XX MUESTRA DE MÁQUINAS Y PROTOTIPOS

Transcripción

1 XX MUESTRA DE MÁQUINAS Y PROTOTIPOS Diseño y construcción de un filtro centrífugo para el proceso de extracción de leche de leche de soya en la planta de vegetales del ICTA Andrés Camilo Tovar Villamil actovarv@unal.edu.co Juan Carlos Olarte Moyano jcolartemo@unal.edu.co Benigno Rojas Susa brojass@unal.edu.co

2 ANTECEDENTES Y FUNDAMENTACIÓN El proyecto surgió con la necesidad de optimizar el proceso de extracción de leche de soya que se realiza en la planta de vegetales del ICTA, en la Universidad Nacional de Colombia, ya que en este proceso la parte de filtración se hace de forma manual lo cual implica una demora substancial en la elaboración del producto.

3 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Diseño y construcción de un sistema de filtración fina de leche de soya (leche resultante de un filtrado previo inicial), que minimice el tiempo del proceso de extracción de leche de soya, llevado a cabo en el Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos de la Universidad Nacional de Colombia

4 REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE 1. Requerimientos funcionales de desempeño - Necesitamos que la máquina sea fácil de operar. - Debe ser durable. - Debe ser eficaz en el proceso. - Debe tener bajo consumo energético. - Debe realizar el proceso en el menor tiempo posible. - Debe ser seguro al ser operado. - Debe ser fácil de operar. - Debe reducir la humedad en el afrecho. - Debe reducir la cantidad de afrecho en la leche. - Debe cumplir con todos los requerimientos de sanidad.

5 REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE 2. Restricciones espaciales - Volumen adecuado con el proceso. - Debe ser ergonómico con el fin de facilitar su manejo 3. Aspecto - El prototipo debe poseer una buena apariencia. 4. Tiempo - Contamos con tres meses para su desarrollo y construcción. 5. Costo - El costo del desarrollo no podía superar $

6 REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE 6. Manufactura - En el desarrollo del prototipo se deben utilizar procesos de manufactura disponibles en el mercado. 7. Estándares - El prototipo debe ser construido con material que no reaccione no con la leche ni con el afrecho. - Debe ser modular para garantizar la limpieza y desinfección de las partes desarmables del prototipo.

7 ESPECIFICACIONES DE INGENIERÍA (QFD) Obtener un mínimo de tiempo de filtración Obtener un mínimo de tiempo de filtración Obtener un mínimo de humedad en el afrecho. Bajo Consumo energético. Buenos acabados superficiales. El sistema no debe presentar fugas.

8 FUNCIONES DIAGRAMA DE DESCOMPOSICIÓN FUNCIONAL Se definió como función global a ser utilizada y determinada la siguiente: Diseño y construcción de un dispositivo de filtración fina de leche de soya que optimice el proceso de extracción de la misma llevado a cabo en el Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos de la Universidad Nacional de Colombia.

9 SUBFUNCIONES Diseño o selección del concepto de filtración por medio del cual se desarrollará el proceso. Diseño y selección del medio filtrante que será utilizado para la aplicación del concepto de filtración que se escoja en la subfunción anterior.

10 GENERACIÓN DE CONCEPTOS Teniendo en cuenta los principales requerimientos del usuario y las características del proceso de extracción surgieron después de una lluvia de ideas las siguientes alternativas: 1- CARGAR EQUIPO - Con producto molido Balde Manguera Bomba y sistema de tuberías

11 - Con producto sin moler Baldes (agua), canastilla y pala dosificadora (soya). Bomba Banda transportadora. - Molienda Piedras abrasivas Cuchillas. Martillos. Rodillos. Tornillo sinfín.

12 2- FILTRACIÓN - Proceso de filtración Centrifugado. Prensado Mecánico Filtrado al vacío. Cribado por gravedad. Por Vibración. - Medio filtrante Fibras sintéticas, textiles o naturales. Mallas metálicas o tamices. Lamina perforada.

13 3- Extracción de productos Laminas acanaladas. Tubos. Ranuras para libre descarga Extracción manual. 4- Suministro de potencia Motor Eléctrico Motor de Combustión Interna Sistema por presión de un fluido (hidráulico, neumático, etc.). Entrada de Potencia Humana

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19 PRESENTACIÓN DE LA ALTERNATIVA DE DISEÑO DOMINANTE Y JUSTIFICACIÓN Después de una serie de iteraciones de descarte teniendo en cuenta los requerimientos del ICTA llegamos al punto donde encontramos que las siguientes opciones o alternativas nos brindan las mejores posibilidades de cumplir con nuestro objetivo

20 GENERACIÓN DEL PRODUCTO Como se pensó inicialmente el dispositivo no fue construido ya que en el proceso de manufactura notamos que algunas partes del dispositivo no podían ser construidos tan fácilmente y con el fin de agilizar el proceso de construcción conservando claro está las características funcionales para las que fue diseñado se le hicieron algunas modificaciones a nivel estructural.

21 Cambios de construcción ANTES DESPUÉS

22 DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA LISTA DE PARTES

23 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS Características generales mm Diámetro máximo 300 Altura total aprox. Volumen total mm lt 720 Operación continua Fuente de energía Electricidad Tipo de motor Trifásico Potencia del motor HP 0,5 R.P.M Motor 3600

24 CARACTERÍSTICAS DE FABRICACIÓN Estructura soporte del motor y de los rodamientos en acero Cuerpo, Filtro, tapa y eje en acero inoxidable AISI 304, calibre 18. Motor eléctrico para movimiento del filtro a 3600 rpm y 0,5Hp. Sistema de encendido por contactor directo al motor Pies de apoyo con contratuerca para tener altura variable Ingreso de producto de forma manual y salida de los productos por conductos especiales de forma separada. Tapa desmontable para protección del equipo ante contaminantes externos, y además para tener una correcta limpieza. Sello de seguridad para evitar fugas de producto (leche) en la parte del cuerpo destinada para el direccionamiento de este producto.

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27 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Finalmente se obtuvo un diseño resultado de seguir los pasos de una metodología que pretende, en primer lugar, evaluar la factibilidad de un proyecto, reconocer la necesidad que se quiere solucionar y reconocer los requerimientos por parte del cliente. También se requiere de un análisis de mercado que garantice la aceptación y posicionamiento del producto. El filtro centrifugo fabricado trata de dar solución a una necesidad planteada en un inicio por el ICTA pretendiendo extenderse a potenciales clientes como los pequeños productores de leche de soya.

28 Debido al presupuesto con que se contó, el proceso de fabricación no fue el óptimo y la manufactura en ciertos elementos de la máquina no se considera el adecuado para los mejores resultados. La pieza crítica es el filtro cónico, requiere de un alineamiento perfecto para no generar desbalance a la velocidad requerida. En cuanto a las disposiciones generales de la máquina se recomienda modificar los sistemas de unión para el filtro y la tapa, ya que estos deben ser de fácil manejo para la limpieza del equipo. En cuanto a funcionalidad se recomienda realizar varias pruebas con distintos medios filtrantes, con las cuales se podrán evaluar las características óptimas para el resultado de la leche.

29 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Y HERRAMIENTAS DE INGENIERÍA EMPLEADAS Ullman David. The mechanical desing process, McGraw Hill international Editions, Agudelo Ariza Germán Ricardo y Muñoz Villareal Jeyny Oliva. Evaluación del proceso a nivel piloto para la obtención de una bebida de soya, fdname=food+manufacturing&pagename=planta+de+pro duccion+de+leche+de+soya. asp