XX MUESTRA DE MÁQUINAS Y PROTOTIPOS

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 233217
e-mail: [email protected]
Juan Carlos Olarte Moyano 233184
e-mail: [email protected]
Benigno Rojas Susa 233202
e-mail: [email protected]
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.
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 ”
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.
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 $3’000 000
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.
ESPECIFICACIONES DE INGENIERÍA (QFD)
•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.
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”.
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.
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
- Con
producto sin moler
Baldes (agua), canastilla y pala dosificadora (soya).
Bomba
Banda transportadora.
- Molienda
Piedras abrasivas
Cuchillas.
Martillos.
Rodillos.
Tornillo sinfín.
2- FILTRACIÓN
- Medio filtrante
- Proceso de filtración
Fibras sintéticas, textiles o
Centrifugado.
Prensado Mecánico naturales.
Mallas metálicas o tamices.
Filtrado al vacío.
Lamina perforada.
Cribado por
gravedad.
Por Vibración.
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
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
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.
Cambios de construcción
ANTES
DESPUÉS
DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA
LISTA DE PARTES
CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS
Características generales
Diámetro máximo
Altura total aprox.
Volumen total
mm
mm
lt
Fuente de energía
R.P.M Motor
720
Operación continua
Electricidad
Tipo de motor
Potencia del motor
300
Trifásico
HP
0,5
3600
CARACTERÍSTICAS DE FABRICACIÓN
• Estructura soporte del motor y de los rodamientos en acero 1020.
•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.
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.
•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.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Y
HERRAMIENTAS DE INGENIERÍA
EMPLEADAS
•Ullman David. “The mechanical desing process”, McGraw Hill
international Editions, 1992.
•Agudelo Ariza Germán Ricardo y Muñoz Villareal Jeyny Oliva.
“Evaluación del proceso a nivel piloto para la obtención de
una bebida de soya”, 2002.
•http://turnkey.taiwantrade.com.tw/showpage.asp?subid=069&
fdname=FOOD+MANUFACTURING&pagename=Planta+de+pro
duccion+de+leche+de+soya.
•http://benson.byu.edu/Publication/RELAN/V15/V154/Pruebas.
asp
•http://malaga2004.pe.tripod.com/
•http://asamex.nsrl.uiuc.edu/lacteo11.html