = 15cm, que su caida debe ser mayor a 45º
para el producto fluya de una manera adecuada25, y que V2 = 1000 𝑐𝑚3. Se
despeja H, dando como resultado que H = 20.8 cm, y asi se obtienen los valores
para el V2.
6.2.1.3.2 Planos Tolva de Azúcar.
Para realizar los planos y las vistas reales del sistema de dosificación del azúcar (ver ilustración 30), se utiliza CREO PARAMETRICS 2.0. Ya que esto es una herramienta óptima, que permite modelar la tolva, teniendo en cuenta los cálculos. El modelo se realiza mediante extrusiones y algunas revoluciones, teniendo en cuenta los ejes y planos que se va a utilizar dentro del programa (ver Anexo D). Ilustración 30. Vista Real Tolva de Azúcar.
Fuente: Realizado por los autores 2016 (Creo Parametric 2.0).
25 Universidad Nacional de San Agustín. Tolvas. (2015) [En Línea]: [Citado el: 12 de 09 de 2015.]: http://es.slideshare.net/mauricioantonio1291/tolvas
73
6.2.1.3.3 Sistema de Dosificación del Azúcar.
El sistema de dosificación que se escogió fue el de transportador de tornillo sin fin,
como se vio en la Tabla 3. Generalmente para este tipo de materia prima es uno
de los más utilizados y efectivo.
El tornillo sin fin debe tener una Hélice normal de paso máximo igual a su
diámetro, según Tabla 4. Tomando como referencia estos puntos, se selecciona
un tornillo sin fin comercial, de las siguientes características:
15 cm de longitud, ya que esta es la medida de la longitud de la tolva.
Paso de 1,2 cm y diámetro de 2.5 cm.
El tornillo esta hecho de Acetal como se referencia en la Tabla 4.
Teniendo en cuenta estas características se diseña la carcasa donde va el tornillo
sin fin.
6.2.1.3.4 Carcasa Azúcar26.
Según el diseño de la tolva, la carcasa tiene forma U, para un mejor
desplazamiento del material, debe tener una longitud de 15 cm, que es la longitud
del tornillo sin fin, un diámetro de 3 cm, ya que el diámetro del tornillo es 2,5 cm,
para evitar desgaste y estar acoplada en la parte inferior.
La carcasa tiene una boca de carga que en este caso, es la misma tolva, una boca
de descarga que está situada al final de esta. Un grupo motriz, que es el
encargado de accionar el tornillo mediante un acoplamiento eléctrico, este, está
constituido por un motorreductor y la base de fijación. Teniendo en cuenta lo
anterior, se debe seleccionar la velocidad de giro (n) del motorreductor
dependiendo de la clase de material a transportar (ver Tabla 5)26: Teniendo en
cuenta la Tabla 5, la velocidad de giro (n) del tornillo del Azúcar, suele estar
comprendida entre los siguientes rangos:
Para materiales de Clase II y III 50 < (n) < 150 R.P.M.
6.2.1.3.5 Cálculo de Flujo de Material.
Para conocer el flujo de material que proporcionara el dosificador por tornillo sin
26 INGEMECANICA. Cálculo de Transportadores de tornillo sin fin. Tutorial No 143. Sección 5. (sf) [En Línea]: [Citado el: 10
de 08 de 2015.] http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn143.html#seccion5/
74
Fin, se toma en cuenta, la clase de material que es el azúcar, el cual, debe tener
una velocidad máxima de 150 RPM, y la siguiente formula26:
𝑸 = 𝑺 × 𝑽 × 𝝆 × 𝒌
Dónde:
S= Área de relleno de la carcasa.
V= Velocidad de desplazamiento del Transportador dependiendo de la clase de
material.
𝜌 = Densidad del material.
K = Coeficiente de disminución del flujo del material.
6.2.1.3.5.1 Área de relleno de la carcasa de Azúcar (𝒄𝒎𝟐)26.
𝑆 = 𝜆 𝜋 × 𝐷2
4
Dónde:
D = Diámetro del tornillo, que para el caso del azúcar es de 2,5 cm.
λ = Coeficiente de relleno de la sección.
El coeficiente de relleno del Azúcar (ver Tabla 6.), es de 0.32 ya que esta es
refina, ligera y poco abrasiva. Teniendo en cuenta esto, el área de relleno de la
carcasa de la tolva de Azúcar es de:
𝑆 = (0.32)𝜋 × (2.5𝑐𝑚)2
4= 1.571 𝑐𝑚2
6.2.1.3.5.2 Velocidad de Desplazamiento del Transportador (cm/s)26.
𝑉 =𝑡 × (𝑛 𝑥 2𝜋 𝑟𝑎𝑑)
60
Dónde:
t = paso del tornillo, que es de 1,2 cm, ya que este es el paso del tornillo
comercial.
75
n = Velocidad de giro del tornillo.
Teniendo en cuenta que, la velocidad máxima de giro del tornillo es de 150
R.P.M., según la clase de material del azúcar (ver Tabla 5). El paso del tornillo
elegido es de 1,2 cm la velocidad de desplazamiento del tornillo es de:
𝑉 =(1.2 𝑐𝑚) × (150 𝑟. 𝑝. 𝑚 𝑥 2𝜋 𝑟𝑎𝑑)
60= 18.8 𝑐 𝑚 𝑠.⁄
6.2.1.3.5.3 Densidad del Azúcar27.
La densidad del Azúcar que se va a trabajar es de:
𝜌 𝑎𝑧ú𝑐𝑎𝑟 = 0,80 𝑔𝑟/𝑐𝑚3
6.2.1.3.5.4 Coeficiente de Disminución del Flujo del Material28.
Teniendo en cuenta la Tabla 7, (ver Tabla 7), el coeficiente de disminución del
transportador de la tolva del Azúcar es de 1, ya que esta no va a tener ninguna
inclinación.
Una vez se obtienen, los datos necesarios para el cálculo de flujo de material, se
reemplazan en:
𝑸 = 𝑺 × 𝑽 × 𝝆 × 𝒌
Dónde:
S= 1.571 𝑐𝑚2.
V= 18.8 𝑐 𝑚 𝑠.⁄
𝜌 = 0,80 𝑔𝑟 𝑐𝑚3.⁄
𝑘 = 1
Entonces reemplazando en la fórmula, el flujo de azúcar, es igual a:
𝑸 = 1.571 𝑐𝑚2 × 18,8 𝑐 𝑚 𝑠⁄ × 0,80 𝑔𝑟 𝑐𝑚3.⁄ × 𝟏 = 𝟐𝟑. 𝟔𝟐 𝑔𝑟 𝑠⁄
27 BLUG. Tabla de Densidades. (2012) [En Línea]: [Citado el: 12 de 09 de 2015.]:http://puertodemamonal.com/cms/wp-
content/uploads/2012/12/Tabla_de_densidades.pdf/. 28 INGEMECANICA. Cálculo de Transportadores de tornillo sin fin. Tutorial No 143. Sección 5. (sf) [En Línea]: [Citado el: 10
de 08 de 2015.] http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn143.html#seccion5/
76
6.2.1.3.5.5 Potencia Motor Azúcar28.
Habiendo obtenido el flujo de Azúcar, se procede a hallar la potencia necesaria,
que debe tener el motorreductor. La potencia de un transportador de tornillo sin fin
se compone de la suma de tres componentes principales:
PT= PH + PN+ Pi
Dónde:
PH es la potencia necesaria para el desplazamiento horizontal del material.
PN es la potencia necesaria para el accionamiento del tornillo en vacío.
Pi es la potencia necesaria para el caso de un tornillo sin fin inclinado.
En el caso del dosificador del Azúcar, no hay inclinación por lo tanto solo se tiene
PH y PN.
PH(Kw) = 𝐶𝑜 𝑄 . 𝐿 . 𝐹
367
Dónde:
Q es el flujo de material transportado en T/h.
L es la longitud de la carcasa en metros.
F es la fuerza que ejerce en este caso, el Azúcar sobre el tornillo sin fin, ya que la
carcasa no está cubierta en Newton.
Co es el coeficiente de resistencia del material transportado. El cual varía según el
tipo de material y que se muestra en la Tabla 8.
Teniendo en cuenta la Tabla 8 (ver Tabla 8), se selecciona un coeficiente de
resistencia para el Azúcar de 1.6, se haya el valor de la Potencia Horizontal.
Primero se debe pasar el flujo de material a Tonelada por hora y la longitud de la
carcasa a metros.
L= 15 cm = 0,15 metros.
Q= 23.63 𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠
𝑠𝑒𝑔.=
1 𝑇𝑜𝑛𝑒𝑙𝑎𝑑𝑎
1′000.000 𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠=
3600 𝑠𝑒𝑔.
1 ℎ𝑜𝑟𝑎= 0.085 𝑇
ℎ⁄ .
F=𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝐴𝑧ú𝑐𝑎𝑟 (𝐾𝑔)𝑥 𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑑𝑒 𝐺𝑟𝑎𝑣𝑒𝑑𝑎𝑑 (𝑚 𝑠⁄ ) = 3 𝐾𝑔 𝑥 9.8 𝑚 𝑠⁄ = 29.4 𝑁
77
PH(Kw) = 1.6 0.085 𝑇
ℎ⁄ . 0.15 𝑚𝑡𝑠 . 29.4 𝑁
367= 1.63𝑥10−3𝐾𝑤 𝑥 1000 = 1.63 𝑤𝑎𝑡𝑖𝑜𝑠
Para la potencia de accionamiento del tornillo en vacío PN, se calcula con siguiente
expresión:
PN(Kw) =𝐷 . 𝐿
20
Dónde:
D es el diámetro de la sección de la carcasa que es 0.03 metros (ver Pág. 71).
L es la longitud de la carcasa en metros que es 0,15 metros (ver Pág. 71).
PN(Kw) =(0.03 𝑚). (0,15 𝑚)
20= 2.25𝑥10−4 𝐾𝑤 𝑥 1000 = 0.225 𝑤𝑎𝑡𝑖𝑜𝑠
Entonces la Potencia total del transportador del azúcar es de:
PT= PH(1.63 𝑤𝑎𝑡𝑖𝑜𝑠) + PN(0.225 𝑤𝑎𝑡𝑖𝑜𝑠) = 1.855 𝑤𝑎𝑡𝑖𝑜𝑠.
Teniendo en cuenta la potencia encontrada, se halla la corriente para el flujo de
carga, con la siguiente formula29:
𝐼 =𝑊
𝑉
Dónde:
W es la potencia en watts 1= watios = 1 watts.
I es la corriente.
V es el voltaje que se va aplicar en el motor.
Para los motores, se va a utilizar un voltaje de 12 VDC; conociendo esto, se
reemplaza y se halla la corriente, para el diseño de la fuente de alimentación:
𝐼 =1,855 𝑤𝑎𝑡𝑡𝑠
12 𝑉𝐷𝐶= 0.154 𝐴𝑚𝑝𝑒𝑟𝑖𝑜𝑠
29 García Álvarez. AF. Electrotecnia. Potencia Eléctrica. (2016) [En Línea]: [Citado el: 10 de 08 de 2015.]
http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_potencia/ke_potencia_elect_2.htm
78
Teniendo en cuenta, la potencia, las RPM y el voltaje del motor de Azúcar, se
busca en el comercio, un motor con estas características.
6.2.1.4 SAL
Para el cálculo del contenedor de la Sal, se toma en cuenta el estudio realizado
(ver Anexo B). Arroja un resultado, que para un moje de pan, se necesitan 0.25
libras de sal. Teniendo en cuenta este dato se halla su volumen, pero se diseña
de un volumen mayor (2 libras), para evitar que al momento de dosificar haya
menos contenido en la tolva del necesario.
6.2.1.4.1 Calculo contenedor de la Sal.
Para saber el volumen de la tolva se toma como referencia la cantidad de Sal que
se va a utilizar y la densidad de la misma30.
𝑚 = 2𝑙𝑏 = 1000𝑔𝑟
𝜌 = 0,78 𝑔𝑟/𝑐𝑚3
Sabiendo 𝑉 = 𝑚/𝜌, entonces:
𝑉 =1000 𝑔𝑟
0,78 𝑔𝑟/𝑐𝑚3= 1282,05 𝑐𝑚3
Para el diseño de la tolva se divide el volumen en dos partes V1= Volúmen Uno;
V2 = Volúmen Dos:
V1
V2
30 BLUG. Tabla de Densidades. (2012) [En Línea]: [Citado el: 12 de 09 de 2015.]:http://puertodemamonal.com/cms/wp-
content/uploads/2012/12/Tabla_de_densidades.pdf/.
79
Donde V1 + V2 = = 1282,05 𝑐𝑚3, como en el V1, es donde se va almacenar la
mayor cantidad de Sal, este debe ser mayor al de V2, por lo tanto, los autores de
este proyecto le asignan un valor a V1 = 900 𝑐𝑚3. Teniendo en cuenta esto se
halla el valor de V2, el cual seria de:
V2 = 382.05 𝑐𝑚3.
Para V1
Sabiendo que su forma es la de un paralelepipedo recto, se halla el volúmen de la
siguiente forma:
𝑉1 = 𝐿1 ∗ 𝐿2 ∗ 𝐿3 = 900 𝑐𝑚3.
Se le asignan valores a L3 de 15 cm, debido a que esta es la longitud del tornillo
sin fin, y a L1= 8 cm, para efectos del diseño; como V1 = 900 𝑐𝑚3, se despeja L2,
dando como resultado que L2 = 7.5 cm, y se obtienen los valores para V1.
Para V2
Sabiendo que es un prisma rectangular, se halla el volumen de la siguiente forma:
80
𝑉2 =𝐿1 ∗ 𝐻
2∗ 𝐿3 = 382.05 𝑐𝑚3
Sabiendo que L1 = 8 cm, que L3 = 15cm, que su caida debe ser mayor a 45º para
el producto fluya de una manera adecuada31, y que V2 = 382.05 𝑐𝑚3 , se despeja
H, dando como resultado que H = 5.417 cm. Se obtienen todos los valores para
el V2.
6.2.1.4.2 Planos Tolva de la Sal.
Para realizar los planos y las vistas reales del sistema de dosificación de la sal (ver ilustración 31), se utiliza CREO PARAMETRICS 2.0, ya que esto es una herramienta óptima, que permite modelar la tolva, teniendo en cuenta los cálculos. El modelo se realiza mediante extrusiones y algunas revoluciones, teniendo en cuenta los ejes y planos que se va a utilizar dentro del programa (ver Anexo D). Ilustración 31. Vista Real Tolva de la Sal.
Fuente: Realizado por los autores 2016 (Creo Parametric 2.0).
31 Universidad Nacional de San Agustín. Tolvas. (2015) [En Línea]: [Citado el: 12 de 09 de 2015.]: http://es.slideshare.net/mauricioantonio1291/tolvas
81
6.2.1.4.3 Sistema de Dosificación de la Sal.
El sistema de dosificación que se escogió fue el de transportador de tornillo sin fin,
como se vio en la Tabla 3. Generalmente para este tipo de materia prima es uno
de los más utilizados y efectivo.
El tornillo sin fin debe tener una Hélice normal de paso máximo igual a su
diámetro, según Tabla 4. Tomando como referencia estos puntos, se selecciona
un tornillo sin fin comercial, de las siguientes características:
15 cm de longitud, ya que esta es la medida de la longitud de la tolva.
Paso de 1,2 cm y diámetro de 2.5 cm.
El tornillo esta hecho de Acetal como se referencia en la Tabla 4.
Teniendo en cuenta estas características se diseña la carcasa donde va el tornillo
sin fin.
6.2.1.4.4 Carcasa Sal.
Según el diseño de la tolva, la carcasa tiene forma U, para un mejor
desplazamiento del material, debe tener una longitud de 15 cm, que es la longitud
del tornillo sin fin, un diámetro de 3 cm, ya que el diámetro del tornillo es 2,5 cm.
Para evitar desgaste y estar acoplada en la parte inferior.
La carcasa tiene una boca de carga que en este caso, es la misma tolva, una boca
de descarga que está situada al final de esta, un grupo motriz, que es el
encargado de accionar el tornillo mediante un acoplamiento eléctrico, este, está
constituido por un motorreductor y la base de fijación. Teniendo en cuenta lo
anterior, se debe seleccionar la velocidad de giro (n) del motorreductor
dependiendo de la clase de material a transportar (ver Tabla 5)32: Teniendo en
cuenta la Tabla 5, la velocidad de giro (n) del tornillo de la sal, suele estar
comprendida entre los siguientes rangos:
Para materiales de Clase II y III 50 < (n) < 150 R.P.M.
6.2.1.4.5 Calculo de Flujo de Material.
Para conocer el flujo de material que proporcionara el dosificador por tornillo sin
fin, se toma en cuenta, la clase de material que es el azúcar, el cual, debe tener
32 INGEMECANICA. Cálculo de Transportadores de tornillo sin fin. Tutorial No 143. Sección 5. (sf) [En Línea]: [Citado el: 10
de 08 de 2015.] http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn143.html#seccion5/
82
una velocidad máxima de 150 RPM, y la siguiente formula32:
𝑸 = 𝑺 × 𝑽 × 𝝆 × 𝒌
Dónde:
S= Área de relleno de la carcasa.
V= Velocidad de desplazamiento del Transportador dependiendo de la clase de
material.
𝜌 = Densidad del material.
K = Coeficiente de disminución del flujo del material.
6.2.1.4.5.1 Área de relleno de la carcasa de Sal (𝒄𝒎𝟐).
𝑆 = 𝜆 𝜋 × 𝐷2
4
Dónde:
D = Diámetro del tornillo, que para el caso de la sal es 2,5 cm.
λ = Coeficiente de relleno de la sección.
El coeficiente de relleno del Sal (ver Tabla 6.), es de 0.32 ya que esta es, ligera y
poco abrasiva. Teniendo en cuenta esto, el área de relleno de la carcasa de la
tolva de Sal es de:
𝑆 = (0.32)𝜋 × (2.5𝑐𝑚)2
4= 1.571 𝑐𝑚2
6.2.1.4.5.2 Velocidad de Desplazamiento del Transportador (cm/s).
𝑉 =𝑡 × (𝑛 𝑥 2𝜋 𝑟𝑎𝑑)
60
Dónde:
t = paso del tornillo, que es de 1,2 cm, ya que este es el paso del tornillo
comercial.
83
n = Velocidad de giro del tornillo.
Teniendo en cuenta que, la velocidad máxima de giro del tornillo es de 150
R.P.M., según la clase de material de la sal (ver Tabla 5), que el paso del tornillo
elegido es de 1,2 cm, la velocidad de desplazamiento del tornillo es de:
𝑉 =(1.2 𝑐𝑚) × (150 𝑟. 𝑝. 𝑚 𝑥 2𝜋 𝑟𝑎𝑑)
60= 18.8 𝑐 𝑚 𝑠.⁄
6.2.1.4.5.3 Densidad de la Sal33.
La densidad de la Sal que se va a trabajar es de:
𝜌 𝑠𝑎𝑙 = 0,78 𝑔𝑟/𝑐𝑚3
6.2.1.4.5.4 Coeficiente de Disminución del Flujo del Material.
Teniendo en cuenta la Tabla 7, (ver Tabla 7), el coeficiente de disminución del
transportador de la tolva de la Sal es de 1, ya que esta no va a tener ninguna
inclinación.
Una vez se obtienen, los datos necesarios para el cálculo de flujo de material, se
reemplazan en la siguiente expresión34:
𝑸 = 𝑺 × 𝑽 × 𝝆 × 𝒌
Dónde:
S= 1.571 𝑐𝑚2.
V= 18.8 𝑐 𝑚 𝑠.⁄
𝜌 = 0,78 𝑔𝑟 𝑐𝑚3.⁄
𝑘 = 1
Entonces reemplazando en la fórmula, el flujo de la sal es igual a:
𝑸 = 1.571 𝑐𝑚2 × 18.8 𝑐 𝑚 𝑠⁄ × 0,78 𝑔𝑟 𝑐𝑚3.⁄ × 𝟏 = 𝟐𝟑. 𝟎𝟒 𝑔𝑟 𝑠⁄
33 BLUG. Tabla de Densidades. (2012) [En Línea]: [Citado el: 12 de 09 de 2015.]:http://puertodemamonal.com/cms/wp-
content/uploads/2012/12/Tabla_de_densidades.pdf/. 34 INGEMECANICA. Cálculo de Transportadores de tornillo sin fin. Tutorial No 143. Sección 5. (sf) [En Línea]: [Citado el: 10
de 08 de 2015.] http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn143.html#seccion5/
84
6.2.1.4.5.5 Potencia Motor Sal.
Habiendo obtenido el flujo de Sal, se procede a hallar la potencia necesaria que
debe tener el motorreductor. La potencia de un transportador de tornillo sin fin se
compone de la suma de tres componentes principales35:
PT= PH + PN+ Pi
Dónde:
PH es la potencia necesaria para el desplazamiento horizontal del material.
PN es la potencia necesaria para el accionamiento del tornillo en vacío.
Pi es la potencia necesaria para el caso de un tornillo sin fin inclinado.
En el caso del dosificador de la Sal, no hay inclinación, por lo tanto, solo tenemos
PH y PN.
PH(Kw) = 𝐶𝑜 𝑄 . 𝐿 . 𝐹
367
Dónde:
Q es el flujo de material transportado en T/h.
L es la longitud de la carcasa en metros.
F es la fuerza que ejerce en este caso la Sal sobre el tornillo sin fin, ya que la
carcasa no está cubierta en Newton.
Co es el coeficiente de resistencia del material transportado. El cual varía según el
tipo de material y que se muestra en la Tabla 8.
Teniendo en cuenta la Tabla 8 (ver Tabla 8), se selecciona un coeficiente de
resistencia para la Sal de 1.2, se haya el valor de la Potencia Horizontal, primero
se debe pasar el flujo de material a Tonelada por hora y la longitud de la carcasa a
metros.
L= 15 cm = 0,15 metros.
Q= 23.04 𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠
𝑠𝑒𝑔.=
1 𝑇𝑜𝑛𝑒𝑙𝑎𝑑𝑎
1′000.000 𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠=
3600 𝑠𝑒𝑔.
1 ℎ𝑜𝑟𝑎= 0.083 𝑇
ℎ⁄ .
35 INGEMECANICA. Cálculo de Transportadores de tornillo sin fin. Tutorial No 143. Sección 5. (sf) [En Línea]: [Citado el: 10
de 08 de 2015.] http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn143.html#seccion5/
85
F=𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝐴𝑧ú𝑐𝑎𝑟 (𝐾𝑔)𝑥 𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑑𝑒 𝐺𝑟𝑎𝑣𝑒𝑑𝑎𝑑 (𝑚 𝑠⁄ ) = 1 𝐾𝑔 𝑥 9.8 𝑚 𝑠⁄ = 9.8 𝑁
PH(Kw) = 1.2 0.083 𝑇
ℎ⁄ . 0.15 𝑚𝑡𝑠 . 9.8 𝑁
367= 3.98𝑥10−4𝐾𝑤 𝑥 1000 = 0.4 𝑤𝑎𝑡𝑖𝑜𝑠
Para la potencia de accionamiento del tornillo en vacío PN, se calcula con siguiente
expresión:
PN(Kw) =𝐷 . 𝐿
20
Dónde:
D es el diámetro de la sección de la carcasa que es 0.03 metros (ver Pág. 79).
L es la longitud de la carcasa en metros que es 0,15 metros (ver Pág. 79).
F es la fuerza que ejerce en este caso de la Sal sobre el tornillo sin fin, ya que la
carcasa no está cubierta que es de 9.8 N.
PN(Kw) =(0.03 𝑚). (0,15 𝑚)
20= 2.25𝑥10−4 𝐾𝑤 𝑥 1000 = 0.225 𝑤𝑎𝑡𝑖𝑜𝑠
Entonces la Potencia total del transportador de la Sal es de:
PT= PH(0.4 𝑤𝑎𝑡𝑖𝑜𝑠) + PN(0.225 𝑤𝑎𝑡𝑖𝑜𝑠) = 0.625 𝑤𝑎𝑡𝑖𝑜𝑠.
Teniendo en cuenta la potencia encontrada, se halla la corriente para el flujo de
carga, con la siguiente formula36:
𝐼 =𝑊
𝑉
Dónde:
W es la potencia en watts 1= watios = 1 watts.
I es la corriente.
V es el voltaje que se va aplicar en el motor.
Para los motores, se va a utilizar un voltaje de 12 VDC; conociendo esto, se
reemplaza y se halla la corriente, para el diseño de la fuente de alimentación:
36 García Álvarez. AF. Electrotecnia. Potencia Eléctrica. (2016) [En Línea]: [Citado el: 10 de 08 de 2015.]
http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_potencia/ke_potencia_elect_2.htm
86
𝐼 =0,625 𝑤𝑎𝑡𝑡𝑠
12 𝑉𝐷𝐶= 0.054 𝐴𝑚𝑝𝑒𝑟𝑖𝑜𝑠
Teniendo en cuenta, la potencia, las RPM y el voltaje del motor de la Sal, se busca
en el comercio, un motor con estas características.
6.2.1.5 LEVADURA
Para el contenedor de la levadura, se toma en cuenta el estudio realizado (Ver
Anexo B), el cual arroja un resultado que para un moje de pan se necesitan 0.5
libras de levadura fresca. Teniendo en cuenta que la levadura que se va utilizar es
instantánea (en polvo), la cual posee un volumen mucho menor a la levadura
fresca, su consumo también disminuye y va hacer de 0.25 libras. Por esta razón
se decide que los cálculos del contenedor, tornillo y motor, son iguales a los que
se utilizaron en la Sal, por lo tanto tienen el mismo volumen, tornillo y motor.
6.2.1.6 GRASA O MARGARINA.
Para el cálculo del contenedor de la grasa se toma en cuenta el estudio realizado
(Ver Anexo B), el cual arroja un resultado que para un moje de pan, se necesitan
2,5 libras de grasa. Teniendo en cuenta este dato se halla su volumen.
6.2.1.6.1 Calculo contenedor de la Grasa.
Tomando como referencia la Tabla 3 (ver Tabla 3), debido a la viscosidad que
tiene la grasa, lo más adecuado es utilizar un dosificador de bomba. Como se
observa en la tabla 3, estos tipos de dosificadores emplean, compresores,
cilindros, bombas y pistones ya sean hidráulicos o neumáticos, y su instalación es
altamente costosa y voluminosa.
Teniendo en cuenta estos elementos, se emplea un pistón o embolo mecánico, el
cual, se trasladara, por medio de una guía para que extraiga la grasa de manera
constante y sin desperdicio. Para saber el volumen de la camisa donde entra el
embolo se toma como referencia la cantidad de grasa que se va a utilizar y la
densidad de la misma37.
𝑚 = 2, 5 𝑙𝑏 = 1250𝑔𝑟
𝜌 = 0,911 𝑔𝑟/𝑐𝑚3
Sabiendo que; 𝑉 = 𝑚/𝜌, entonces:
37 CLUBENSAYOS. Mantequilla y Margarina. (2012). [En Línea]: [Citado el: 18 de 10 de 2015.]
https://www.clubensayos.com/Ciencia/Mantequilla-Y-Margarina/336666.html
87
𝑉 =1250 𝑔𝑟
0,911 𝑔𝑟/𝑐𝑚3= 1372,12 𝑐𝑚3
Teniendo en cuenta este volumen, y que la forma del dosificador debe ser
cilíndrica, para que se deslice el émbolo, se selecciona un tubo de 3 pulgadas de
diámetro interno (7.62 cm). Ya que este diámetro es uno de los más comerciales
en el mercado para acero 304, se puede adaptar el émbolo, de tal forma que
quede preciso.
Sabiendo que el volumen de un cilindro es:
𝑉𝑐 = 𝜋𝑥𝑟2𝑥 ℎ
Dónde:
R es el radio del cilindro.
H es la altura del cilindro.
Conociendo que el volumen debe ser de 1372,12 𝑐𝑚3, y que el radio del tubo en
acero es 3,81 cm, se procede a hallar su altura.
ℎ =𝑉𝑐
𝜋𝑥(3.81)2=
1372,12 𝑐𝑚3
45.60 𝑐𝑚2= 30.1 𝑐𝑚
Teniendo en cuenta las medidas del cilindro, la densidad de la grasa y que este
debe, acoplarse a la tolva contenedora de grasa. Se realizan los cálculos, para un
volumen de 9 libras, debido a que, las 2,5 libras de grasa ocupan solo el volumen
del cilindro.
𝑚 = 9 𝑙𝑏 = 4500𝑔𝑟
𝜌 = 0,911 𝑔𝑟/𝑐𝑚3
Sabiendo 𝑉 = 𝑚/𝜌, entonces:
𝑉 =4500 𝑔𝑟
0,911 𝑔𝑟/𝑐𝑚3= 4939,6 𝑐𝑚3
Para el diseño de la tolva se divide el volumen en dos partes, V1= Volúmen Uno;
V2 = Volúmen Dos:
88
V1
V2
Donde V1 + V2 =4939,6 𝑐𝑚3, como en el V1, es donde se va almacenar la mayor
cantidad de Grasa, este debe ser mayor al de V2, por lo tanto, los autores de este
proyecto le asignan un valor a V1 = 3500 𝑐𝑚3. Teniendo en cuenta esto se halla
el valor de V2, el cual seria de:
V2 = 1439.6 𝑐𝑚3
Para V1
Sabiendo que su forma es la de un paralelepipedo recto, se halla el volúmen de la
siguiente forma:
𝑉1 = 𝐿1 ∗ 𝐿2 ∗ 𝐿3 = 3500 𝑐𝑚3.
Se le asigna a L3 el valor de 30.1 cm, que es la longitud del cilindro, y a L1 = 15
cm para efectos del diseño, como V1= 3500 𝑐𝑚3, se despeja L2 y asi da como
resultado que L2 = 7.8 cm, y se obtienen todos los valores para el V1.
Para V2
89
Sabiendo que es un prisma rectangular, se halla el volumen de la siguiente forma:
𝑉2 =𝐿1 ∗ 𝐻
2∗ 𝐿3 = 1439.6 𝑐𝑚3
Sabiendo que L1 = 15cm, que L3 = 30.1 cm, que su caida debe ser mayor a 45º
para el producto fluya de una manera adecuada38, y que V2 = 1439.6 𝑐𝑚3 , se
despeja H, dando como resultado que H = 6,4 cm, y asi se obtienen todos los
valores para el V2.
6.2.1.6.1 Planos Tolva de la Grasa.
Para realizar los planos y las vistas reales del sistema de dosificación de la Grasa (ver ilustración 32), se utiliza CREO PARAMETRICS 2.0, ya que esto es una herramienta óptima, que permite modelar la tolva, teniendo en cuenta los cálculos. El modelo se realiza mediante extrusiones y algunas revoluciones, teniendo en cuenta los ejes y planos que se va a utilizar dentro del programa (ver Anexo D).
38 Universidad Nacional de San Agustín. Tolvas. (2015) [En Línea]: [Citado el: 12 de 09 de 2015.]: http://es.slideshare.net/mauricioantonio1291/tolvas
90
Ilustración 32. Vista Real Tolva de la Grasa.
Fuente: Realizado por los autores 2016 (Creo Parametric 2.0).
6.2.1.6.2 Diseño del Émbolo.
Para el diseño del émbolo o pistón, se debe tener en cuenta el diámetro del
cilindro de la grasa el cual es de 7.62 cm, para que este, tenga la tolerancia
adecuada y colocarle empaques, evitando fugas y que el deslizamiento dentro del
sistema de dosificación sea preciso.
Diámetro Nominal (DN)= 76.2 m.m.
Diámetro Máximo (DM)= 76,23 m.m.
Diámetro Mínimo (Dm)= 76,21 m.m.
Tolerancia = DM – Dm = 76,23 m.m. - 76,21 mm = 0.02 m.m.
91
Teniendo en cuenta esta tolerancia39, el émbolo, resulta tener una tolerancia de 76
K 2.
Luego de tener la tolerancia y sabiendo el diámetro del émbolo, se diseña en el
programa Creo 2.0. Como este va a sellar el cilindro en el momento que este
dosificando, debe tener un recubrimiento en acero para que expulse la margarina
de forma constante, como se muestra en la ilustración 33.
Ilustración 33 Embolo de la Grasa
Fuente: Realizado por los autores 2016 (Creo Parametric 2.0).
Para la traslación del embolo se diseña una guía por medio de un tornillo, el cual,
estará enroscado en la parte final del émbolo, como se observa en la ilustración
33. Sabiendo la longitud del cilindro es de 30.1 cm, se diseña de la misma longitud
la guía y se acopla un motorreductor, para que este mueva el émbolo por medio
de un inversor de giro y finales de carrera. 39 Poveda. Tolerancias de Fabricación. Lecturas Complementarias. (sf) [En Línea]: [Citado el: 20 de 10 de 2015.]:
http://ocw.upm.es/expresion-grafica-en-la-ingenieria/ingenieria-grafica-metodologias-de-diseno-para-proyectos/Teoria/LECTURA_COMPLEMENTARIA/TOLERANCIAS/tolerancias.pdf
92
Ilustración 34. Guía de la Grasa.
Fuente: Realizado por los autores 2016 (Creo Parametric 2.0).
Ilustración 35. Dosificador de la Grasa.
Fuente: Realizado por los autores 2016 (Creo Parametric 2.0).
93
6.2.1.6.3 Calculo de la Potencia del Motor Grasa.
Conociendo, que se necesita dosificar la margarina un tiempo máximo de 5
minutos, y teniendo el volumen del cilindro, se halla, el caudal de la dosificadora
de la siguiente forma:
𝑉𝑐 = 1372,12 𝑐𝑚3
5 𝑚𝑖𝑛. = 300 𝑠𝑒𝑔.
𝑄 =1372,12 𝑐𝑚3
300 𝑠𝑒𝑔.= 4,57 𝑐𝑚3
𝑠𝑒𝑔⁄
Este es el caudal que debe tener la dosificadora, para que el émbolo dosifique las
2,5 libras en 5 minutos, debido a que, la margarina es un fluido viscoso, es
necesario hallar la resistencia dentro del cilindro, dependiendo de su coeficiente
de viscosidad, la longitud del tubo y el radio del cilindro. Teniendo en cuenta, que
la viscosidad de la margarina es de (0,15 𝑃𝑎. 𝑠𝑒𝑔)40, se procede a hallar la
resistencia de la grasa, teniendo en cuenta, que la dosificadora de la margarina,
tendría dos resistencias, ya que posee dos tubos.
Ilustración 36.Tubos Dosificadora de la Grasa.
Fuente: Realizado por los autores 2016 (Paint 2013).
Como se puede apreciar en el ilustración 36, la dosificadora posee dos
resistencias R1 y R2. R2 es la resistencia del fluido en el tubo de 315 mm (31,5
40 Unilever PLC. Composición grasa de margarina. España. (2010) [En Línea]: [Citado el: 8 de 11 de 2015.]: http://www.espatentes.com/pdf/2021030_b3.pdf
94
centímetros) y R1 es la resistencia del fluido en el tubo de 20 mm (2 centímetros),
la suma de R1 Y R2 es RT, que es la resistencia total del fluido.41
𝑅𝑇 = 𝑅1 + 𝑅2
Teniendo en cuenta lo anterior, se debe aplicar la siguiente fórmula de resistencia
de un fluido.41
𝑅 =8. 𝜇. 𝐿
𝜋. 𝑟4
Dónde:
𝜇 Es el coeficiente de viscosidad de la grasa (0,15 𝑃𝑎. 𝑠𝑒𝑔).
L Es la longitud de la sección de cada tubo (centímetros).
𝑟 Es el radio de la sección de cada tubo (centímetros).
Conociendo esto se procede a hallar las resistencias R1, R2 y la RT.
𝑅1 =8. (0,15 𝑃𝑎. 𝑠𝑒𝑔)(30.1 𝑐𝑚)
𝜋. (3.81 𝑐𝑚)4 = 0.054
𝑃𝑎 . 𝑠𝑒𝑔
𝑐𝑚3
𝑅2 =8. (0,15 𝑃𝑎. 𝑠𝑒𝑔)(2 𝑐𝑚)
𝜋. (1.5 𝑐𝑚)4 = 0,150902
𝑃𝑎 . 𝑠𝑒𝑔
𝑐𝑚3
𝑅𝑇 = 0.054 𝑃𝑎 . 𝑠𝑒𝑔
𝑐𝑚3+ 0,150902
𝑃𝑎 . 𝑠𝑒𝑔
𝑐𝑚3= 0,205
𝑃𝑎 . 𝑠𝑒𝑔
𝑐𝑚3
Tomando la ley de Poiseuille y como el caudal deseado es de 4,57 𝑐𝑚3
𝑠𝑒𝑔⁄ (ver
Pág. 91), se aplica la siguiente fórmula para conocer la variación de presión (∆𝑃).
∆𝑃 = 𝑅𝑇. 𝑄 = (0,205 𝑃𝑎 . 𝑠𝑒𝑔
𝑐𝑚3) . (4,57 𝑐𝑚3
𝑠𝑒𝑔⁄ ) = 0,94 𝑃𝑎
Entonces teniendo la variación de presión hallamos la potencia necesaria para
poder mover el fluido a través del tubo.
𝑃𝑜𝑡 = 𝑄. ∆𝑃 = (4,57 𝑐𝑚3
𝑠𝑒𝑔⁄ ) . (0,94 𝑃𝑎) = 4,3 𝑤𝑎𝑡𝑡𝑠
41 Wikispaces. Viscosidad. Resistencia Hidrodinámica. (2013) [En Línea]: [Citado el: 18 de 12 de 2015.]: https://procesosbio.wikispaces.com/file/view/Viscosidad.pdf/348924754/Viscosidad.pdf
95
Teniendo en cuenta la potencia encontrada, se halla la corriente para el flujo de
carga, con la siguiente formula42:
𝐼 =𝑊
𝑉
Dónde:
W es la potencia en watts 1= watios = 1 watts.
I es la corriente.
V es el voltaje que se va aplicar en el motor.
Para el motor de la grasa, se va a utilizar un voltaje de 12 VDC; conociendo esto,
se reemplaza y se halla la corriente, para el diseño de la fuente de alimentación:
𝐼 =4,3 𝑤𝑎𝑡𝑡𝑠
12 𝑉𝐷𝐶= 0.36 𝐴𝑚𝑝𝑒𝑟𝑖𝑜𝑠
Sabiendo, la potencia y el voltaje del motor de la Grasa, se busca en el comercio,
un motor con estas características.
6.2.1.7 ESTRUCTURA.
Tomando como referencia las medidas de las tolvas y el espacio que puede
ocupar la máquina, se diseña la estructura, de forma tal que, vaya empotrada a la
pared y se situé debajo de la mojadora para que no ocupe espacios innecesarios y
su utilización sea óptima. Para esto se debe tener en cuenta, las fuerzas que
actúan sobre la estructura, realizando un diagrama de cuerpo libre, (Ver Ilustración
37).
6.2.1.7.1 Fuerzas de las Tolvas.
𝐹𝑇𝑇 = 𝐹𝑇 + 𝐹𝑀
Dónde:
FTT es la fuerza total de la tolva.
FT es la fuerza de la tolva (peso de la tolva).
FM es la fuerza del material (peso del material).
42 García Álvarez. AF. Electrotecnia. Potencia Eléctrica. (2016) [En Línea]: [Citado el: 10 de 08 de 2015.]
http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_potencia/ke_potencia_elect_2.htm
96
𝐹𝑇 = 𝑃𝑇 ∗ 𝐺
Dónde:
FT es la fuerza de la tolva.
PT es el peso de la tolva.
G es la gravedad (9.8 𝑚 𝑠𝑒𝑔2⁄ ).
𝐹𝑀𝐻 = 𝑃𝐻 ∗ 𝐺
Dónde:
FM es la fuerza del material dentro de la tolva.
PH es el peso del material.
G es la gravedad (9.8 𝑚 𝑠𝑒𝑔2⁄ ).
6.2.1.7.1.1 Fuerza Tolva de Harina.
La fuerza total de la harina, depende del peso de la tolva que es de 1,5 Kg y del
peso del material que es de 8 Kg, teniendo en cuenta esto, las fuerzas son:
𝐹𝑇𝐻 = 1.5 𝐾𝑔 ∗ 9.8 𝑚 𝑠𝑒𝑔2 = 14.7 𝑁⁄
𝐹𝑀𝐻 = 8 𝐾𝑔 ∗ 9.8 𝑚 𝑠𝑒𝑔2 = 78.4 𝑁⁄
Teniendo en cuenta esto, la fuerza total de la tolva de la harina es de:
𝐹𝑇𝑇𝐻 = 14.7 𝑁 + 78.4 𝑁 = 93.1 𝑁
6.2.1.7.1.2 Fuerza Tolva de Azúcar.
La fuerza total de azúcar, depende del peso de la tolva que es de 1,0 Kg y del
peso del material que es de 3 Kg, teniendo en cuenta esto, las fuerzas son:
𝐹𝑇𝐴 = 1.0 𝐾𝑔 ∗ 9.8 𝑚 𝑠𝑒𝑔2 = 9.8 𝑁⁄
𝐹𝑀𝐴 = 3 𝐾𝑔 ∗ 9.8 𝑚 𝑠𝑒𝑔2 = 29.4 𝑁⁄
Según esto, la fuerza total de la tolva de Azúcar es de:
𝐹𝑇𝑇𝐴 = 9.8 𝑁 + 29.4 𝑁 = 39.2 𝑁
97
6.2.1.7.1.3 Fuerza Tolva de la Sal y Levadura.
La fuerza total de la sal y levadura, depende del peso de la tolva que es de 0,5 Kg
y del peso del material que es de 1 Kg, teniendo en cuenta esto, las fuerzas son:
𝐹𝑇𝑆𝐿 = 0,5 𝐾𝑔 ∗ 9.8 𝑚 𝑠𝑒𝑔2 = 4.9 𝑁⁄
𝐹𝑀𝑆𝐿 = 1 𝐾𝑔 ∗ 9.8 𝑚 𝑠𝑒𝑔2 = 9.8 𝑁⁄
Teniendo en cuenta esto, la fuerza total de la tolva de la sal y levadura es de:
𝐹𝑇𝑇𝑆𝐿 = 4.9 𝑁 + 9.8 𝑁 = 14.7 𝑁
6.2.1.7.1.4 Fuerza de la Caja para la Fuente de Alimentación.
La fuerza total de la Caja para la Fuente de Alimentación, depende del peso de la
caja y sus componentes que es de 5 Kg. Teniendo en cuenta esto, la fuerza es:
𝐹𝐶𝐹𝐴 = 5 𝐾𝑔 ∗ 9.8 𝑚 𝑠𝑒𝑔2 = 49 𝑁⁄
Ilustración 37. Diagrama de Cuerpo Libre.
Fuente: Realizado por los autores 2016 (Paint 2013).
6.2.1.7.2 Planos de la Estructura.
Para realizar los planos y las vistas reales de la estructura (ver ilustración 38), se utiliza CREO PARAMETRICS 2.0, ya que esto es una herramienta óptima, que permite modelar la estructura, teniendo en cuenta las dimensiones de las tolvas.
98
El modelo se realiza mediante extrusiones y algunas revoluciones, teniendo en cuenta los planos que se va a utilizar dentro del programa (ver Anexo D).
Ilustración 38. Vista Real Estructura
Fuente: Realizado por los autores 2016 (Creo Parametric 2.0).
Para determinar el material, se realiza una simulación en Creo 2.0, teniendo en cuenta, las fuerzas que actúan sobre la estructura (ver Pág. 94 y 95), se tienen tres posibles materiales en los se puede hacer la estructura (acero inoxidable, lámina de acero y aluminio), dependiendo de la simulación, se determina la deformación que va a tener cada material y el costo de la estructura. 6.2.1.7.3 Selección Material Estructura.
Teniendo en cuenta, las fuerzas que soporta la estructura, se realiza la simulación
en Creo 2.0, la cual arroja los siguientes resultados:
99
Ilustración 39. Simulación estructura en Lámina de Acero (Hierro).
Fuente: Realizado por los autores 2016 (Creo Parametric 2.0).
Para la estructura en Lámina de Acero (Hierro), se tiene una deformación máxima
de 0.95939 milímetros, soportando todas las fuerzas anteriormente descritas y un
costo de $100.000 pesos colombianos.
Ilustración 40. Simulación estructura en Acero Inoxidable
Fuente: Realizado por los autores 2016 (Creo Parametric 2.0).
100
Para la estructura en Acero Inoxidable, se tiene una deformación máxima de
0.10987 milímetros, soportando todas las fuerzas anteriormente descritas y un
costo de $250.000 pesos colombianos.
Ilustración 41. Simulación estructura en Aluminio.
Fuente: Realizado por los autores 2016 (Creo Parametric 2.0).
Para la estructura en Aluminio, se tiene una deformación máxima de 2.10924
milímetros, soportando todas las fuerzas anteriormente descritas y un costo de
$180.000 pesos colombianos.
Teniendo en cuenta las deformaciones de cada material y su costo, se decide
hacer la estructura en lámina de acero, ya que, su costo y su deformación es baja
comparado con los otros materiales. Para evitar oxidación se barniza la estructura
con pintura electrostática que permite que el material no se oxide tan pronto.
101
A continuación se muestran las ilustraciones (42 - 46), las imágenes principales de
la maquina ya construida y montada en la panadería el sol.
Ilustración 42. Tolva Harina
Fuente: Tomado por los autores.
Ilustración 43. Tolva Azúcar.
Fuente: Tomado por los autores.
102
Ilustración 44. Tolva Sal y Levadura.
Fuente: Tomado por los autores.
Ilustración 45. Vista Trasera Estructura
Fuente: Tomado por los autores.
103
Ilustración 46. Sistema D.A.P
FuenteTomado por los autores.
104
6.2.1.8 AGUA.
La dosificación del agua, se decide hacer por medio de una motobomba debido a
que, en el lugar donde se va a realizar la instalación de la dosificadora, no se
encuentran tubos del agua cerca para hacer el acople, por lo tanto, hacerlo por
medio de una válvula no es posible. Por esta razón, se decide hacerlo por medio
de una motobomba, la cual se encontrara dentro de una tanque lleno de agua,
para la dispensación del agua. Sabiendo que según, el estudio realizado (Ver
Anexo B), se necesitan 2 litros de agua se realizan pruebas de ensayo y error,
mostrando el siguiente resultado:
Tabla 9. Ensayo de prueba y error.
No de Prueba Tiempo Litros de Agua
1 10 segundos 0.337 Litros
2 30 segundos 0.667 Litros
3 45 segundos 1.060 Litros
4 60 segundos 1.337 Litros
Fuente: Realizado por los autores 2016 (Microsoft Word 2013).
6.2.2 DISEÑO ELECTRÓNICO
El prototipo consta de un diseño eléctrico y un diseño de algoritmos, que permiten
el perfecto transcurso de las fases deseadas para este proyecto.
Se emplean dispositivos electrónicos, requeridos para dar accionamiento a cada
uno de los elementos que actúan en el funcionamiento de la máquina.
6.2.2.1 Selección del Elemento de control.
Para este control ON/OFF, teniendo en cuenta la Tabla 2 (Ver Pág. 37). Se selecciona la tarjeta DLP6410, ya que, está trae incorporada las interfaces para pantalla LCD de 4x20, teclado alfanumérico de 16 teclas, 35 líneas de E/S análogas y digitales, lo que permite una mejor interacción para su programación, control de potencia entre periféricos y elementos alternos, además de un potente microcontrolador 18F6410. En vista a ello, al usar otros dispositivos como Arduino y Freescale, se denota que no cuentan con estas interfaces y líneas de E/S. A continuación se observa el diseño de la tarjeta DLP 6410 (ver ilustración 47).
105
Ilustración 47. Diseño DLP6410
Fuente: Tomado por los autores.
En seguida se realiza un Diagrama de Flujo (Ver Ilustración 48), el cual explica, en
un esquema el proceso que realizará la programación en la tarjeta DLP6410.
106
Ilustración 48. Diagrama de Flujo
Fuente: Realizado por los autores (Microsoft Word 2013).
107
La representación de la anterior ilustración 48, se expone de la siguiente forma:
Se da inicio al proceso cuando el usuario ingresa la contraseña correcta, si contraseña no es correcta por ningún motivo se comenzar el proceso.
Después de iniciar el proceso, se tiene un menú con tres diferentes opciones: Recetas, Mantenimiento y Salir.
Si se escoge la opción de Recetas, el controlador pide verificar los niveles de cada tolva, una vez revisados los niveles, activa los motores de la harina, azúcar, sal, levadura, grasa y agua durante determinado tiempo para que dosifiquen de una manera correcta. Pasados los tiempos establecidos para la salida de cada suministro, se desactivan los motores y la motobomba. A su vez se activa la mojadora encargada de hacer la mezcla de los ingredientes.
Si se escoge la opción de mantenimiento, el controlador pasa a calibrar los motores durante 30 segundos, para verificar el correcto funcionamiento de cada motor.
Si se escoge la opción de Salir, el controlador vuelve al comienzo del programa.
La máquina esta lista para un nuevo moje.
6.2.2.2 Programa.
Este programa controla la operación del sistema de dosificación para panadería, basado en el microcontrolador PIC 18F6410, una pantalla LCD 4x20 y un kexpad flex 4x4. Ilustración 49. Progama Picc
Fuente: Realizado por los autores (Picc 2015).
108
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //// DOSI_AUTO_RV.C //// //// //// //// Este programa controla la operación de un sistema de //// //// Dosificación, para panadería, basado en el microcontrolador //// //// PIC 18F6410, una pantalla LCD 4x20 y un kexpad flex 4x4 //// //// Autores: Roger Vargas y Miguel Aponte //// //// Fecha: 2016 //// //// //// ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// #include <18F6410.h> #fuses XT,NOWDT,NOPROTECT #use delay(clock=4000000) #include <LCD420D.c> #include <KBD4_FLEX.c> #include <string.h> #include <stdlib.h> #use fast_io(E) #use fast_io(G) char MENU (VOID); ///se nombran las variables de este proyecto/// char MENU_RECETAS (VOID); char MENU_CALIBRACION (VOID); VOID SALIR (VOID); VOID BLANDITO (VOID); VOID FRANCES (VOID); VOID ROLLO (VOID); VOID TECLA (VOID); VOID PW (VOID); VOID MOTOR1 (VOID); VOID MOTOR2 (VOID); VOID MOTOR3 (VOID); VOID MOTOR4 (VOID); VOID MOTOR5 (VOID); VOID MOTOR6 (VOID); char k; char m; void main() { /// se configuran los puertos y se inicializa la LCD /// lcd_init(); kbd_init(); port_b_pullups(true); set_tris_E(0x00); output_E(0x00); set_tris_G(0xFF); lcd_putc("\f* DOSIFICADORA DAP *\n"); lcd_putc("\ Version 1.0.0"); lcd_gotoxy(21,2); lcd_putc(" (1) Continue >>> \n"); TECLA(); delay_ms(500); PW(); delay_ms(500); MENU(); /// se configura el menú del panel de control/// //printf(lcd_putc,"\f %C",m); k=MENU(); //RECETAS(); IF (k=='1') GOTO RECETAS; ELSE IF (k=='2') GOTO CALIB; ELSE IF (k=='3') GOTO SALIDA; RECETAS: MENU_RECETAS(); /// se configura el menú de recetas /// k=MENU_RECETAS(); IF (k=='1') FRANCES(); ELSE IF (k=='2') BLANDITO();
109
ELSE IF (k=='3') ROLLO(); CALIB: MENU_CALIBRACION(); /// se configura el menú de calibración /// k=MENU_CALIBRACION(); IF (k=='1') MOTOR1(); ELSE IF (k=='2') MOTOR2(); ELSE IF (k=='3') MOTOR3(); IF (k=='4') MOTOR4(); ELSE IF (k=='5') MOTOR5(); ELSE IF (k=='6') MOTOR6(); SALIDA: RESET_CPU(); /// se configura el menú de Salida /// } char MENU (VOID){ /// mensaje de la lcd en el menú principal/// char m; /// dependiendo de la opción que escoja 1, 2, o 3/// lcd_putc("\f *** MENU DAP ***\n"); lcd_putc(" 1) RECETAS" ); lcd_gotoxy(25,1); lcd_putc("2) CALIBRACION" ); lcd_gotoxy(25,2); lcd_putc("3) SALIR" ); while (TRUE) { m=kbd_getc(); if(m!=0) if((m=='1')||(m=='2')||(m=='3')) return(m); } } char MENU_RECETAS (VOID){ /// mensaje de la lcd en el menú recetas/// char m; /// dependiendo de la opción que escoja 1, 2, o 3/// lcd_putc("\f *** RECETAS ***\n"); lcd_putc(" 1) FRANCES" ); lcd_gotoxy(25,1); lcd_putc("2) BLANDITO" ); lcd_gotoxy(25,2); lcd_putc("3) ROLLO" ); while (TRUE) { m=kbd_getc(); if(m!=0) if((m=='1')||(m=='2')||(m=='3')) return(m); } } char MENU_CALIBRACION (VOID){ /// mensaje de la lcd en el menú calibración/// char m; /// dependiendo de la opción que escoja 1, 2, 3, 4, 5 o 6/// lcd_putc("\f ** CALIBRACION **"); lcd_gotoxy(1,2); lcd_putc(" 1)HARINA 4)SAL" ); lcd_gotoxy(21,1); lcd_putc(" 2)AZUCAR 5)LEVAD" ); lcd_gotoxy(21,2); lcd_putc(" 3)GRASA 6)AGUA" ); while (TRUE) { m=kbd_getc(); if(m!=0) if((m=='1')||(m=='2')||(m=='3')||(m=='4')||(m=='5')||(m=='6')) return(m); } } VOID SALIR (VOID){ /// Regresa al menú principal/// lcd_putc("\f ** SALIR **\n"); STOP2: GOTO STOP2; } VOID FRANCES (VOID){ /// Receta de pan francés///
110
lcd_putc("\f ** FRANCES **\n"); output_E(0x80); delay_ms(26000); output_E(0xC0); delay_ms(10000); //output_E(0xE0); output_E(0xF0); delay_ms(19000); output_E(0x00); while(input(PIN_G4) == 1){ output_E(0x02); } // Motor ON , Atras output_E(0x00); // Motor OFF, Adelante delay_ms(2000); while(input(PIN_G3) == 1){ output_E(0x06); } // Motor ON , Atras output_E(0x00); // Motor OFF, Adelante delay_ms(2000); output_E(0x01); delay_ms(103000); output_E(0x00); lcd_putc("\f ** FIN PRUEBA **"); delay_ms(3000); RESET_CPU(); } VOID BLANDITO (VOID){ /// Receta pan blandito/// lcd_putc("\f ** BLANDITO **\n"); output_E(0xFF); delay_ms(30000); output_E(0x00); } VOID ROLLO (VOID){ /// Receta de pan rollo/// lcd_putc("\f ** ROLLO **\n"); output_E(0xFF); delay_ms(30000); output_E(0x00); } VOID TECLA (VOID){ while (TRUE) { k=kbd_getc(); if(k!=0) IF (k=='1') return; } } VOID PW (VOID){ /// configuración de la contraseña/// char Clave[4]={'1','2','3','4'}; char Data[4]; int i; WHILE(TRUE){ i=0; lcd_putc("\f DIGITE SU CLAVE:"); lcd_gotoxy(28,1); lcd_putc("[ ]"); lcd_gotoxy(29,1); while(I<=3){ k=kbd_getc(); if(k!=0) { Data[i]=k; i++; //printf(lcd_putc,"\fPRESIONE TECLA> %u\n",i+1); printf(lcd_putc,"*"); } } if((Data[0]==Clave[0])&&(Data[1]==Clave[1])&&(Data[2]==Clave[2])&&(Data[3]==Clave[3])) {return;} else
111
{lcd_putc("\f **CLAVE ERRONEA**"); lcd_gotoxy(21,1); lcd_putc(" < TRATE OTRA VEZ >\n"); delay_ms(2000);} } } VOID MOTOR1 (VOID){ /// calibración Motor 1/// lcd_putc("\f MOTOR 1"); output_E(0x80); // Motor OFF delay_ms(10000); output_E(0x00); lcd_putc("\f ** FIN PRUEBA **"); delay_ms(3000); RESET_CPU(); } VOID MOTOR2 (VOID){ /// calibración Motor 2/// lcd_putc("\f MOTOR 2"); output_E(0x80); // Motor OFF delay_ms(10000); output_E(0x00); lcd_putc("\f ** FIN PRUEBA **"); delay_ms(3000); RESET_CPU(); } VOID MOTOR3 (VOID){ /// calibración Motor 3/// lcd_putc("\f MOTOR 3"); while(input(PIN_G4) == 1){ output_E(0x02); } // Motor ON , Atras output_E(0x00); // Motor OFF, Adelante delay_ms(2000); while(input(PIN_G3) == 1){ output_E(0x06); } // Motor ON , Atras output_E(0x00); // Motor OFF, Adelante delay_ms(2000); lcd_putc("\f ** FIN PRUEBA **"); delay_ms(3000); RESET_CPU(); } VOID MOTOR4 (VOID){ /// calibración Motor 4/// lcd_putc("\f MOTOR 4"); output_E(0x80); // Motor OFF delay_ms(10000); output_E(0x00); lcd_putc("\f ** FIN PRUEBA **"); delay_ms(3000); RESET_CPU(); } VOID MOTOR5 (VOID){ /// calibración Motor 5/// lcd_putc("\f MOTOR 5"); output_E(0x80); // Motor OFF delay_ms(10000); output_E(0x00); lcd_putc("\f ** FIN PRUEBA **"); delay_ms(3000); RESET_CPU(); } VOID MOTOR6 (VOID){ /// calibración Motor 6/// lcd_putc("\f MOTOR 6"); output_E(0x80); // Motor OFF delay_ms(10000); output_E(0x00); lcd_putc("\f ** FIN PRUEBA **"); delay_ms(3000); RESET_CPU(); }
112
6.2.2.3 Diseño de la Fuente.
Para el diseño de la fuente se debe tener en cuenta los voltajes y la corriente que
consume cada motor, y elemento que se vaya a utilizar durante este proyecto.
Sumando las corrientes de los motores calculados, conociendo que cada uno va
estar alimentado por 12VDC, y que la tarjeta de control necesita una alimentación
de 5VC y 1 Amperios. Se diseña la fuente de la siguiente manera:
6.2.2.3.1 Voltaje y corriente de los motores.
Tabla 10. Voltaje y Corriente (12VDC).
MOTOR VOLTAJE CORRIENTE
Motor Harina 12 VDC 2.46 A
Motor Azúcar 12 VDC 0.154 A
Motor Sal 12 VDC 0.054 A
Motor Levadura 12 VDC 0.054 A
Motor Grasa 12 VDC 0.36 A
Total Corriente 3,082 A
Fuente: Realizado por los autores 2016 (Microsoft Word 2013).
Tabla 11. Voltaje y Corriente (5 VDC )
VOLTAJE CORRIENTE
Tarjeta DLP6410 5 VDC 1 A
Fuente: Realizado por los autores 2016 (Microsoft Word 2013).
Tabla 12. Voltaje y Corriente (AC)
VOLTAJE CORRIENTE
Motobomba 110 VAC 1 A
Mojadora 220 VAC 8 A
Fuente: Realizado por los autores 2016 (Microsoft Excel 2013).
6.2.2.3.2 Voltaje y corriente de la Tarjeta de Control.
Teniendo en cuenta, la Tabla anterior, se necesita una fuente que proporcione 12
VCD y 5 VDC, con una corriente de 4,082A, por esta razón se eligen, los
siguientes elementos para el diseño de la fuente:
113
Un transformador de 110 VAC a 15 VAC, 6 Amperios y 90 Wattios.
Un puente rectificador que transforma la señal AC en una señal DC.
un regulador 7812 (Ver Anexo F Pág. 139), para proporcionar los 12 VDC.
Un regulador 7805 (Ver Anexo F Pág. 140), para proporcionar los 5VDC.
Un transistor de potencia 2N3055 (Ver Anexo F Pág. 141/42), para manejar
alta corriente en los motores, ya que este trabaja con una corriente hasta de
15A.
Capacitores de 0,1, 100 y 4700 𝜇𝑓 y fusibles de 10 A.
Para evitar la corriente pico de arranque de cada motor, se coloca un diodo
en paralelo con los motores.
La fuente de alimentación se muestra en la ilustración 42.
Ilustración 50. Diseño Fuente.
Fuente: realizado por los autores (Proteus 8 Professional).
114
6.2.2.4 Diseño Control Motores.
Para el control de los motores se decide hacer el control por medio de transistores
TIP 122 (Ver Anexo F Pág. 144), ya que cada salida de la tarjeta solamente
maneja 50 mA y se necesita una corriente entre 0.5 y 2.4 Amperios para el control
de cada uno. Se realiza el cálculo, para conocer la resistencia que debe tener la
base del transistor, con la siguiente formula43:
𝑅 =𝑉𝑜𝑙𝑡𝑎𝑗𝑒 − 0,7
𝐶𝑜𝑟𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒ℎ𝐹𝑒
Donde:
Voltaje: es la tensión que proporciona la tarjeta DLP6410, se resta 0.7 Voltios, que
es la caída de tensión típica entre la base y el emisor de un transistor.
Corriente: es la corriente que consume el motor de cada materia prima.
hFe: es la ganancia de corriente que tiene el transistor, en este caso es de 1000
(ver Anexo F).
Reemplazando en la fórmula:
𝑅 =5.0 𝑉 − 0,7 𝑉
2.46 𝐴1000
= 1.7 𝐾Ω
Teniendo en cuenta la expresión anterior, se realiza los cálculos para la
resistencia de los motores, dependiendo la corriente que cada uno consume. En la
ilustración 51, se muestra la conexión que tendrá cada motor.
43 Sistemas O.R.P. Resistencia para un Transistor. Electrónica. (2011) [En Línea]: [Citado el: 30 de 01 de 2016.]
https://www.sistemasorp.es/2011/10/05/calcular-la-resistencia-para-un-transistor-accionado-por-un-microcontrolador/
115
Ilustración 51. Diseño Control de Motores
Fuente: realizado por los autores (Proteus 8 Professional).
6.2.2.5 Diseño Control Motor de la Grasa.
Para el control del motor de la grasa, se decide, hacer el control por medio de
Relés Electromagnéticos, debido al voltaje (12VDC) que se va a manejar, además,
su accionamiento es rápido y preciso, RL1 con bobina de 5 VDC y contactos de 12
VDC para la activar el giro hacia un lado, RL2 de las misma características para
invertir el giro. Teniendo en cuenta la entrada y salida del émbolo, se utiliza finales
de carrera FC1 Y FC2, para sensar el cambio de movimiento, por medio de su
accionamiento. Transistores 2N2222 (Ver Anexo F Pág. 143), debido a que la
tarjeta maneja una corriente de 50 mA y se necesita una corriente de 0,1 A para la
bobina de cada Relé. Se realiza el cálculo, para conocer las resistencias que
deben tener las bases de los transistores (ver pág. 108):
𝑅 =5.0 𝑉 − 0,7 𝑉
0.1 𝐴75
= 3,3 𝐾Ω
En la ilustración 52, se muestra la conexión que tendrá el motor de la grasa.
116
Ilustración 52. Control Motor de Grasa
Fuente: realizado por los autores (Proteus 8 Professional).
6.2.2.6 Diseño Control Motobomba y Mojadora.
Para el control de la motobomba y la mojadora, se decide hacer el control por
medio de, Relés con bobina de 12 VDC y contactos de 250 VAC, para activar
estos actuadores, transistores TIP 122 (ver Anexo F). Debido a que cada salida de
la tarjeta solamente maneja 50 mA y se necesita una corriente de 0.1 Amperios
para la bobina de cada relé. Se realiza el cálculo, para conocer las resistencias
que deben tener las bases de los transistores (ver pág. 108):
𝑅 =5.0 𝑉 − 0,7 𝑉
0,1 𝐴1000
= 43 𝐾Ω
En la ilustración 45 se muestra la conexión que tendrá cada actuador.
117
Ilustración 53. Control Motobomba y Mojadora.
Fuente: realizado por los autores (Proteus 8 Professional).
6.2.2.7 Diagrama Eléctrico Dosificadora.
Teniendo en cuenta todos los sistemas anteriormente vistos se realiza el diagrama
eléctrico de la dosificadora, para conocer cómo se distribuye cada control dentro
del sistema (ver ilustración 54)
118
Ilustración 54. Diagrama de Conexiones.
Fuente: realizado por los autores (Paint 2013).
119
7. PREGUNTAS DE INVESTIGACION
Se sugieren tres preguntas para ser resueltas al final del proyecto, en la parte de
análisis y resultados de todo el proceso, las cuales ayudaran a complementar la
información recolectada de las pruebas, cuando el prototipo se encuentre en total
funcionamiento y, dejaran en claro porque, la automatización en las
microempresas del pan se debe realizar o no.
¿Por qué se debe realizar una tecnificación en las pequeñas industrias del
pan?
¿A qué se debe que la gran mayoría de las panaderías de Bogotá, no
cuenten con la tecnificación adecuada para su línea de producción?
¿Qué impacto tendría en las diferentes panificadoras, la realización de este
proyecto?
120
8. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Con el estudio realizado en esta investigación de proyecto de grado, se logró dar respuesta a los objetivos formulados, esto en medida de la problemática expuesta en el proceso de producción del pan en la etapa de formado, en la panificadora El Sol. Su tecnificación, acarreará por tanto el mejoramiento de su productividad. No obstante, se requiere de una importante inversión de capital que, a mediano plazo, se recuperará y empezará a generar ganancias significativas. De igual forma, dicha inversión contribuirá a mejorar la competencia con la industria panadera altamente tecnificada. Ya que hará posible, que esta pequeña empresa mejore sus procesos productivos, convirtiéndose en una empresa con un aprovechamiento adecuado de sus materias primas, acercándose a un proceso de productividad óptimo en la fase más importante del proceso que es el formado de la masa homogénea que equivale el 60% del proceso. La gran mayoría de microempresas de pan, no cuentan con la tecnificación adecuada por dos razones principales: La primera es que, no conocen del tema, no han investigado o no tienen las herramientas necesarias para hacerlo, o no cuentan con la asesoría necesaria que les haga visibles las ventajas de implementar un sistema de este tipo. La segunda es que, por la falta de recursos económicos, no lo efectúan debido a que la tecnología que existe en la actualidad, es de altos costos y poco accesible a pequeñas o medianas empresas Con el prototipo para el automatizado del proceso, en el formado de la materia prima de la producción de pan en la panificadora el sol en Bogotá, se obtuvo diferentes resultados. La dosificación de la materia prima, en el proceso de formado del pan, se llevó a cabo de la manera óptima. Se logró calcular y proveer la cantidad exacta de cada ingrediente para un moje de pan, es decir: 12 libras de harina; ½ libra de levadura; 2 libras de azúcar; ¼ de libra de sal; 2 litros de agua y 2,5 libras de manteca, según el estudio. La disminución de levadura, se logró en un 40%, mediante el método trasportador por tornillos sin fin, así como también se hizo con el azúcar, la harina y la sal. Reduciendo la cantidad de cada una. El costo actual de producción de una unidad de pan, en la panadería el sol, es de aproximadamente 117 pesos. Mediante la implementación de la tecnología automatizada del prototipo se logró, bajar el costo a 105 pesos, generando así una mejora del 10, 25 % en el costo de producción de pan, mejorando la productividad de la panadería El Sol.
121
La ganancia por cada moje aumento un 10% y no un 20%, como se había previsto, debido a que el costo de los insumos ha aumentado considerablemente.
122
BIBLIOGRAFÍA
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123
P. J. Rapin y P. Jacquard. Compresores Convencionales. En: Instalaciones Frigoríficas. 2 ed. Barcelona.: Marcocombo S.A. 1997. p. 23-58. P. J. Rapin y P. Jacquard. Compresores Rotativos .En: Instalaciones Frigoríficas. 2 ed. Barcelona.: Marcocombo S.A. 1997. p. 60-73. Miguel Moro Vallina. Domótica con relés programables. En: Instalaciones domóticas. Madrid.: Paraninfo S.A. 2011. p. 154-155 Gonzalo Zabala. Conceptos Fundamentales. En: Robótica Guía Teórica y Práctica. Madrid.: Users. 2010. p. 31 Boylestad Nashelsky. Aplicaciones de Diodos. En: Electrónica: Teoría de circuitos y dispositivos electrónicos. 8 ed. México.: Pearson Educación. 2003. p. 108 Antonio Hermosa Donate. El condensador. En: Principios de electricidad y electrónica II. Barcelona.: Marcocombo. 1999. p. 16-17. Miott Robert L. Perdidas Menores. En: Mecánica de Fluidos. 6 ed. México.: Pearson Educación. 2006. p. 300-302. Antonio Creus Sole. Elementos finales de control. En: Instrumentación Industrial. 7 ed. Barcelona.: Marcocombo. 2005. p. 366-367. Freddy Corcho Romero, José Ignacio Duque Serna. Bombas y Estaciones de Bombeo. En: Acueductos Teoría y Diseño. Medellín.: sello editorial Universidad de medellin.1993. p. 473. Merle C. Potter, David C. Wiggert. Turbo maquinaría. En: Mecánica de Fluidos. 3 ed. México D.F.: Thomson Editoriales. 2002. p. 530. Libro blanco – Seguridad alimentaria Técnica de la automatización higiénica en la producción de alimentos, FESTO,[en línea]: <http://www.festo.com/net/SupportPortal/Files/165833/White%20Paper%20-%20Food%20Safety_ES.pdf>
124
ANEXOS
ANEXOS A. CRONOGRAMA
125
ANEXOS B. ESTUDIO
USO DE MATERIAS PRIMAS EN LA PANADERIA EL SOL
El siguiente estudio se realizó en la panadería el sol, ubicada en el sur de la
ciudad de Bogotá, para esto se tomaron tres diferentes clases de pan (blandito,
integral y francés), en cada uno se analizaron los diferentes subprocesos que se
deben llevar acabo; el mezclado, moldeado del punto de contextura, rebanado,
crecimiento y horneado que son utilizados en esta panadería, estos fueron los
resultados de costos basados en un carro de horneado de pan, el cual almacena
hasta 240 panes.
Tabla 13.GASTOS PARA 240 PANES PANADERIA EL SOL
Tabla 14. GASTOS PARA 240 PANES EN PANADERIAS AUTOMATIZADAS
126
Durante el estudio se observó que el panadero debió utilizar 13 libras de harina
cuando, según la encuesta realizada depositada en la tabla (14), para esta
cantidad de panes se debe utilizar 12 libras, esto, con la finalidad de que el
producto final (pan), posea una estructura esencialmente exquisita, compacta y
suave. Por otra parte, a partir del análisis de la tabla de resultados (tabla 13)
puede verse como el gasto de levadura es mayor (1 Libra), en contraste de lo
arrojado en la encuesta realizada (tabla 14), en panaderías con sistemas
automatizados de producción. También se observa que según la encuesta sólo
debe utilizarse 2.5 libras de harina y como es verificable en la tabla 9 en la
panadería de estudio se utilizan 4 libras, siendo evidente que se genera un gasto
adicional significativo. Ahora bien, este aumento en las materias primas en la
panadería de estudio, es generado por el panadero con la finalidad de:
1. Con el acrecentamiento en el gasto de la levadura, consigue que el proceso
de crecimiento del producto se acorte en cuanto a su tiempo.
2. Para que el cuerpo estructural del producto comprenda una distribución
mayor en cuanto a su tamaño.
Teniendo en cuenta la tabla 13 y 14, se puede realizar el costo por unidad de pan,
con el fin de dar un ejemplo vamos a tomar el moje de pan blandito, entonces se
toma el total del costo total de las tablas y se divide en el total de panes
producidos que son 240, como resultado obtenemos que:
Tabla 15. Comparación costo de pan.
PAN TABLA 13 TABLA14
COSTO BLANDITO POR
UNIDAD
$117.10
$88.88
Es evidente el gran cambio en el costo de la unidad de pan, debido a que se
optimiza el uso de las materias primas sin que pierda su calidad.
127
ANEXOS C. ENCUESTAS
Fecha: 27/02/2015
Establecimiento: Panadería y Pastelería Bakonia
Panadero: Henry Bernal C.C: 19´345.534 de Btá.
PREGUNTAS
1. ¿Cuántas libras de harina utiliza usted para un moje de 240 panes de
Blandito, Francés e Integral?
Rta: Generalmente para este proceso se utilizan 12 libras de harina para cada
uno de los carros.
2. ¿Cuántas libras de levadura utiliza usted para un moje de 240 panes de
Blandito, Francés e Integral?
Rta: Para cada moje de pan se utilizan ½ libra de levadura.
3. ¿Cuántas libras de manteca utiliza usted para un moje de 240 panes de
Blandito, Francés e Integral?
Rta: Consecuentemente nosotros utilizamos para el blandito y el integral 2.5
libras de manteca y para el francés que es el menos grasoso solo 1 libra.
128
Fecha: 28/02/2015
Establecimiento: Por petición de su propietario su nombre no será revelado
Panadero: Segundo Ramírez C.C: 3´015.234 de Moniquira (Boy).
PREGUNTAS
1. ¿Cuántas libras de harina utiliza usted para un moje de 240 panes de
Blandito, Francés e Integral?
Rta: Para cada carro de pan en esta panificadora utilizamos 12 libras de
harina.
2. ¿Cuántas libras de levadura utiliza usted para un moje de 240 panes de
Blandito, Francés e Integral?
Rta: Se utilizan ½ libra de levadura para cada moje.
3. ¿Cuántas libras de manteca utiliza usted para un moje de 240 panes de
Blandito, Francés e Integral?
Rta: como son tres carros diferentes de pan y el francés, lleva menos grasas
nosotros utilizamos para el blandito y el integral 2.5 libras de manteca y para el
francés 1 libra.
129
ANEXOS D. PLANOS
ANEXO D1. PLANO 1 TOLVA DE HARINA.
130
ANEXO D2. PLANO 2 TOLVA DE AZUCAR.
131
ANEXO D3. PLANO 3 TOLVA SAL Y LEVADURA.
132
ANEXO D4. PLANO 4 TOLVA DE GRASA
133
ANEXO D5. PLANO 5 ESTRUCTURA DAP.
134
ANEXO D6. PLANO 6 DESPIECE DOSIFICADORA DAP
135
ANEXOS E. MANUAL DE FUNCIONES Y MANTENIMIENTO
Manual de Funciones y Mantenimiento Dosificadora Automática para Panadería
26-5-2016
136
INSTRUCCIONES IMPORTANTES DE SEGURIDAD.
Lea estas instrucciones de seguridad antes de utilizar la máquina.
PELIGRO.- Para reducir el riesgo de descarga eléctrica:
1.- Desenchufe siempre la máquina de la toma de corriente inmediatamente
después de su uso, durante su limpieza, y cuando vaya a realizar cualquier tipo de
ajuste de mantenimiento indicado en este manual, o si va a dejar la máquina
desatendida.
ADVERTENCIA.- Para reducir el riesgo de quemaduras, incendio, descarga
eléctrica o lesiones:
2.- Desenchufe siempre la máquina de la toma corriente cuando vaya a realizar
cualquier tipo de ajuste indicado en el manual de instrucciones:
Para desenchufar la máquina, ajústela en la posición con el símbolo “O”
para apagarla y, a continuación, sujete el enchufe al sacarlo de la toma
corriente. NO tire del cable.
Desenchufe siempre la máquina si hay un corte del suministro eléctrico.
3.- Nunca encienda la máquina si el cable o el enchufe están dañados, si no
funciona correctamente, si se ha caído o esta averiada, o si se ha derramado agua
sobre este. Contáctese con personal autorizado para su examen, reparación y
realización de los ajustes eléctricos y mecánicos necesarios.
Si observa algo inusual mientras la máquina está apagada o en uso, como
calor, decoloración o deformaciones, deje de utilizar la máquina y
desenchufe inmediatamente el cable de alimentación.
Cuando levante las tolvas que integran la máquina procure no realizar
movimientos bruscos o sin cuidado, pues podría causar lesiones
personales o daños en la espalda y rodillas.
4.- Mantenga siempre limpia la zona de trabajo:
Nunca utilice esta máquina si los niveles de las tolvas no están llenos.
Mantenga las tolvas con material suficiente para cada dosificación.
No deje ningún objeto encima de la fuente de alimentación.
No vierta dentro de las tolvas material diferente al cual esta vaya a
dosificar. Ya que puede tener graves consecuencias en la preparación de
las recetas.
137
No utilice la máquina cerca de una fuente de calor, como estufa o una
plancha, pues puede provocar un incendio o una descarga eléctrica.
Asegúrese de que la máquina sea colocada en una superficie estable,
pues podría caerse y causar lesiones.
5.- Hay que tener especial cuidado al dosificar:
Preste siempre especial atención al tipo de material que se va a dosificar.
No los mezcle con ningún otro material.
Mantenga los dedos alejados de todas las piezas en movimiento. Se debe
tener especial cuidado en la zona de los tornillos.
Si va a colocar material en cualquier tolva apague la máquina.
No introduzca materiales tóxicos dentro de las tolvas.
No saque material de las tolvas después de que la máquina este
encendida.
6.- Esta máquina NO es un juguete:
Deberá prestar especial atención cuando se utilice cerca de niños.
Nunca permita que los niños jueguen cerca de la máquina.
7.- Para un funcionamiento más duradero:
Evite el contacto de la fuente de alimentación con la materia prima. Ya que
esto podría dañar los circuitos eléctricos.
Evite dejar rastros de detergentes y jabones dentro de las tolvas al
momento de limpiarlas.
Consulte el manual de instrucciones, cuando tenga que reponer o instalar
cualquier pieza, como tornillos, fusibles, etc., para asegurarse de que la
instalación se realiza correctamente.
8.- Para reparaciones o ajustes:
Si el motor de arranque de cada tornillo está dañado, debe encargarse del
cambio un técnico autorizado.
En el caso de mal funcionamiento o de que se requiera un ajuste, consulte
primero la tabla de soluciones de problemas al final de este manual para
inspeccionar y ajustar por sí mismo la máquina. Si el problema continua,
póngase en contacto con su distribuidor autorizado.
UTILICE ESTA MAQUINA SOLO PARA LOS FINES DESCRITOS EN ESTE
MANUAL.
138
EMPLEE LOS ACCESORIOS RECOMENDADOS POR EL FABRICANTE EN
ESTE MANUAL.
EL CONTENIDO DE ESTE MANUAL Y LAS ESPECIFICACIONES DE ESTE
PRODUCTO ESTAN SUJETOS A CAMBIOS SIN PREVIO AVISO.
CONSERVE ESTAS INSTRUCCIONES
Esta máquina está diseñada solo para el uso de panaderías.
PARA LOS USUARIOS DE COLOMBIA Y PAÍSES
CON ENTRADA DE CA DE 220 – 240 V
Este aparato no ha sido diseñado para ser utilizado por personas (niños incluidos) con
alguna discapacidad física, sensorial o mental, ni por personas sin experiencia o
conocimientos de panadería, a menos que hayan recibido supervisión o instrucciones
relativas al uso del aparato por parte de una persona responsable de su seguridad.
Es necesario vigilar a los niños para asegurarse de que no juegan con este aparato.
139
1 NOMBRES Y FUNCIONES DE LAS PIEZAS DE
LA MÁQUINA.
1.1 Componentes Principales.
(1) Estructura Sistema Dosificador, sostiene las tolvas de harina, azúcar, sal,
levadura, grasa, el panel de control y la fuente de alimentación.
(2) Tolva de Levadura, Contiene la levadura necesaria para ser dosificada
mediante los tornillos sin fin.
(3) Tolva de Sal, Contiene la Sal necesaria para ser dosificada mediante los
tornillos sin fin.
(4) Tolva de Azúcar, Contiene el azúcar necesario para ser dosificado mediante
los tornillos sin fin.
140
(5) Tolva de Harina, Contiene la harina necesaria para ser dosificada mediante los
tornillos sin fin.
(6) Fuente de alimentación, se encarga de proveer la energía eléctrica a todo el
sistema de dosificación.
(7) Sistema Dosificador de Grasa, está compuesto por tres dispositivos la guía del
embolo, el embolo y la tolva de grasa, la guía se encarga del movimiento
translacional del embolo, el embolo se encarga de empujar la grasa para ser
dosificada, y la tolva de grasa se encarga de almacenar la grasa necesaria
para ser dosificada.
(8) Panel de Control, es el encargado de controlar la dosificación de cada tolva.
(9) , (10), (11) y (12) Tornillos Sin fin, son los encargados de dosificar la materia
prima.
(13), (14), (15) y (16) Motores, son los encargados de accionar los tornillos sin fin.
2 BOTONES DE OPERACIÓN. Los botones de operación le ayudan a realizar fácilmente operaciones dosificación de la
máquina.
(1). Teclado KeyPad.
Utilice el teclado para navegar dentro del panel de control, elegir sus recetas deseadas y
realizar calibración a la máquina.
(2). Botón de Emergencia.
Pulse el botón en casa de emergencia, atascamiento de material, fugas y cualquier tipo de
emergencia.
(3). Botón de Encendido/Apagado.
Pulse el botón para encender y/o apagar la máquina.
141
3 PANEL DE OPERACIONES.
(1). LCD (pantalla de cristal líquido)
Aquí se muestra el menú de inicio y los demás menús de las recetas y calibración de la
máquina, dentro de las recetas se muestra la cantidad de material que se va utilizar para
cada una y el tiempo estimado.
(2). Teclado KeyPad.
Pulse las teclas del KeyPad dependiendo de la opción que desee escoger.
4 USO DE LA MAQUINA. Asegúrese de cumplir las siguientes medidas de precaución relacionadas con la corriente
eléctrica.
142
4.1 Corriente Eléctrica.
1. Introduzca el enchufe en la toma de corriente de la pared.
2. Establezca el interruptor de la alimentación en posición “I”.
3. Para apagar la máquina, establezca el interruptor en posición “O”. Nota:
Si se produce una interrupción del servicio eléctrico mientras se está
utilizando, apáguela y desenchúfela de la toma corriente. Cuando vuelva a
encender, siga los procedimientos necesarios para una correcta utilización
de la máquina.
4.2 Dosificación. Una vez encendida la maquina procedemos a entrar la contraseña para entrar al menú de
la dosificadora D.A.P
143
La contraseña la debe cambiar tan pronto ingrese al sistema por seguridad.
Al entrar al menú se escoge la opción que se quiera:
En la opción de recetas encontrara las recetas que usted ha incluido anteriormente.
Si escoge una de las opciones la máquina comenzara a dosificar la receta de manera
automática y le informara cuando haya terminado de dispensar luego procederá a mezclar
los ingredientes por medio de la mojadora y abra terminado el proceso.
5 MANTENIMIENTO. A continuación encontrará unas instrucciones sencillas para el mantenimiento de la
máquina.
LIMPIEZA DE LA ESTRUCTURA DE LA MÁQUINA.
Si la superficie de la máquina está sucia, humedezca un paño con desinfectante o
detergente escúrralo firmemente, y a continuación, páselo sobre la estructura de la
máquina. Tras limpiarla una vez con un paño húmedo, vuelva a secarla con un paño seco.
144
LIMPIEZA DE LA FUENTE DE ALIMENTACION.
El rendimiento de la máquina puede afectarse si se acumula materia prima y polvo en la
fuente de alimentación; por lo tanto se deberá limpiar periódicamente.
1.- Apague la máquina y desenchúfela.
2.- Afloje los tornillos de la fuente y saque la tapa que cubre los circuitos.
3.- Tome un cepillo limpio de cerdas suaves y un paño seco, utilizándolo de manera que
limpie todas las impurezas dentro de la fuente de alimentación.
4.- Vuelva y coloque la caja de la forma en que la saco y compruebe que quede
totalmente cerrada.
145
LIMPIEZA DE LAS TOLVAS Y TORNILLOS SIN FIN.
1.- Apague la máquina y desenchúfela.
2.- Afloje los tornillos que sostienen el motor acoplado a la tolva y el tornillo sin fin.
3.- Saque el tornillo sin fin (en caso de estar el tornillo muy desgastado comunicarse con
un vendedor autorizado), y límpielo con un cepillo seco y un paño que no arroje motas al
tornillo y que tenga desinfectantes.
4.- Una vez retirado el motor y el tornillo de la tolva lave la tolva con detergente y
desinfectantes y séquela con un paño totalmente seco.
5.- Vuelva y acople el motor y el tornillo sin fin a la tolva colocando los tornillos.
6.- Asegúrese que las tolvas queden como estaban y está lista para volverla a utilizar.
146
ANEXOS F. DATASHEETS.
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