DISEÑO DE UNA MÁQUINA LAVADORA DE ALCACHOFA CRIOLLA

DISEÑO DE UNA MÁQUINA LAVADORA Y CORTADORA

DE ALCACHOFA CRIOLLA

ALUMNOS:

CHAVEZ CAMPOS, Hanns Kevin

PAJARES BOJORQUEZ, Javier Euler

DOCENTE:

LEON LESCANO, Javier

CICLO:

VIII

AÑO:

2012 - II

INGENIERÍA MECÁNICA

INGENIERÍA DE DISEÑO

INTRODUCCIÓN

El siguiente trabajo nos permite conocer los tipos de máquinas industriales

lavadoras y cortadoras de alcachofas criollas y conocer sus funciones totales y

parciales, para luego diseñar nuestra máquina con los conocimientos adquiridos.

Este tipo de máquinas industriales simplifican en gran medida la labor de lavar las

alcachofas manualmente, además que se le agregan otros líquidos para evitar su

oxidación y quitarle las impurezas. La máquina tiene la capacidad de lavar las

alcachofas con una mezcla de agua y ácido cítrico, el equipo será diseñado bajo el

criterio de “Tecnología Apropiadas” y busca satisfacer las exigencias de las

agroindustrias.

DESCRIPCIÓN

TAXONOMÍA Y MORFOLOGÍA.

Familia: Compositae.

Especie: Cynara scolymus, L.

Planta: Planta vivaz, que puede considerarse como bianual y trianual,

conservándose como vivaz en cultivos muy abandonados y con notable

decrecimiento de la producción. Tallos erguidos, gruesos, acanalados

longitudinalmente y ramificados, con más de un metro de altura.

Sistema radicular: Extraordinariamente potente, que le permite

adaptarse a una extensa gama de suelos. Se inserta en un rizoma muy

desarrollado, en el que se acumulan las reservas alimenticias que

elabora la planta.

Hojas: Largas, pubescentes, grandes de 0,9 a un metro de color verde

claro por encima y algodonosas por debajo. Los nervios centrales están

muy marcados y el limbo dividido en lóbulos laterales, a veces muy

profundos en las hojas basales y mucho menos hundidos en hojas de

tallo.

Flores: Terminales muy gruesas, recubiertas por escamas

membranosas imbricadas y carnosas en la base constituyendo la parte

comestible.

Fruto: Es un aquenio provisto de vilano, de forma oblonga y color

grisáceo, que son considerados como la semilla de la planta, pesando el

litro de 600 a 610 gramos y durando de seis a doce años su facultad

germinativa.

PROCESO INDUSTRIAL.

Las alcachofas pueden procesarse en diversas formas, siendo la

más común la elaboración de conservas, que se preparan al natural

(en salmuera) y aliñadas o marinadas (en aceite de girasol o de oliva,

vinagre y especies aromáticas), que es un proceso más costoso.

El proceso industrial es bastante simple y comienza con la recepción de las

alcachofas en agua fría, seguida de una selección para eliminar los capítulos

que llegaran dañados y su clasificación o calibración de acuerdo a su tamaño. La

clasificación de los capítulos se hace normalmente de acuerdo a su diámetro

en la parte ecuatorial, considerándose Extra entre 3,5 y 4,5 cm, Primera entre

4,6 y 5,5 cm y Segunda entre 5,6 y 8,0 cm.

En la elaboración de conservas hay dos variantes para iniciar el proceso,

los italianos prefieren hacer el pelado en primer término (eliminación de brácteas

exteriores), seguido de un reposo de cuatro días para que se inicie una

fermentación láctica, después de los cuales hacen el escaldado, los españoles

en cambio acostumbran hacer primero el escaldado y luego el pelado.

El escaldado es también llamado blanqueado como una derivación de

la palabra inglesa blanching, es una pre-cocción de aproximadamente 15

minutos, aunque la duración y temperatura deben guardar relación con el

tamaño del producto y tiene por objeto neutralizar las enzimas que lo

descomponen.

En el caso de la alcachofa es necesario agregar ácido cítrico, para

evitar la oxidación que le da un color oscuro desagradable. Después del

enfriamiento se eliminan las brácteas, aproximadamente el 50% de ellas para

la obtención de corazones.

En el caso de corazones sigue el corte de las puntas que varía entre el 30

y 50% de la longitud total según sea el tamaño del capítulo y su grado de

terneza. También se corta el pedúnculo a no más de 1 cm de largo, terminándose

la labor manual con un redondeo de la base con cuchillo.

Sin embargo el orden de estas operaciones puede variar algo según

la forma de trabajo de cada empresa. La eliminación de brácteas también puede

hacerse en máquinas peladoras y el calibrado de los corazones en fajas

gravimétricas.

Normalmente los corazones de menos de 4,5 cm. de diámetro se

envasan enteros, los que están entre 4,6 y 5,5 cm se cortan longitudinalmente en

dos partes (1/2 corazón), los que están entre 5,6 y 7,0 cm se cortan en seis

partes (3 cortes) y los que pasan de 7,0 cm se cortan en ocho (4 cortes).

Luego del llenado de las latas o frascos con el producto y el líquido de

gobierno elegido, se pasan por un exhauster, donde se calienta el líquido de

gobierno con vapor, que además de eliminar las burbujas de aire que se

forman al llenarlos, dilata el líquido permitiendo el cierre hermético del envase,

que al enfriarse produce vacío en su interior.

Finalmente los envases sellados se someten a la esterilización en

autoclave si se trata de productos en salmuera o a pasteurización si es

ácido el líquido de gobierno (marinadas).

LISTA DE EXIGENCIAS

FUNCIONES

Recibir la alcachofa a X m de altura.

Salida de alcachofa

Ingreso y salida de agua mezclada con ácido cítrico

(presurizado).

Lavado de la alcachofa.

Cortado de la alcachofa.

Transporte de la alcachofa desde la entrada hacia la salida.

GEOMETRÍA

5 m de largo.

2.5 m de ancho.

2.8 m de altura.

CINEMÁTICA La capacidad de trabajo de la maquina será de 5000

piezas/h.

FUERZAS

Las mordazas encargadas de sujetar a la alcachofa

trabajaran mediante aire comprimido (neumática) ejerciendo

la presión adecuada (de acuerdo al tamaño de alcachofa y el

tipo de alcachofa).

ENERGÍA La máquina funciona a energía eléctrica.

Su consumo será de 3 kW.

MATERIALES

La máquina será diseñada con materiales comerciales, que a

la vez permitan el cuidado y la no contaminación de la

alcachofa ya que estará en contacto directo con ella.

La máquina puede ser construida con Acero Inoxidable AISI

304.

SEÑALES

La máquina cuenta con botones para su encendido y paro.

La máquina deberá funcionar cuando se dé fin al calibrado.

Cuando entra la alcachofa se prende el foco verde.

Cuando sale la alcachofa se prende el foco amarillo.

SEGURIDAD

El equipo brindara seguridad a los operarios tanto en el

funcionamiento como en el momento del mantenimiento.

Las partes y herramientas de cortado se encontraran

internamente, por lo tanto el riesgo de daño por cortes se

reduce.

ERGONOMÍA

La máquina permite su uso adecuado y la comodidad de los

trabajadores a la hora de colocar las alcachofas en la

mordaza.

FABRICACIÓN La máquina será fabricada en talleres de mediano tamaño,

con procesos de automatización y elementos electrónicos.

MONTAJE

La máquina será un casi solo elementos; es decir solo podrá

ser observable la parte del torneado.

Su desmontaje solo será permisible en la parte del torneado y

las mordazas de sujeción, también es permisible su

desmontaje total, para su mantenimiento general.

Permite el recambio de las piezas del torno, cuando haya

ruptura o este en desuso.

TRANSPORTE

El transporte a la planta de funcionamiento debe ser de

relativa facilidad.

USO

La máquina permite la extracción del corazón de la alcachofa,

mediante el corte de las hojas externas y el tallo.

La máquina es usada en una línea de producción.

MANTENIMIENTO

Su mantenimiento será mínimo y principalmente el análisis de

las mordazas y los elementos del torneado.

COSTOS la inversión no debe ser mayor a $10 000.00

TIEMPO el tiempo de producción de la maquina será de 12 semanas.

ESTRUCTURA DE FUNCIONES

CAJA NEGRA (black box):

LAVADO Y CORTADO DE LA ALCACHOFA CRIOLLA.

Energía mecánica Calor, ruido y vibración

Agua y ácidos cítricos

Alcachofa criolla

Señales Señales

PROCESOS TÉCNICOS

Se han identificado 6 procesos básicos:

1. Alimentar de alcachofas la máquina

2. Dosificar alcachofa

3. Dosificar H2O + ácido cítrico

4. Lavar las alcachofas

5. Transporte a cortadora

6. Alimentar de alcachofas cortadora

7. Cortar las alcachofas

8. Descargar las alcachofas lavadas y cortadas.

Adicionalmente se identificaron 1 procesos paralelo

a. Drenaje de H2O + AC

ESTRUCTURA DE FUNCIONES.

VARIANTE 1 FUNCIÓN PARCIAL

Máquina lavadora y

cortadora de alcachofa

criolla

Alcachofa lavada y

cortada

VARIANTE 2 FUNCIÓN PARCIAL.

VARIANTE 3 FUNCIÓN PARCIAL.

VARIANTE 4 FUNCIÓN PARCIAL

VARIANTE 5 FUNCIÓN PARCIAL

Alimentar

lavadora

1

Dosificar

alcachofa

2

Lavar

4

Alimentar

Cortadora

6

Cortar

7

Descargar

8

Alcachofa Criolla

Alcachofas lavadas y cortadas

Drenaje de

H2O+AC

B

Alcachofa Criolla

Alcachofas lavadas y cortadas

Alcachofa Criolla

Mezcla

H2O + AC

A

1 2 + 3 4 6 5 7 8

B

A

Alcachofas lavadas y cortadas

Alcachofas lavadas y cortadas

Alcachofa Criolla

Dosificar

H2O+AC

3

Transporte

a

cortadora

5

1 2 + 3 4 + 5 6 7 8

B

A

1 2 3 + 4 + 5 6 7 8

B

A

1 2 3 + 4 + 5 6 7 + 8

B

A

Alcachofas lavadas y cortadas

Alcachofa Criolla

MATRÍZ MORFOLÓGICA

FUNCIONES PARCIALES

ALTERNATIVAS

1. Alimentar máquina

Por fajas transportadoras

Por faja y tolva de descarga

Manualmente

2. Dosificar alcachofa

Manualmente

Por balanza

3. Dosificar H2O + AC

Por rampas de inyección

Por rociadores de alta presión

Por bombeo

4. Lavar

En cubas de acero inoxidable

Manualmente

Por lavadoras rotativas

5. Transporte a cortadora

Manualmente

Por fajas transportadoras

Por gravedad

6. Alimentar Cortadora

Manualmente

Transporte granular vibratorio

7. Cortar Por medio de cuchillas y mordazas

Por guillotina

Cortadora de plancha (embutido)

8. Descargar

Por fajas transportadoras

Por tolvas de descarga

Manualmente

S1 S2 S3

CONCEPTOS DE SOLUCIÓN:

CONCEPTO DE SOLUCIÓN 1:

EVALUACIÓN DE CONCEPTOS DE SOLUCIÓN

EVALUACIÓN TÉCNICA

DISEÑO MECÁNICO – EVALUACIÓN DE PROYECTOS Diseño de Máquinas

PROYECTOS: Diseño de una Máquina Lavadora y Cortadora de Alcachofa Criolla

Escala de valores según VDI 2225 con puntaje p de 0 a 4 0 = No Satisface; 1 = Aceptable a las Justas; 2 = Suficiente; 3 = Bien; 4 = Muy Bien.

Criterios técnicos de evaluación para diseños en fase de conceptos o proyectos

Variantes de Concepto/Proyecto S1 S2 S3 S ideal

N° Criterio de Evaluación g p gp g gp g gp g gp

1 Función

2 Forma

3 Diseño

4 Seguridad

5 Ergonomía

6 Fabricación

7 Montaje

8 Transporte

9 Uso

10 Mantenimiento

PUNTAJE MÁXIMO

Valor Técnico

Orden

Si Soluciones / g Peso Ponderado / p Puntaje / xi Valor Técnico / yi Valor Económico

EVALUACIÓN ECONÓMICA

DISEÑO MECÁNICO – EVALUACIÓN DE PROYECTOS Diseño de Máquinas

PROYECTOS: Diseño de una Máquina Lavadora y Cortadora de Alcachofa Criolla

Escala de valores según VDI 2225 con puntaje p de 0 a 4 0 = No Satisface; 1 = Aceptable a las Justas; 2 = Suficiente; 3 = Bien; 4 = Muy Bien.

Criterios técnicos de evaluación para diseños en fase de conceptos o proyectos

Variantes de Concepto/Proyecto

S1 S2 S3 S ideal

N° Criterio de Evaluación g p gp g gp g gp g gp

1 Diseño

2 Fabricación

3 Transporte

4 Mantenimiento

5 Costos

6 Plazos

PUNTAJE MÁXIMO

Valor Económico

Orden

Si Soluciones / g Peso Ponderado / p Puntaje / xi Valor Técnico / yi Valor Económico

DETERMINACION DEL DISEÑO PRELIMINAR