Diseño y construcción de un procesador de alimentos para elaboración de canastillas de patacón de diferentes tamaños
El presente articulo hace referencia al diseño y construcción de un procesador de alimentos para la elaboración de canastas de patacón de distintos tamaños, implementando áreas de diseño mecatrónico y automatización. Además, teniendo en cuenta la normativa actual de los materiales que tengan contact...
- Autores:
-
Lora Chinchia, Jhon Lewis
Jaimes Calvete, Jorge Andrés
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2021
- Institución:
- Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
- Repositorio:
- Repositorio UNAB
- Idioma:
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- OAI Identifier:
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- Acceso en línea:
- http://hdl.handle.net/20.500.12749/15314
- Palabra clave:
- Mechatronic
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El presente articulo hace referencia al diseño y construcción de un procesador de alimentos para la elaboración de canastas de patacón de distintos tamaños, implementando áreas de diseño mecatrónico y automatización. Además, teniendo en cuenta la normativa actual de los materiales que tengan contacto con productos de carácter alimenticio regulados por el INVIMA, se requiere la selección de materiales óptimos para el procesamiento de la materia prima (en este caso el plátano precocido). El principio de funcionamiento se basa en el aumento de la producción donde con el uso de dos bandejas en trabajo continuo se reducen los tiempos de ocio o espera en cada ciclo de procesamiento. Mediante el análisis y modelamiento del sistema neumático, se determina la fuerza requerida para la elaboración manual de una canasta de patacón a partir de la máquina artesanal con la que cuenta la empresa. Igualmente, con el flujo másico de aire y el diámetro requerido del actuador, se seleccionan los principales componentes del sistema de embutido. La máquina es controlada por un PLC de la marca Mitsubishi de referencia FX1N-20MR, el cual maneja un rango de voltaje de nivel industrial, a partir del cual se seleccionaron algunos actuadores del sistema. Posteriormente, con la ejecución de pruebas, se valida el funcionamiento, determinando la capacidad de producción y el tiempo de operabilidad donde se tienen resultados favorables que lograron aumentar hasta 3 veces la producción, obteniendo la aprobación y aceptación de la empresa solicitante. |
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Además, teniendo en cuenta la normativa actual de los materiales que tengan contacto con productos de carácter alimenticio regulados por el INVIMA, se requiere la selección de materiales óptimos para el procesamiento de la materia prima (en este caso el plátano precocido). El principio de funcionamiento se basa en el aumento de la producción donde con el uso de dos bandejas en trabajo continuo se reducen los tiempos de ocio o espera en cada ciclo de procesamiento. Mediante el análisis y modelamiento del sistema neumático, se determina la fuerza requerida para la elaboración manual de una canasta de patacón a partir de la máquina artesanal con la que cuenta la empresa. Igualmente, con el flujo másico de aire y el diámetro requerido del actuador, se seleccionan los principales componentes del sistema de embutido. La máquina es controlada por un PLC de la marca Mitsubishi de referencia FX1N-20MR, el cual maneja un rango de voltaje de nivel industrial, a partir del cual se seleccionaron algunos actuadores del sistema. Posteriormente, con la ejecución de pruebas, se valida el funcionamiento, determinando la capacidad de producción y el tiempo de operabilidad donde se tienen resultados favorables que lograron aumentar hasta 3 veces la producción, obteniendo la aprobación y aceptación de la empresa solicitante.TABLA DE CONTENIDO ................................................................................................... 8 LISTAS DE FIGURAS...................................................................................................... 10 1 INTRODUCCIÓN ..................................................................................................... 12 2 OBJETIVOS ............................................................................................................. 13 2.1 Objetivo general ............................................................................................... 13 2.2 Objetivos específicos ....................................................................................... 13 3 DISEÑO DE LA MÁQUINA PATACONERA ............................................................. 14 3.1 Requerimientos y consideraciones preliminares. .............................................. 14 3.1.1 Detección de falencias. ............................................................................... 14 3.2 Análisis de la fuerza requerida ......................................................................... 15 3.2.1 Pruebas experimentales. ............................................................................ 15 3.3 Sistema de accionamiento................................................................................ 18 3.3.1 Análisis para un sistema de accionamiento neumático ............................... 18 3.3.2 Modelado flujo másico de aire. ................................................................... 20 3.3.3 Descripción de los componentes neumáticos seleccionados. ..................... 24 3.3.4 Simulaciones de la fuerza obtenida a partir del actuador seleccionado. ..... 27 3.4 Selección del controlador del sistema .............................................................. 29 3.4.1 Programación del controlador. .................................................................... 30 3.4.2 Selección de la pantalla de visualización y configuración del sistema......... 34 3.5 Diseño del sistema de potencia. ....................................................................... 35 3.6 Diseño de planos eléctricos para el sistema de control .................................... 37 3.7 Normativa ......................................................................................................... 38 3.8 Análisis estático de la estructura mecánica. ..................................................... 38 3.8.1 Características del acero inoxidable 304. ................................................... 43 3.9 Diseño CAD final .............................................................................................. 43 3.9.1 Descripción de componentes. ..................................................................... 44 3.9.2 Sistema de control ...................................................................................... 45 3.9.3 Sistema de embutido .................................................................................. 46 3.9.4 Sistema de riel y bandejas inferior .............................................................. 47 3.9.5 Sistema de riel y bandejas superior ............................................................ 47 4 CONSTRUCCIÓN Y AUTOMATIZACIÓN DE LA MÁQUINA PATACONERA .......... 48 4.1 Etapa de construcción mecánica. ..................................................................... 48 4.1.1 Consideraciones para el funcionamiento de la máquina ............................. 51 4.2 Etapa de construcción eléctrica ........................................................................ 52 4.3 Evaluación y diagnóstico de posibles averías en el ensamble mecánico .......... 53 4.4 Ensamblaje total del sistema. ........................................................................... 54 5 VALIDACIÓN DE LA MÁQUINA PATACONERA ..................................................... 57 5.1 Pruebas preliminares de los componentes de la máquina ................................ 57 5.2 Pruebas de funcionamiento. ............................................................................. 60 5.2.1 Pruebas de repetibilidad. ............................................................................ 60 5.2.2 Pruebas de fuerza del actuador neumático. ................................................ 62 5.2.3 Pruebas del sistema de potencia ................................................................ 65 5.2.4 Pruebas de funcionamiento por operario .................................................... 66 5.3 Planteamiento de mejoras. ............................................................................... 66 5.3.1 Problemas de adherencia. .......................................................................... 67 5.3.2 Problema de calentamiento en los actuadores ........................................... 72 5.3.3 Problemas de estética ................................................................................ 73 5.4 Comparación de resultados. ............................................................................. 73 5.5 Visita de revisión por parte del empresario ....................................................... 74 5.6 Entrega y análisis de desempeño en campo de la máquina ............................. 75 5.7 Posibles mejoras a futuro. ................................................................................ 76 6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES............................................................ 78 BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................ 80 ANEXOS ......................................................................................................................... 82 ANEXO A ..................................................................................................................... 82 ANEXO B ..................................................................................................................... 84 ANEXO C ..................................................................................................................... 90 ANEXO D ..................................................................................................................... 95 ANEXO E ..................................................................................................................... 98 ANEXO F ..................................................................................................................... 99 ANEXO G ................................................................................................................... 101PregradoThis article refers to the design and construction of a food processor for the production of patacon baskets of different sizes, implementing areas of mechatronic design and automation. In addition, taking into account the current regulations of the materials that have contact with food products regulated by INVIMA, it is required the selection of optimal materials for the processing of the raw material (in this case the precooked plantain). The principle of operation is based on the increase of production where the use of two trays in continuous work reduces the idle or waiting times in each processing cycle. Through the analysis and modeling of the pneumatic system, the force required for the manual processing of a basket of patacón is determined from the company's artisanal machine. Likewise, with the mass flow of air and the required diameter of the actuator, the main components of the stuffing system are selected. The machine is controlled by a Mitsubishi PLC of reference FX1N-20MR, which handles an industrial level voltage range, from which some actuators of the system were selected. Subsequently, with the execution of tests, the operation is validated, determining the production capacity and the time of operability where favorable results were obtained, increasing up to 3 times the production, obtaining the approval and acceptance of the applicant company.application/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombiahttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Diseño y construcción de un procesador de alimentos para elaboración de canastillas de patacón de diferentes tamañosDesign and construction of a food processor for the preparation of different sized patacón basketsIngeniero MecatrónicoUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaPregrado Ingeniería Mecatrónicainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPMechatronicFood processorPneumatic systemAutomationPneumatic controlTechnological innovationsCommercializationMecatrónicaAutomatizaciónControl neumáticoInnovaciones tecnológicasComercializaciónProcesador de alimentosPLCMITSUBISHISistema neumático[1].R. M. C. -. RADDAR, «Actualización económica: sector de restaurantes Bucaramanga,» Cámara de comercio, Bucaramanga, Bucaramanga, 2016.[2].GONZALEZ, J., & GALINDO, N. «Análisis estructural Integrativo de Organizaciones Universitarias a partir de metodologías de diseño ingenieril» UNIVERSIDAD DE VERACRUZANA, México, 2019[3].VISTRÓNICA S.A.S, «Catálogo sensores de presión,» 2020. [En línea]. https://www.vistronica.com/[4].INGEMECANICA, Sistemas Hidráulicos de Transmisión de Potencia. (2020). Retroceded 25 October 2020, from https://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn212.html[5].GARCIA REYES, F. J., & GONZALEZ, A. J. (2009). Elaboración y automatización de una maquina empacadora industrial a escala. Obtenido de UPB.IM.pdf[6].MAJUNDAR, S.R. Sistemas neumáticos principios y mantenimiento. México: Mc Graw Hill Editorial, 1997.[7].FESTO, Colombia. Software de aplicación y cálculo para análisis de de componentes neumáticos. 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