Convocatoria SIP 2007.

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1 Convocatoria SIP Propuesta Proyecto Individual. No Corto plazo 1 año Titulo: Evaluación experimental de la fuerza de fricción en un mecanismo transportador para harina de maíz. Dr. Eduardo Morales Sánchez Profesor titular C E3017 SNI: I COFFA: IV EDI: VIII Posgrado Ingeniería y tecnología Clasificación CONACYT: Materiales: Procesos de producción Investigación: Aplicada Informe final del proyecto SIP Resumen: En la última década se han desarrollado métodos de producción de masa nixtamalizada utilizando harina de maíz cruda. Estos métodos muelen el maíz crudo, obtiene harina cruda y posteriormente aplican un proceso de cocimiento por resistencia o por vapor para obtener masa nixtamalizada. Sin embargo no existen dispositivos que transporten la harina cruda de maíz hacia todas las etapas de un proceso de producción. Lo que utilizan en la industria son dispositivos generales de transporte pero no dispositivos diseñados específicamente para transportar harina de maíz. Por lo tanto en este proyecto se realizo el diseño y la construcción de un transportador especifico para harina de maíz basado en una cámara con tornillo, el cual empujara el material con la fuerza necesaria para llevar la harina de maíz hacia una etapa posterior como una etapa de cocimiento o a cualquier otra etapa de un proceso de producción. Objetivos: Diseño y construcción de un transportador para harinas de maíz. Determinacuion de la fuerza de friccion de la harina de maiz sobre una tuberia. Producto final: Prototipo de un transportador para harinas de maíz con una capacidad de 5 kgs de harina de maíz por hora. Resultados entregables Tecnológicos: Prototipo cocedor por calentamiento ohmico para harina de maíz cruda. o Prototipo construido

2 Formación de recursos humanos: 2 Tesis de estudiantes: nivel Licenciatura y Maestría. 1 Practicas Profesionales 2 alumnos PIFI 1 Tesis licenciatura Nombre del alumno: Alonso Chávez Gonzalez. Titulo de la tesis: Controlador de temperatura con rampa de calentamiento Grado: TSU en electrónica y automatización. Institución: Universidad Tecnológica de San Juan del Río Fecha:13 de Septiembre Tesis maestría Nombre del alumno: Omar Gustavo Alvarado Mancilla Titulo: Desarrollo de un sistema mecánico de flujo continuo para harina de maíz. Grado: Maestría en Tecnología Avanzada Institución: Centro de Investigación en Ciencia Aplicada y Tecnología Avanzada. CICATA- Querétaro Fecha: 7 de diciembre del Practicas profesionales Nombre del alumno: Alonso Chávez Gonzalez. Practicas profesionales: Controlador de temperatura con rampa de calentamiento Carrera: Electrónica y automatización. Institución: Universidad Tecnológica de San Juan del Río Periodo: 2 de mayo al 17 de agosto Alumnos PIFI 1 Nombre del alumno: Omar Gustavo Alvarado Mancilla 1 Nombre del alumno: Ricardo Duran Ávila Titulo del proyecto SIP: Evaluación experimental de la fuerza de fricción en un mecanismo transportador para harina de maíz. Registro SIP: Institución: Centro de Investigación en Ciencia Aplicada y Tecnología Avanzada. CICATA- Querétaro Científicos: 1 artículo en extenso en congreso nacional Controlador de Temperatura con rampa de calentamiento. Alonso Chávez Gonzalez, Eduardo Morales-Sanchez Eduardo, Juan Manuel Ramos Arreguin. 6º. Congreso Nacional de Mecatrónica San Luis Potosí, Noviembre 8-10 de 2007.

3 1 Patente o Titulo: Proceso y aparato cocedor por calentamiento cómico para obtener harinas instantáneas de cereales y leguminosas Inventor(es): Eduardo Morales Sanchez No de expediente: MX/a/2007/ Fecha de solicitud: 18 diciembre de Desarrollo: La metodología planteada para alcanzar los objetivos fue: Primeramente se diseñara un mecanismo transportador tipo extrusor, posteriormente se construirá; ya teniendo el mecanismo construido se le incorporara un motor con control de velocidad y también una resistencia eléctrica con control de temperatura. Teniendo el transportador con motor y resistencia entonces se le construirá un dado especial que permita conectar un tubo de 2.5 metros. Se le introducirá harina de maíz cruda al transportador y se medirá la corriente del motor conforme la harina va llenando al tubo, así para cada distancia se tendrá una medición de corriente del motor. Por ultimo se obtendrá una grafica de corriente contra distancia calculando indirectamente la fuerza de fricción y por lo tanto el coeficiente del fricción de harina cruda de maíz. El sistema transportador construido esta formado 2 partes principales: La etapa del moto-reductor y la etapa del transportador. A su vez la etapa del transportador esta formada por 6 elementos principales: Cámara de rodamiento, Tolva, tornillo, cámara de tornillo, resistencia de calentamiento y dado. Ver Figura 1. Motor AC Redu ctor Alimenta dor Cámara y tornillo Dado Figura 1. Partes componentes del transportador para harina de maíz propuesto. Se realizaron los dibujos a detalle y se mando a maquinar a un taller de maquinado. Se utilizo acero inoxidable 904 para las partes en contacto con el material (Tolva, tornillo, cámara del tornillo, dado), para las partes que no están en contacto con el material se utilizó acero La figura 2 muestra las partes maquinada del transportador diseñado. La figura 3a muestra el equipo o prototipo construido y ensamblado.

4 Figura 2. Partes maquinadas del transportador tipo extrusor de este proyecto. Una vez diseñado y construido el transportador tipo extrusor se procedió a automatizarlo incorporándole un moto reductor de 3HP con control de velocidad (inversor), una resistencia eléctrica de 300 Watts con control de temperatura y sensor de termopar tipo T. Cabe mencionar que los recursos para la compra del moto-reductor con su control de velocidad asi como de la resistencia con control de temperatura se obtuvieron de un proyecto que el investigador tiene con CONACYT dentro de la convocatoria Apoyo para investigadores en proceso de consolidación. La figura 2b muestra el sistema completo. a) b) Figura 3: a) transportador ensamblado y construido b) sistema transportador: Moto-reductor y transportador ensamblado. Pruebas: Construido el transportador se realizarán pruebas para evaluar la potencia necesaria para vencer la fricción a diferentes distancias a transportar y medir la temperatura de operación. Para ello, se construyo un dado especial por donde se conecta un tubo de acrílico hueco. Se introduce material al transportador y se mide la corriente del motor conforme se va llenando el tubo. Se grafica el valor de corriente contra distancia recorrida de la harina de maíz sobre el tubo. Este estudio permitió evaluar la fuerza de fricción o el coeficiente de fricción de la harina de maíz sobre una tubería para ser considerada dentro del diseño de dispositivos que involucren harina de maíz, en otras palabras, calculando la potencia que necesita el transportador para poder mover diferentes volúmenes de

5 material se podrá calcular dispositivos especiales para diferentes velocidades de producción. La figura 4 muestra el comportamiento de la fuerza aplicada contra la distancia de material a mover. Se extrapolaron los adtos de la grafica para calcular la fuerza que se necesita para mover al material una distancia de 3 metros, la extrapolación dio el resultado de que se requieren 5 MPa de presión de empuje para lograr que el material avance continuamente por una distancia de 3 metros. Presion ( KPascales) 6.0x x x x x x Data1_PKPa 3x10 6 3x10 a) 6 2x10 b) 6 2x Distancia (Metro) Fuerza (Kpascales) 4x10 6 1x10 6 5x Data1_PKPa InterExtrap2_Data1PKPa Distancia (Metros) Figura 4. a) Curva de fuerza vs distancia de material b) extrapolación de fuerza vs una distancia a 3 metros. la curva se ajustó a una relación polinomial de orden 3 Y = A + B1*X + B2*X^2 + B3*X^3 Donde los valores de los coeficientes son Parameter Value Error A B B B R-Square(COD) SD N P < Conclusión: En resumen, se construyó un mecanismo transportador tipo extrusor lográndose tener un prototipo. También debido al diseño especial del transportador se tiene en tramite de solicitud de una patente denominada Alimentador transportador para masa y harina de maíz desarrollada por Eduardo Morales Sanchez, Maximiano Ruiz Torres y Omar G. Alvarado Mancilla, todos participantes de este proyecto. El alumno Omar G. Alvarado Mancilla obtuvo su grado de maestro en tecnología avanzada con el trabajo de tesis desarrollado en este proyecto. Como ya se mencionó anteriormente, el transportador construido es parte de un proyecto mayor financiado por CONACYT 2007, el cual consiste en el diseño y construcción de cocedores alternativos para harina de maíz.

6 Subproductos Logrados Congreso 1 Prototipo 1 Tesista 2 Posgrado Maestría Titulado PIFI 2 Posgrado Practicas profesionales 1 nivel Superior Patente 1 Solicitud Financiamiento externo: Si CONACYT 98, Profesores participantes 1 Eduardo Morales Sánchez Director de proyecto 2 Maximiano Ruiz Torres Diseño y supervisión de piezas mecánicas del prototipo transportador. Alumnos participantes 1 Omar Alvarado Mancilla TS, PIFI Diseño del transportador, trabajo de tesis 2 Chávez Gonzalez Alonso TS, PP Ayuda en la construcción del control de temperatura por rampa programable 3 Ricardo Duran PIFI Dibujo a detalle y supervisión en la construcción del transportador Programación de actividades de investigación Meta Valor % Descripción de actividades Mes de inicio Mes de termino 1 10% Meta: Revisión bibliografica Enero Febrero 2 30% Meta: Diseño y dibujo a detalle del transportador Marzo Mayo 3 40% Meta: Construcción del transportador Junio Septiembre 4 20% Meta: Prueba de funcionamiento del transportador Octubre Diciembre Evaluación de la potencia para vencer la fuerza de fricción del transportador construido dependiendo de la distancia a transporte de la harina de maíz. 100% Presupuesto Capitulo Descripción/concepto Solicitado Autorizado /ejercido 2000 Materiales para construcción del prototipo transportador: Metales, cables, tornillos, etc. Consumibles de oficina Pago de maquinados para la construcción del transportador 60, Viáticos para Congreso Nacional o internacional 40,

7 PRODUCTOS: Prototipo de un alimentador transportador para harina de maíz a) b) Formación de recursos humanos: 2 Tesis de estudiantes: nivel Licenciatura y Maestría. 1 Practicas Profesionales Nombre del alumno: Alonso Chávez Gonzalez. Titulo de la tesis: Controlador de temperatura con rampa de calentamiento Grado: TSU en electrónica y automatización. Institución: Universidad Tecnológica de San Juan del Río Fecha:13 de Septiembre 2007

8 Nombre del alumno: Omar Gustavo Alvarado Mancilla Titulo Tesis: Desarrollo de un sistema mecánico de flujo continuo para harina de maíz. Grado: Maestría en Tecnología Avanzada Institución: Centro de Investigación en Ciencia Aplicada y Tecnología Avanzada. CICATA- Querétaro Fecha: 7 de diciembre del Nombre del alumno: Alonso Chávez Gonzalez. Practicas profesionales: Controlador de temperatura con rampa de calentamiento Carrera: Electrónica y automatización. Institución: Universidad Tecnológica de San Juan del Río Periodo: 2 de mayo al 17 de agosto 2007

9 2 alumnos PIFI Omar Gustavo Alvarado Mancilla Ricardo Duran Avila Científicos: 1 artículo en extenso en congreso nacional Titulo: Controlador de Temperatura con rampa de calentamiento. Autores: Alonso Chávez Gonzalez, Eduardo Morales-Sanchez Eduardo, Juan Manuel Ramos Arreguin. Congreso: 6º. Congreso Nacional de Mecatrónica San Luis Potosí, Noviembre 8-10 de 2007.

10 1 Patente o Titulo: Alimentador transportador para masa y harina de maíz Inventor(es): Eduardo Morales Sanchez, Maximiano Ruiz Torres, Omar Gustavo Alvarado Mancilla No de expediente: MX/a/2007/ Fecha de solicitud: 18 diciembre de 2007.