DISEÑO Y RECOMENDACIONES DE FABRICACIÓN, CON ASISTENCIA DE COMPUTADOR, DE UN TANQUE DE ENFRIAMIENTO EN ACERO INOXIDABLE PARA CONSERVACIÓN DE LECHE

Transcripción

1 DISEÑO Y RECOMENDACIONES DE FABRICACIÓN, CON ASISTENCIA DE COMPUTADOR, DE UN TANQUE DE ENFRIAMIENTO EN ACERO INOXIDABLE PARA CONSERVACIÓN DE LECHE Presentado por: Diego Mauricio Santa Ramirez Dirigido por: Jhonny Mauricio Valencia Facultad de Ingeniería Mecánica Universidad Tecnológica de Pereira

2 INTRODUCCIÓN Colombia es un país cuyo primer renglón de la economía es el agro y dentro de las prácticas agropecuarias se tiene la producción de leche, la cual se encuentra regulada por los decretos 616 y 2838 de 2006 suscritos por el gobierno, a través del Ministerio de Protección Social con ayuda del Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural; sobre los requisitos que debe cumplir la leche para el consumo humano y los procesos necesarios para garantizar la inocuidad de la misma.

3 IDENTIFICACIÓN DE LA NECESIDAD En la pujante y productiva región del eje cafetero, se identifica la ausencia de tanques para conservación de leche en minifundios rurales, que manejan animales bovinos, bufalinos y/o caprinos utilizados para la producción de leche que permitan dar cumplimiento a los decretos 616 y 2838 del 2006.

4 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Es factible diseñar y construir un tanque para la conservación de leche, que dé solución a los requerimientos de pequeños y medianos productores de leche en el eje cafetero?

5 OBJETIVOS Objetivo General Realizar diseño y recomendaciones de fabricación, con asistencia de computador, de un tanque de enfriamiento en acero inoxidable para conservación de leche.

6 Realizar las recomendaciones necesarias para la fabricación y el montaje del tanque para conservación de leche. Continuación objetivos Objetivos Específicos Consultar con los minifundios productores de leche, sus requerimientos y posibilidades con respecto a la demanda del producto (Tanque de conservación). Investigar sobre estándares que se adapten a la necesidad de los pequeños y medianos productores de leche en la región. Calcular la capacidad del tanque con respecto a la determinación de la medida. Seleccionar el sistema de refrigeración que mejor se acomode a las especificaciones del tanque.

7 METODOLOGÍA Planeación y ejecución de un trabajo de campo, por medio de encuesta, que arrojó las necesidades básicas respecto a la adquisición de un tanque para enfriamiento de leche. Realización del sondeo de los tanques más comerciales del mercado y las normas que se manejan para la construcción del mismo. Diseño de un tanque para refrigeración de leche con base en los tanques comerciales y mejorando sus características para que cumpla tanto las normas como las necesidades de los posibles acreedores al tanque. Consulta a profundidad de las posibles maneras de construcción del tanque y manipulación del acero inoxidable, describiendo en el trabajo las recomendaciones de mayor relevancia, teniendo en cuenta las características del mercado regional y la experiencia adquirida en la fabricación de tanques en el material descrito.

8 FORMATO DE LA ENCUESTA TOMADA

9 Continuación formato de encuesta

10 N DE HATOS RESULTADOS REPRESENTATIVOS DE LA ENCUESTA VOLUMEN DE LECHE LITROS

11 Continuación resultados representativos de la encuesta N DE HATOS 24,2 FRECUENCIA DE ORDEÑO 24 23,8 23,6 23,4 23, ,8 22,6 22,4 1 2 N DE ORDEÑOS

12 N DE HATOS Continuación resultados representativos de la encuesta 30 CLASE DE TANQUE Horizontal Vertical N/S ORIENTACIÓN

13 N DE HATOS Continuación resultados representativos de la encuesta 20 FORMA DE LAVADO Automatico Manual N/S TIPO DE LAVADO

14 ZONAS UTILIZADAS PARA EFECTUAR LA ENCUESTA

15 TANQUE DEL MERCADO QUE MÁS APLICA A LA ENCUESTA

16 TANQUE HORIZONTAL

17 DETALLE AISLAMIENTO TÉRMICO

18 Norma EN 13732: ASPECTOS NORMATIVOS Define diferentes clases de eficiencia frigorífica basada en 3 criterios: i. Numero de ordeños ii. Temperatura ambiente iii. Tiempo de enfriamiento. Creando un código para cada tanque, siendo el tanque descrito en este trabajo: 2 B II. Decretos 616 y 2838: Define la certificación de los hatos lecheros, que contempla los requisitos que debe cumplir la leche para el consumo humano.

19 EJEMPLO DE UNIDAD CONDENSADORA

20 DETALLE PISO CUBA CON EVAPORADOR

21 VÁLVULA DE EXPANSIÓN

22 AGITADOR

23 CALCULO DE LA CARGA TÉRMICA Q 0 = 1,2 Q 2 + Q 4 + Q 7 Q 0 = 1,2 U ais A T E T L + 0,232 L T E T L + m t C p T E T L Q 0 = 1,2 15,382 W + 1,6833 W ,4 W Q 0 = 2194,88 W convirtiendo unidades: Q 0 = 7495,51 Btu h Donde: Q 0 : Carga térmica total, Q 2 : Carga por barreras, Q 4 : Carga por infiltraciones, Q 7 : Carga del producto. Q 1 : Carga solar. Q 3 : Carga por luces. Q 5 : Carga por personas. Q 6 : Carga por equipo eléctrico y térmico.

24 PLANO GENERAL DEL TANQUE

25 CICLO DE AGITACIÓN

26 SALIDA RECOMENDADA PARA FONDO DE TANQUE Salida de costado, drenable, con pendiente - la mejor.

27 SOLDADURA RECOMENDADA PARA FONDO DE TANQUE Soldadura en la pared en lugar de la esquina - la mejor adentro, bueno afuera, resistente a la fatiga.

28 ESFUERZO Y DEFORMACIÓN MÁXIMA EN LA CUBA

29 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DEL TANQUE Potencia total: 1650 W. Voltaje: 220 V monofásico. Corriente nominal: 7,50 A. Carga térmica: 7495,51 Btu h = 2657 kcal/h. Capacidad volumétrica máxima: 220 litros. Capacidad volumétrica mínima: 40 litros. Refrigerante: R404a. Peso estimado del tanque vacío: 250 kg. Medidas generales: 1,35 X 0,85 X 1,17 [m] (Largo x Ancho x Altura). Motor-reductor: ½ HP, 220 V 1Ph, reducción 55:1.

30 COSTO DEL TANQUE Item Descripción Unidad Cantidad Unitario Costo Costo Total 1 Lámina AISI 304 C-18 m^2 2,25 $ $ Lámina AISI 304 C-16 m^2 1,87 $ $ Lámina AISI 304 C-14 m^2 1,85 $ $ Lámina AISI 304 C-12 m^2 0,42 $ $ Eje redondo con diámetro 1" m 0,67 $ $ Ángulo AISI 304 1/8" X 2" m 4,24 $ $ Platina AISI 304 espesor 3/16" m^2 0,03 $ $ Motor-reductor con código: B 6 IOD A05 G 1 Un 1 $ $ Unidad condensadora Danfoss con código: HCZ 018 Un 1 $ $ B 50 N 10 Tubo cobre 3/8" m 15 $ $ Poliuretano expandido litro 8 $ $ Etilen glicol litro 21 $ $ Control digital para refrigeración TC 900 Ri Power Un 1 $ $ Trazo, corte, doblez, 14 soldadura, pulido y Un 1 $ $ terminado SUBTOTAL $ IVA 16% $ TOTAL $

31 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL TANQUE CON RESPECTO A OTROS DEL MERCADO Ventajas: Sistema de enfriamiento más homogéneo, no permite la fácil cristalización de la leche como consecuencia de temperaturas inferiores a cero. Un precio más competitivo con respecto a los tanques importados. Sencillez en su diseño, por lo tanto, mayor facilidad en su mantenimiento. Consumo eléctrico moderado, con voltaje monofásico. Capacidad volumétrica adecuada, que permite un excelente trabajo en fincas pequeñas.

32 Continuación ventajas y desventajas Desventajas: Fabricación por corte, doblez, soldadura y pulido; no por estampado. No ofrece pre-enfriamiento para el producto. La operación es semi-automática. El aseo del tanque es totalmente manual.

33 CONCLUSIONES En la sociedad que enmarca nuestro territorio, se nota una aglomeración de minifundios con capacidades económicas bajas, dedicadas a la recolección y procesamiento de la leche; por lo tanto se debe hacer énfasis en el mejoramiento de los equipos para recolección de leche a un bajo costo, sin perturbar sus principales características, como es la higiene. Con base en la información obtenida gracias a las encuestas, se identificaron las características técnicas que debe poseer el tanque para conservación de leche en los minifundios, los mismos que fueron incluidos en el diseño. Para éste tipo de tanque se llegó a comprender que la mejor configuración geométrica es la cilíndrica vertical abierta, por su bajo costo de producción, facilidad de manipulación para el usuario y un costo comercial más favorable.

34 Continuación conclusiones Se deduce que el sistema de refrigeración necesario para el tanque, es un sistema de baja capacidad; con una unidad condensadora completa y compacta, fácil de adquirir en el mercado y un enrollamiento evaporativo en tubo de cobre ayudado por un sistema de homogenización térmica, que inherentemente aumenta la eficiencia energética, colaborando así para que el consumo de energía eléctrica del tanque sea mínimo. Se visualiza al tanque para refrigeración de leche con baja capacidad volumétrica, como un equipo que cumple con las necesidades de nuestra región, para el inicio en el proceso de la manipulación de la leche; además le da un valor agregado al producto, que verá afectado positivamente el precio de venta, al cual los propietarios de los minifundios pueden ofertar. Se infiere que el tanque debe ser construido en un material aséptico y resistente a la corrosión, como lo es el acero inoxidable austenítico.

35 Continuación conclusiones En la fabricación y montaje del tanque deben tenerse en cuenta las recomendaciones que permiten obtener un producto de alta calidad, durable y eficiente, sin descuidar los aspectos concernientes al mantenimiento. Se determina al sector alimenticio como una de las principales industrias para nuestra sociedad, ya que es la mejor forma que tiene el ser humano de captar energía para sus diversas actividades. La leche, como alimento es un producto de gran reconocimiento social. Dentro del proceso que se maneja para la manipulación y la transformación de la leche en sus respectivos derivados, por lo tanto se obtiene un enfoque primordial para sus primeras etapas de proceso; al tanque para enfriamiento de leche se le da gran importancia en este primer proceso.

36 RECOMENDACIONES Realizar un estudio que permita la optimización del diseño del tanque, con materias primas y refrigerantes más eficientes y amigables con el medio ambiente. Encontrar la forma geométrica y dimensiones, de forma sencilla y práctica sobre un agitador para refrigeración de leche. Los convenios Universidad Empresa privada permitirían desarrollar equipos para conservación de leche por medio de sistemas con energías alternativas. Realizar periódicamente encuestas que permitan conocer las necesidades de las personas que laboran ruralmente. Seguir buscando mecanismos que respalden el desarrollo del campo, ya que es la garantía para la seguridad alimentaria de nuestra comunidad. En Colombia existen pocas normas que se refieran a tanque como el que se diseñó en este trabajo, por lo tanto se aconseja realizar mayores esfuerzos para brindar a los productores de leche las condiciones suficientes para mejorar el sector.

37 PREGUNTAS?

38 GRACIAS

39