AUTOMATIZACIÓN DEL PROCESO PARA EL FORMADO DE LA MATERIA PRIMA DE LA PRODUCCIÓN DE PAN EN LA PANIFICADORA EL SOL EN

BOGOTÁ.

MIGUEL ANGEL APONTE BARBOSA ROGER SEBASTIAN VARGAS RODRIGUEZ

ESCUELA TECNOLÓGICA INSTITUTO TÉCNICO CENTRAL INGENIERÍA EN MECATRÓNICA

BOGOTÁ 2016

AUTOMATIZACIÓN DEL PROCESO PARA EL FORMADO DE LA MATERIA PRIMA DE LA PRODUCCIÓN DE PAN EN LA PANIFICADORA EL SOL EN

BOGOTÁ.

MIGUEL ANGEL APONTE BARBOSA ROGER SEBASTIAN VARGAS RODRIGUEZ

Trabajo de Grado para optar el título de Ingeniero Mecatrónico

Asesor Miguel Morales Granados

Ingeniero Mecánico

ESCUELA TECNOLÓGICA INSTITUTO TÉCNICO CENTRAL INGENIERÍA EN MECATRÓNICA

BOGOTÁ 2016

NOTA DE ACEPTACIÓN

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Firma del presidente del jurado

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Firma del jurado

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Firma del jurado

Bogotá, 26 de Julio 2016

A nuestros padres que son nuestro pilar. A nuestros hermanos por su apoyo. A nuestros abuelos y docentes. A Di-os. Con cariño

TABLA DE CONTENIDO

Pág.

INTRODUCCIÓN ............................................................................................................. 13

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ....................................................................... 14

1.1 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA ............................................................................ 14

2. ALCANCES Y LIMITACIONES DEL PROBLEMA ..................................................... 15

3. JUSTIFICACIÓN ....................................................................................................... 16

4. OBJETIVOS.............................................................................................................. 18

4.1 OBJETIVO GENERAL .............................................................................................. 18

4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ..................................................................................... 18

5. MARCO REFERENCIAL .......................................................................................... 19

5.1 MARCO TEORICO ................................................................................................... 19

5.1.1 VERIFICACIÓN DE INSUMOS Y MEZCLADO DE MATERIAS PRIMAS ............. 19

5.1.2 MOLDEADO ......................................................................................................... 20

5.1.3 FORMADO DEL PAN ........................................................................................... 20

5.1.5 DEPOSITADO EN MOLDES Y HORNEADO ....................................................... 20

5.1.6 ENFRIADO, DIVIDIDO, ASEGURAMIENTO DE CALIDAD Y EMPACADO ......... 20

5.2 MARCO CONCEPTUAL ........................................................................................... 21

5.2.1 DOSIFICACIÓN. .................................................................................................. 21

5.2.1.1 TIPOS DE DOSIFICADOR. ................................................................................ 23

5.2.1.1.1 DOSIFICADORES VOLUMÉTRICOS ............................................................ 23

5.2.1.1.1.1 DOSIFICADORES LÍQUIDOS .................................................................. 24

5.2.1.1.1.2 DOSIFICADORES DE BOMBA ................................................................. 24

5.2.1.1.1.3 DOSIFICADOR POR TORNILLO (SIN FIN) .............................................. 24

5.2.1.1.1.4 DOSIFICADOR DE VASOS TELESCÓPICOS .......................................... 25

5.2.1.1.2 DOSIFICADORES POR PESO ..................................................................... 26

5.2.1.1.2.1 MÉTODO DE APROXIMACIONES ........................................................... 26

5.2.1.1.2.2 MÉTODO ESTADÍSTICO ......................................................................... 27

5.2.2 LA MATERIA PRIMA ............................................................................................ 27

5.2.2.1 HARINA DE TRIGO. .......................................................................................... 27

5.2.2.2 SACCHAROMYCES (LEVADURA). ................................................................... 28

5.2.2.3 GRASA O MARGARINA. ................................................................................... 28

5.2.3 MECANISMOS Y ACTUADORES. ....................................................................... 28

5.2.3.1 TORNILLO SINFÍN ............................................................................................ 28

5.2.3.2 MOTORES DC. .................................................................................................. 29

5.2.3.3 MOTORREDUCTOR. ........................................................................................ 30

5.2.3.4 SERVOMOTOR. ................................................................................................ 31

5.2.3.5 CELDA DE CARGA. .......................................................................................... 32

5.2.3.6 BOMBA. ............................................................................................................. 33

5.2.3.6.1 BOMBAS DINÁMICAS. ................................................................................. 33

5.2.3.6.2 BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO. ............................................. 34

5.2.3.7 ÉMBOLO O PISTÓN MECÁNICO. ..................................................................... 34

5.2.4 DOSIFICACIÓN DEL AGUA. ................................................................................ 35

5.2.4.1 MOTOBOMBA. .................................................................................................. 35

5.2.4.2 VÁLVULA SOLENOIDE. .................................................................................... 36

5.2.5 OBTENCIÓN DE LA MASA. ................................................................................. 37

5.2.5.1 VELOCIDAD Y TORQUE. .................................................................................. 37

5.2.5.2 MOJADORA O AMASADORA DE PAN. ............................................................ 37

5.2.6 ELEMENTO DE CONTROL. ................................................................................ 38

5.2.6.1 ARDUINO .......................................................................................................... 39

5.2.6.2 MICROCONTROLADOR MICROCHIP. ............................................................. 39

5.2.7 ALIMENTACIÓN ELÉCTRICA .............................................................................. 40

5.2.7.1 FUENTE REGULADA ........................................................................................ 40

5.2.7.2 TRANSFORMADOR. ......................................................................................... 41

5.2.7.3 TRANSISTOR. ................................................................................................... 42

5.2.7.3.1 TRANSISTOR BIPOLAR. .............................................................................. 43

5.2.7.4 DIODO. .............................................................................................................. 45

5.2.7.5 RESISTENCIA. .................................................................................................. 46

5.2.7.6 CONDENSADOR. .............................................................................................. 47

5.3 ESTADO DEL ARTE ............................................................................................ 48

5.4 MARCO LEGAL ........................................................................................................ 51

6. DISEÑO METODOLOGICO ...................................................................................... 55

6.1 LÍNEA DE INVESTIGACIÓN ..................................................................................... 55

6.2 DESARROLLO DEL PROYECTO ............................................................................. 55

6.2.1 DISEÑO MECÁNICO ........................................................................................... 55

6.2.1.1 SELECCIÓN DEL MATERIAL DE LAS TOLVAS. .............................................. 57

6.2.1.2 HARINA ............................................................................................................. 59

6.2.1.2.1 CALCULO CONTENEDOR DE LA HARINA .................................................. 60

6.2.1.2.2 PLANO TOLVA DE HARINA. ........................................................................ 62

6.2.1.2.3 SISTEMA DE DOSIFICACIÓN DE LA HARINA. ............................................ 62

6.2.1.2.4 CARCASA HARINA. ...................................................................................... 63

6.2.1.2.5 CALCULO DE FLUJO DE MATERIAL. .......................................................... 64

6.2.1.2.5.1 ÁREA DE RELLENO DE LA CARCASA DE LA HARINA (𝑐𝑚2). ............... 65

6.2.1.2.5.2 VELOCIDAD DE DESPLAZAMIENTO DEL TRANSPORTADOR (CM/S). 66

6.2.1.2.5.3 DENSIDAD DE LA HARINA. ..................................................................... 66

6.2.1.2.5.4 COEFICIENTE DE DISMINUCIÓN DEL FLUJO DEL MATERIAL21. ......... 66

6.2.1.2.5.5 POTENCIA MOTOR HARINA21. ................................................................ 67

6.2.1.3 AZÚCAR ............................................................................................................ 69

6.2.1.3.1 CÁLCULO CONTENEDOR DEL AZÚCAR .................................................... 70

6.2.1.3.2 PLANOS TOLVA DE AZÚCAR. ..................................................................... 72

6.2.1.3.3 SISTEMA DE DOSIFICACIÓN DEL AZÚCAR. .............................................. 73

6.2.1.3.4 CARCASA AZÚCAR26. .................................................................................. 73

6.2.1.3.5 CÁLCULO DE FLUJO DE MATERIAL. .......................................................... 73

6.2.1.3.5.1 ÁREA DE RELLENO DE LA CARCASA DE AZÚCAR (𝑐𝑚2). ................... 74

6.2.1.3.5.2 VELOCIDAD DE DESPLAZAMIENTO DEL TRANSPORTADOR (CM/S). 74

6.2.1.3.5.3 DENSIDAD DEL AZÚCAR. ....................................................................... 75

6.2.1.3.5.4 COEFICIENTE DE DISMINUCIÓN DEL FLUJO DEL MATERIAL. ............ 75

6.2.1.3.5.5 POTENCIA MOTOR AZÚCAR28. .............................................................. 76

6.2.1.4 SAL .................................................................................................................... 78

6.2.1.4.1 CALCULO CONTENEDOR DE LA SAL......................................................... 78

6.2.1.4.2 PLANOS TOLVA DE LA SAL. ....................................................................... 80

6.2.1.4.3 SISTEMA DE DOSIFICACIÓN DE LA SAL. .................................................. 81

6.2.1.4.4 CARCASA SAL. ............................................................................................ 81

6.2.1.4.5 CALCULO DE FLUJO DE MATERIAL. .......................................................... 81

6.2.1.4.5.1 ÁREA DE RELLENO DE LA CARCASA DE SAL (𝒄𝒎𝟐). .......................... 82

6.2.1.4.5.2 VELOCIDAD DE DESPLAZAMIENTO DEL TRANSPORTADOR (CM/S). 82

6.2.1.4.5.3 DENSIDAD DE LA SAL. ........................................................................... 83

6.2.1.4.5.4 COEFICIENTE DE DISMINUCIÓN DEL FLUJO DEL MATERIAL. ............ 83

6.2.1.4.5.5 POTENCIA MOTOR SAL. ......................................................................... 84

6.2.1.5 LEVADURA........................................................................................................ 86

6.2.1.6 GRASA O MARGARINA. ................................................................................... 86

6.2.1.6.1 CALCULO CONTENEDOR DE LA GRASA. .................................................. 86

6.2.1.6.1 PLANOS TOLVA DE LA GRASA. .................................................................. 89

6.2.1.6.2 DISEÑO DEL ÉMBOLO. ................................................................................ 90

6.2.1.6.3 CALCULO DE LA POTENCIA DEL MOTOR GRASA. ................................... 93

6.2.1.7 ESTRUCTURA. ................................................................................................. 95

6.2.1.7.1 FUERZAS DE LAS TOLVAS. ........................................................................ 95

6.2.1.7.1.1 FUERZA TOLVA DE HARINA. .................................................................. 96

6.2.1.7.1.2 FUERZA TOLVA DE AZÚCAR. ................................................................ 96

6.2.1.7.1.3 FUERZA TOLVA DE LA SAL Y LEVADURA. ............................................ 97

6.2.1.7.1.4 FUERZA DE LA CAJA PARA LA FUENTE DE ALIMENTACIÓN. ............. 97

6.2.1.7.2 PLANOS DE LA ESTRUCTURA. .................................................................. 97

6.2.1.7.3 SELECCIÓN MATERIAL ESTRUCTURA. ..................................................... 98

6.2.1.8 AGUA. .............................................................................................................. 104

6.2.2 DISEÑO ELECTRÓNICO ................................................................................... 104

6.2.2.1 SELECCIÓN DEL ELEMENTO DE CONTROL. ............................................... 104

6.2.2.2 PROGRAMA. ................................................................................................... 107

6.2.2.3 DISEÑO DE LA FUENTE. ................................................................................ 112

6.2.2.3.1 VOLTAJE Y CORRIENTE DE LOS MOTORES ........................................... 112

6.2.2.3.2 VOLTAJE Y CORRIENTE DE LA TARJETA DE CONTROL. ...................... 112

6.2.2.4 DISEÑO CONTROL MOTORES. ..................................................................... 114

6.2.2.5 DISEÑO CONTROL MOTOR DE LA GRASA. ................................................. 115

6.2.2.6 DISEÑO CONTROL MOTOBOMBA Y MOJADORA. ....................................... 116

6.2.2.7 DIAGRAMA ELÉCTRICO DOSIFICADORA. .................................................... 117

7. PREGUNTAS DE INVESTIGACION ....................................................................... 119

8. RESULTADOS Y DISCUSIÓN................................................................................ 120

BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................................. 122

ANEXOS ....................................................................................................................... 124

LISTA DE TABLAS

Pág. TABLA 1. COMPARACIÓN DE MATERIAS PRIMAS ...................................................... 16

TABLA 2. COMPARACIÓN SISTEMAS DE CONTROL. .................................................. 38

TABLA 3. TABLA DE DOSIFICACIÓN ............................................................................. 55

TABLA 4. TIPOS DE TORNILLO SIN FIN. ....................................................................... 58

TABLA 5. CLASES DE MATERIAL. ................................................................................. 63

TABLA 6. COEFICIENTE DE RELLENO. ........................................................................ 65

TABLA 7. COEFICIENTE DE DISMINUCIÓN. ................................................................. 66

TABLA 8. COEFICIENTE DE RESISTENCIA. ................................................................. 68

TABLA 9. ENSAYO DE PRUEBA Y ERROR. ................................................................ 104

TABLA 10. VOLTAJE Y CORRIENTE (12VDC). ............................................................ 112

TABLA 11. VOLTAJE Y CORRIENTE (5 VDC ) ............................................................. 112

TABLA 12. VOLTAJE Y CORRIENTE (AC) ................................................................... 112

TABLA 13.GASTOS PARA 240 PANES PANADERIA EL SOL ..................................... 125

TABLA 14. GASTOS PARA 240 PANES EN PANADERIAS AUTOMATIZADAS.......... 125

TABLA 15. COMPARACIÓN COSTO DE PAN. ............................................................. 126

LISTA DE ILUSTRACIONES

Pág.

ILUSTRACIÓN 1. PRODUCCIÓN DEL PAN BIMBO ....................................................... 19

ILUSTRACIÓN 2. PARTES DE UN SISTEMA DE DOSIFICACIÓN. ................................ 22

ILUSTRACIÓN 3. TIPOS DE DOSIFICACIÓN. ................................................................ 23

ILUSTRACIÓN 4. DOSIFICADOR VOLUMÉTRICO DE TORNILLO SIN FIN. ................. 24

ILUSTRACIÓN 5. TRANSPORTADOR DE TORNILLO SIN FIN. ..................................... 25

ILUSTRACIÓN 6. DOSIFICADOR VOLUMÉTRICO DE VASOS TELESCÓPICOS. ........ 26

ILUSTRACIÓN 7. HARINA .............................................................................................. 27

ILUSTRACIÓN 8. TORNILLO SINFÍN. ............................................................................ 29

ILUSTRACIÓN 9 . MOTOR D.C ...................................................................................... 30

ILUSTRACIÓN 10. MOTORREDUCTOR......................................................................... 30

ILUSTRACIÓN 11. SERVOMOTOR. ............................................................................... 32

ILUSTRACIÓN 12. CELDA DE CARGA. ......................................................................... 32

ILUSTRACIÓN 13. BOMBA CENTRIFUGA. .................................................................... 33

ILUSTRACIÓN 14. EMBOLO O PISTÓN. ........................................................................ 35

ILUSTRACIÓN 15. MOTOBOMBA SUMERGIBLE .......................................................... 35

ILUSTRACIÓN 16. VÁLVULA (N.C) ................................................................................ 36

ILUSTRACIÓN 17. VÁLVULA (N.A)................................................................................. 37

ILUSTRACIÓN 18. AMASADORA DE PAN. .................................................................... 38

ILUSTRACIÓN 19. ARDUINO UNO ................................................................................. 39

ILUSTRACIÓN 20. MICROCONTROLADOR MICROCHIP. ............................................ 40

ILUSTRACIÓN 21. FUENTE REGULADA ....................................................................... 41

ILUSTRACIÓN 22.TRANSFORMADOR .......................................................................... 42

ILUSTRACIÓN 23. CONFIGURACIÓN DE LOS TRANSISTORES. ................................ 42

ILUSTRACIÓN 24. POLARIZACIÓN DEL TRANSISTOR NPN. ...................................... 43

ILUSTRACIÓN 25. DIODO. ............................................................................................. 45

ILUSTRACIÓN 26. CURVA CARACTERÍSTICA DE TENSIÓN. ...................................... 46

ILUSTRACIÓN 27. RESISTENCIA. ................................................................................. 47

ILUSTRACIÓN 28. CONDENSADOR. ............................................................................. 47

ILUSTRACIÓN 29. VISTA REAL TOLVA HARINA. ......................................................... 62

ILUSTRACIÓN 30. VISTA REAL TOLVA DE AZÚCAR. .................................................. 72

ILUSTRACIÓN 31. VISTA REAL TOLVA DE LA SAL. ..................................................... 80

ILUSTRACIÓN 32. VISTA REAL TOLVA DE LA GRASA. ............................................... 90

ILUSTRACIÓN 33 EMBOLO DE LA GRASA ................................................................... 91

ILUSTRACIÓN 34. GUÍA DE LA GRASA......................................................................... 92

ILUSTRACIÓN 35. DOSIFICADOR DE LA GRASA. ........................................................ 92

ILUSTRACIÓN 36.TUBOS DOSIFICADORA DE LA GRASA. ......................................... 93

ILUSTRACIÓN 37. DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE. ..................................................... 97

ILUSTRACIÓN 38. VISTA REAL ESTRUCTURA ........................................................... 98

ILUSTRACIÓN 39. SIMULACIÓN ESTRUCTURA EN LÁMINA DE ACERO (HIERRO). . 99

ILUSTRACIÓN 40. SIMULACIÓN ESTRUCTURA EN ACERO INOXIDABLE ................. 99

ILUSTRACIÓN 41. SIMULACIÓN ESTRUCTURA EN ALUMINIO. ................................ 100

ILUSTRACIÓN 42. TOLVA HARINA .............................................................................. 101

ILUSTRACIÓN 43. TOLVA AZÚCAR. ............................................................................ 101

ILUSTRACIÓN 44. TOLVA SAL Y LEVADURA. ............................................................ 102

ILUSTRACIÓN 45. VISTA TRASERA ESTRUCTURA ................................................... 102

ILUSTRACIÓN 46. SISTEMA D.A.P .............................................................................. 103

ILUSTRACIÓN 47. DISEÑO DLP6410 .......................................................................... 105

ILUSTRACIÓN 48. DIAGRAMA DE FLUJO ................................................................... 106

ILUSTRACIÓN 49. PROGAMA PICC ............................................................................ 107

ILUSTRACIÓN 50. DISEÑO FUENTE. .......................................................................... 113

ILUSTRACIÓN 51. DISEÑO CONTROL DE MOTORES ............................................... 115

ILUSTRACIÓN 52. CONTROL MOTOR DE GRASA ..................................................... 116

ILUSTRACIÓN 53. CONTROL MOTOBOMBA Y MOJADORA. ..................................... 117

ILUSTRACIÓN 54. DIAGRAMA DE CONEXIONES. ..................................................... 118

LISTA DE ANEXOS

Pág.

ANEXOS A. CRONOGRAMA ................................................................................................... 124

ANEXOS B. ESTUDIO ............................................................................................................... 125

ANEXOS C. ENCUESTAS ........................................................................................................ 127

ANEXOS D. PLANOS ................................................................................................................ 129

ANEXOS E. MANUAL DE FUNCIONES Y MANTENIMIENTO ........................................... 135

ANEXOS F. DATASHEETS. ..................................................................................................... 146

RESUMEN

La mejor forma de aumentar la productividad de la panadería EL SOL, según los estudios realizados por los autores de este proyecto, es automatizando el proceso de formado del pan. Debido a que en esta etapa se realiza el 60% de la totalidad del proceso, y además se obtienen las unidades de pan producidas, es en este punto donde se evidencia la productividad neta (relación que hay entre las unidades producidas y los insumos utilizados). Tomando como referencia la materia prima utilizada, se automatiza el proceso, teniendo como fundamento el estudio que reveló, la disminución en un 50% del uso de la levadura y en un 37.5% la grasa. Lo que permite el aumento la productividad, reduciendo el uso de materias primas, sin la necesidad de disminuir la cantidad de unidades producidas. Palabras clave: productividad, automatización, materia prima, ahorro.

ABSTRACT

The best way to increase productivity Bakery EL SOL, according to research

conducted by the authors of this project, is automating the process consists of

bread, because at this stage 60% of the entire process is performed, and also

bread units thus produced at this point would productivity are obtained, considering

the raw material used the process is automated based on the study revealed that

the use of yeast is lowered by 50% and 37.5% fat, which helps increase

productivity by reducing the use of these without the need to reduce the number of

units produced.

Keywords: productivity, automation, material savings.

13

INTRODUCCIÓN

El presente trabajo, titulado “automatización del proceso para el formado de la

materia prima en la producción de pan en la panificadora EL SOL en Bogotá”, da

cuenta de la necesidad inmediata de tecnificar no solo esta microempresa, sino las

demás panaderías como denominadas “de barrio”. Con el fin de mejorar su

productividad, generar más ganancias y mejorar la competencia en esta industria.

En un análisis realizado a través de un estudio comparativo, en el cual se

equiparaba la productividad de una panadería tecnificada como Bimbo o Comapan

con la de la panadería El Sol, pudo corroborarse que la productividad de una

panadería con tecnología avanzada es superior en un 30%. Igualmente, es

evidente que dentro del proceso de producción en estas panaderías tecnificadas,

existe una reducción en gastos de materia prima, costos de empleados, y aumento

en la ganancia por cada unidad de pan.

Para ahondar en el tema, con la intención de conocer qué otros procesos de

automatización similares se han realizado, se llevó a cabo una indagación acerca

de los proyectos o máquinas que se han hecho parte de la automatización en el

proceso de producción de pan. Todo esto para tener un referente teórico, que dé

inicio a la solución de nuestra pregunta problema de investigación.

Como primera medida se realizó un trabajo de campo como medida para el

reconocimiento de los principales problemas que existen en la panadería El Sol.

Esto en concomitancia con el proceso de producción de pan, que se estaba

llevando acabo allí hasta ese momento. A partir de esto se desarrollaron pruebas

con el fin de seleccionar los mejores materiales y componentes que van hacer

parte de la máquina, sin que esto dispare el precio que equivalga su elaboración.

Debido a que la panadería El Sol y todas aquellas microempresas denominadas

como de “barrio”, no cuentan con un capital suficiente para acceder a tecnología

de punta.

14

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

1.1 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA

En la última década la industria panificadora Colombiana ha venido evolucionando y tecnificándose. Gracias a esto, se han podido reducir tareas que antes necesitaban demasiada atención por parte del personal humano a cargo. Una de estas, es la mezcla de los ingredientes para obtener la masa con la cual se va a moldear el pan. Hace 20 años este proceso se realizaba manualmente, y debido a la cantidad de masa utilizada, requería de mucho tiempo y fuerza de trabajo en una sola tarea, que por lo general era realizada por una sola persona. En la actualidad este problema está solucionado, gracias a la incursión de las nuevas tecnologías de la industria panadera, que ahora cuenta con las herramientas necesarias para hacer más eficiente el proceso de producción y elaboración de pan. Empresas de gran reconocimiento en la industria panadera Colombiana como Bimbo y Comapan cuentan con tecnología de alta calidad y el capital necesario para invertir en sus procesos de producción en masa. Sin embargo, en las microempresas panificadoras de barrio, por lo general no cuentan con la tecnología adecuada en sus procesos. Por consiguiente en estos establecimientos se evidencia que no se hace un uso óptimo de las materias primas. Estas se gastan innecesariamente y hacen que no se tenga una productividad apropiada, esto teniendo en cuenta que la productividad es la relación que hay entre las unidades producidas y los insumos utilizados para obtener dicha producción. Esta problemática se encontró en la panificadora EL SOL, ubicada en el sur occidente de la ciudad de Bogotá, que después de realizar un estudio (ver Anexo B) y una encuesta (ver Anexo C) a tres diferentes panaderías tecnificadas, se evidenció, que su productividad es baja en comparación con las de las panaderías tecnificadas. Puesto que en esta, un pan tiene un costo de producción de $117 pesos (ver Anexo B), en cambio en una panadería tecnificada, la misma unidad de pan tiene un costo de $88 pesos. Lo que evidencia no solo la reducción en el costo, sino también una disminución del 50% en la levadura y del 37,5% en la grasa utilizada. Teniendo en cuenta lo mencionado anteriormente, gracias a la tecnología se podría implementar un sistema automatizado en la línea de producción del pan, exactamente en la etapa de formado (mezclado y moldeado). Ya que en esta parte es donde más se desperdicia materia prima, y por lo tanto donde la panadería EL SOL pierde productividad. ¿De qué manera se puede mejorar la productividad en la panadería EL SOL, teniendo en cuenta el uso de la materia prima y la falta de tecnología en su producción?

15

2. ALCANCES Y LIMITACIONES DEL PROBLEMA

Para la elaboración del proyecto se establecen algunas condiciones que

delimitarán el desarrollo del mismo.

La Automatización de este proceso en la panificadora el sol se realizará hasta la etapa de formado del pan (mezclado y moldeado). Debido a que lo que se desea es mejorar la productividad, para tal efecto, es en esta etapa donde hay manipulación directa de la materia prima y el mezclado de los ingredientes que permiten obtener la masa, representando así el 60% de la producción.

Para fines de este proyecto se realizará el proceso para 3 mojes diferentes de pan, (PAN BLANDITO, PAN FRANCÉS, PAN ROLLO). Ya que en la panadería EL SOL, son estos los mojes de pan de mayor demanda.

El tamaño del prototipo, tendrá una capacidad correspondiente a un moje de pan (12 libras de harina). Esto se limita por el tamaño del horno de la panadería EL SOL, ya que este tiene una capacidad máxima de 240 panes (un carro de doce latas, es decir 20 panes por lata). Por consiguiente tener un mayor volumen en el proceso de producción del pan no producirá un aumento en la productividad.

16

3. JUSTIFICACIÓN

Esta automatización se realiza, con el fin de aumentar la productividad de la panificadora el sol, la cual se encuentra ubicada en el suroccidente de la ciudad de Bogotá. Esta microempresa no cuenta con la tecnología necesaria en su línea de producción, lo que acusa entre otras cosas el desperdicio excesivo de materias primas. Debido a que es en el punto de mezclado y moldeado, donde se encuentra el mejoramiento del desempeño del proceso de producción (ya que implementa el uso adecuado de las materia primas), es la automatización en este punto esencial de la producción, la que hará optima la productividad en la panificadora. Durante el proceso de realización del pan, el cual regularmente es manual, el panadero no le da importancia a medir con exactitud la materia prima que implementará para la elaboración del moje de pan. Lo que a su vez ocasiona, que el pan, presente un aumento potencial en el porcentaje de uso de las materias primas como lo es en caso de la grasa, la harina y la levadura. Como así lo evidencia el estudio que se realizó en la microempresa. Teniendo en cuenta el estudio y la encuesta realizada a las panaderías tecnificadas, pueden observarse los siguientes resultados de equiparación en concordancia con la reducción de las materias primas:

Tabla 1. Comparación de materias primas

MATERIA PRIMA BLANDITO PANADERÍA TECNIFICADA PANADERÍA EL SOL

HARINA 15 LIBRAS 12 LIBRAS

LEVADURA 1/2 DE LIBRA 1 LIBRA

MANTECA 2.5 LIBRAS 4 LIBRAS

COSTOS TOTAL DEL MOJE $23.975 $28.105 Fuente: Realizado por los autores 2015 (Microsoft Excel 2010).

En la tabla 1, puede evidenciarse, que aunque en la panadería tecnificada se utiliza más harina, la reducción en la levadura y grasa son de más del 40%. Bajando de esta manera el costo por unidad de pan en un 15% según el estudio (ver Anexo B). De acuerdo a lo anteriormente mencionado, si se automatiza el proceso de formado de pan en la panadería el sol, el costo por unidad de pan se reduciría en un 10%. Mejorando no solo la productividad, sino que también las ganancias por cada unidad de pan. Para dar solución a este problema y teniendo en cuenta el estudio realizado en la panadería el sol, se plantea automatizar el proceso de formado de pan. Lo que

17

permite un ahorro exponencial de las materias primas, y por tanto de los costos y utilidades del proceso de producción de pan en la panificadora El Sol. La no implementación de este proceso de automatización, seguirá prolongando la perdida excesiva de materias primas, y asimismo la disminución en la productividad y ganancia por unidad de pan.

18

4. OBJETIVOS

4.1 OBJETIVO GENERAL

Optimizar la productividad en el proceso de producción de pan en la panadería EL SOL.

4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Garantizar, durante el proceso de formado de pan, la dosificación correcta y

necesaria para cada moje de pan.

Disminuir en un 50% el uso de la levadura en la producción del pan.

Reducir el costo actual de la producción de la unidad de pan en la

panadería el sol en un 10%.

Aumentar en un 20% las ganancias en la producción de cada moje de pan

en la panadería el sol.

19

5. MARCO REFERENCIAL

5.1 MARCO TEORICO

En el proceso de producción del pan, las materias primas son esenciales y no deben malgastarse, ya que su uso adecuado representa el éxito para una buena productividad. En ese orden, deben tomarse a su vez en cuenta cada subproceso de la producción (ver Ilustración 1). Como se ha dicho en los Alcances y Limitaciones, en este trabajo esta focalizado en la etapa de formado, que es donde se hace el mezclado y moldeado del pan. Sin embargo, se deben conocer las demás etapas de producción, por esto se tomara como ejemplo la producción de industrias Bimbo1. Ilustración 1. Producción del pan bimbo

Fuente: Tomado de Bartolo, Baxcajay, Mendoza, Ocampo, Vaquero. 2010. Pág. 9 [En Línea]

http://www.gestiopolis.com/descripcion-del-sistema-de-produccion-del-pan-blanco-bimbo/

5.1.1 VERIFICACIÓN DE INSUMOS Y MEZCLADO DE MATERIAS PRIMAS

Lo primero que debe tenerse en cuenta, es la obtención de los insumos o ingredientes para comenzar el proceso de producción del pan. Para ello se tiene que estos son:

Leche

Harina

Huevos

1 Bartolo, Baxcajay, Mendoza, Ocampo, Vaquero. 2010. Gestiopolis. [En Línea] 2010. [Citado el: 10 de 08 de 2015.]

http://www.gestiopolis.com/descripcion-del-sistema-de-produccion-del-pan-blanco-bimbo/.

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Azúcar

Manteca

Levadura.

Después, como toda empresa con una producción en masa, Bimbo verifica que la calidad de las materias primas a utilizar, correspondan a las especificaciones, estándares y normas que ordena la ley, como lo es la norma iso-9000. Posteriormente se transportan las materias primas al interior de la empresa para ser dosificados en una mezcladora, la cual, se activa durante 10 minutos mezclando las materias obteniendo la masa.

5.1.2 MOLDEADO

Luego que la mezcladora ha terminado su trabajo, la masa pasa entre dos rodillos donde se moldea, es decir, se obtiene la capa o grosor de la masa y el punto exacto para que el pan, al terminar el proceso, quede esponjoso y fresco.

5.1.3 FORMADO DEL PAN

Los dos procesos anteriores, se determinan como el formado del pan, ya que en estos, es donde las materias primas se integran convirtiéndose en masa homogénea, consistente y crujiente. Para lo cual, ya en esta etapa se tendría el 60% de todo el proceso de producción del pan. Por lo que es debido resaltar la importancia que tienen las materias primas en todo el proceso. 5.1.4 REBANADO En seguida, la masa pasa por una banda, se divide en piezas pequeñas, en el que cada pieza corresponde a una barra de Pan Blanco Bimbo. Una vez que se ha dividido la masa pasa por una mesa, en donde se da el tamaño característico del Pan Blanco Bimbo.

5.1.5 DEPOSITADO EN MOLDES Y HORNEADO

Consecuentemente las piezas se depositan en moldes, los cuales les darán las dimensiones características de Pan Blanco Bimbo. Después de haber dado dimensiones a las piezas de masa, estas pasan al horno, en donde obtienen la cocción, calidad y sabor característico del Pan Blanco Bimbo.

5.1.6 ENFRIADO, DIVIDIDO, ASEGURAMIENTO DE CALIDAD Y

EMPACADO

Una vez el pan esta cocinado, se deja enfriar para que se pueda cortar. Posteriormente la barra de pan se pasa por una maquina rebanadora, la cual corta de un mismo tamaño. Cómo el Grupo Bimbo es una de las panificadoras más grandes del mundo, tiene que verificar que el producto que se va a empacar sea

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excelente. Para efectos de esto, el Grupo Bimbo cuentas igualmente con etapas posteriores donde se evalúa de manera minuciosa el producto antes de ser empacado. Esto evita problemas en términos de calidad y confiabilidad en el mercado y evita asimismo que se manche el prestigio con el que cuenta. Después de verificarlo, se procede a empacar el Pan Blanco Bimbo. Teniendo en cuenta todas las etapas anteriores y su importancia durante la producción total del pan, no solo en una empresa como BIMBO, sino también en la panadería EL SOL, se observa que durante el formado del pan se realiza la manipulación de la materia prima, por lo tanto si se desperdicia, se ve afectada la productividad. Por esta razón es que se tomará el proceso utilizado por bimbo como guía para la realización del mismo.

5.2 MARCO CONCEPTUAL

En este capítulo, se hace una recopilación de los elementos que pueden ser utilizados para la elaboración del sistema automatizado para el formado del pan a partir de la implementación de las materias primas en la producción de pan (mezclado y moldeo). Se presentan los componentes más importantes para el desarrollo del proyecto, teniendo en cuenta las variables de cada proceso. A continuación se hará una breve descripción de cada elemento.

5.2.1 Dosificación.

El principio de la dosificación consta del control de la concentración de los productos que se agregan a la línea de producción, para de esta manera asegurar la mezcla homogénea en la obtención del producto final2. Los dosificadores son dispositivos que se encargan de suministrar de forma rápida y precisa el producto en una cantidad y tiempo determinado. Por lo general, este sistema está constituido por tres partes esenciales (ver ilustración 2):

Tolva de almacenamiento.

Sistema de Accionamiento.

Boquilla o tubo de descarga.

2 BSATA, Abadía, Instrumenation et automation des procedes industriéis, Editorial Le Griffon d’arglle. Saint-Laurent(sf). [Citado el: 10 de 08 de 2015.]

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Estas partes pueden variar dependiendo la naturaleza y características de la sustancia y/o material a manipular, la precisión deseada, el despacho de los componentes, la cantidad de dosis necesaria o dinámica del despacho y el modo de servicio.

Ilustración 2. Partes de un Sistema de Dosificación.

Fuente: Tomado de Pinto, Durán. DISEÑO, MODELAMIENTO Y SIMULACIÓN DE MÁQUINA DOSIFICADORA DE

ALIMENTO GRANULADO PARA ANIMALES. Bogotá: 2006. P. 26.

Tolva: La tolva se encarga de recibir el producto y contenerlo en su interior.

Sistema de Accionamiento: Su función es controlar la cantidad de producto que se va a retirar de la tolva. La medición se puede realizar de dos formas: por volumen o por peso, según las características del producto y el grado de exactitud que se requiera. Boquilla o tubo de descarga: Estos son los encargados de que el producto que sale del sistema dosificador no se desperdicie o se riegue, y se direccione correctamente. También evita riesgos al operario, pues evita el que tenga un contacto directo con otras partes de la máquina y con productos altamente volátiles que el operario puede inhalar.

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5.2.1.1 Tipos de Dosificador.

Dependiendo de características como el proceso que se va a realizar para obtener la medida del producto, los dosificadores se pueden clasificar en dos grandes grupos: los volumétricos y los que son por peso. Esto principalmente, viene dado por características propias de los productos, que hacen que sea propicio utilizar alguno de estos dos tipos para obtener dosificaciones precisas, reduciendo costos y tiempos en la dosificación. La ilustración 3, muestra los diferentes tipos de dosificación. Ilustración 3. Tipos de dosificación.

Fuente: Tomado de Pinto, Durán. DISEÑO, MODELAMIENTO Y SIMULACIÓN DE MÁQUINA DOSIFICADORA DE

ALIMENTO GRANULADO PARA ANIMALES. Bogotá: 2006. P. 27.

5.2.1.1.1 Dosificadores Volumétricos

Estos dispositivos son utilizados principalmente para asegurar una dosificación uniforme e impedir la aglomeración o formación de cúmulos en el producto3. Teniendo en cuenta sus características físicas, forma, tamaño y peso, como líquidos viscosos, polvos, algunos cereales y granos4.

3García, DISEÑO Y CONSTRUCCION DE UN PROTOTIPO CON SISTEMA ESCADA APLICADO AL CONTROL DEL

MICROCLIMA Y DOSIFICACIÓN DEL PRODUCTO ALMACENADO EN SILOS. Cap. 4. Guayaquil: 2012. [Citado el: 10

de 08 de 2015.] Pág. 95 – 96.

4 Pinto, Durán. DISEÑO, MODELAMIENTO Y SIMULACIÓN DE MÁQUINA DOSIFICADORA DE ALIMENTO GRANULADO PARA ANIMALES. Bogotá: 2006. [Citado el: 10 de 08 de 2015.]P. 26- 30.

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5.2.1.1.1.1 Dosificadores Líquidos

Estos dosificadores son utilizados para dosificar productos y sustancias líquidas que sean no posean viscosidad, como lo son: El agua, las gaseosas, la leche, jugos y otros de similares características. Están compuestos principalmente por una válvula de bola y por una bomba (pistón y cámara de dosificación)4.

5.2.1.1.1.2 Dosificadores de Bomba

Estos dosificadores son utilizados para dosificar sustancias de gran viscosidad, como son: Grasas, ceras, purés, mieles, salsas entre otros. Normalmente su conducción es por tubos y ductos, mediante el accionamiento de pistones y otros.

5.2.1.1.1.3 Dosificador por tornillo (sin fin)

Los dosificadores de tornillo sin – fin, son utilizados para la dosificación de harinas y polvos granulados en general, pastas, cremas y algunos productos viscosos. La ilustración 4 muestra los componentes de este sistema.

Ilustración 4. Dosificador Volumétrico de tornillo sin fin.

Fuente: Tomado de García, DISEÑO Y CONSTRUCCION DE UN PROTOTIPO CON SISTEMA ESCADA APLICADO AL

CONTROL DEL MICROCLIMA Y DOSIFICACIÓN DEL PRODUCTO ALMACENADO EN SILOS. Cap. 4. Guayaquil:

2012. Pág. 95 – 96.

En la ilustración 4, el elemento principal es un tornillo ubicado en la parte inferior de la tolva que dispensa un volumen determinado de material en cada vuelta. La dosificación del producto es directamente proporcional a la velocidad del motor, este tipo de dosificadores básicamente están constituidos por una Hélice montada sobre un eje que se encuentra suspendido en una canal. Generalmente en forma de “U”, como muestra la ilustración 5.

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Ilustración 5. Transportador de tornillo sin fin.

Fuente: Tomado de INGEMECANICA. Cálculo de Transportadores de tornillo sin fin. Tutorial No 143. Sección 5. [En Línea]:

http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn143.html#seccion5/.

Entre las ventajas del uso de este tipo de dosificadores están:

Posibilidad de colocar bocas de carga y descarga en diferentes puntos.

Sistema de bajo costo.

Sencilla fabricación.

Diseño compacto.

Por otra parte también encontramos las siguientes desventajas:

Es un mecanismo que genera un fuerte desgaste en los componentes.

No se puede utilizar para tornillos excesivamente largos, máximo 50

metros.

Limitado en cuanto a materiales delicados o frágiles.

Requiere de una mayor potencia.

No se puede inclinar a más de 30 grados5.

5.2.1.1.1.4 Dosificador de Vasos Telescópicos

Los dosificadores de este tipo están constituidos básicamente por una tolva de almacenamiento, dos agitadores y su motorreductor, un tambor de vasos y su motorreductor y un émbolo de caída. La ilustración 6 muestra los componentes de este sistema.

5 INGEMECANICA. Cálculo de Transportadores de tornillo sin fin. Tutorial No 143. Sección 5. (sf) [En Línea]: [Citado el: 10 de 08 de 2015.] http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn143.html#seccion5/.

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Ilustración 6. Dosificador Volumétrico de vasos telescópicos.

Fuente: Tomado de Pinto, Durán. DISEÑO, MODELAMIENTO Y SIMULACIÓN DE MÁQUINA DOSIFICADORA DE

ALIMENTO GRANULADO PARA ANIMALES. Bogotá: 2006. P. 29.

Estos dosificadores únicamente pueden dosificar productos granulados. 5.2.1.1.2 Dosificadores por Peso

Estos dosificadores se utilizan cuando las características físicas y de forma del producto son bastante heterogéneas, y no permiten su dosificación en cantidades iguales. Generalmente se dosifican por peso productos heterogéneos tipo snack como: las papas fritas, patacones fritos, trocitos, chicharrones, etc. Estos dosificadores permiten obtener cantidades dosificadas con menor porcentaje de error en el peso neto que los volumétricos. El peso es monitoreado por medio de sistemas electrónicos, el elemento principal se denomina célula o celda de carga, que es el encargado de convertir la fuerza aplicada en una señal eléctrica. La señal es enviada al controlador y cuando este verifica que es la cantidad deseada, procede a accionar la dosificación del producto. En la industria existen dos métodos de controles de peso utilizados generalmente:

5.2.1.1.2.1 Método de Aproximaciones

En este método la acción de control se efectúa sobre el sistema de alimentación de producto hacia la balanza, verificando la diferencia entre el peso referencia y la cantidad en la balanza; aunque la teoría de control permitiría el tratamiento de la diferencia con base en los métodos comunes: proporcional, derivativo, integral, o sus respectivas combinaciones, la alta velocidad del sistema no permite su utilización.

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5.2.1.1.2.2 Método Estadístico

Este método efectúa el control, no sobre la diferencia entre el peso de referencia y el contenido en la balanza, sino sobre la cantidad de producto que se empacará finalmente. Este método requiere un sistema de control más sofisticado, capaz de tomar decisiones a partir de la información disponible. Consiste en disponer un grupo de 4, 8, 12 o 16 balanzas alimentadas de producto por temporización, se dispone para cada una de las balanzas de dos cajillas de almacenamiento de producto pesado, se procede a dividir el peso total a empacar en un número menor al de balanzas disponibles. De esta manera, se dispone de un juego de balanzas (cargas) de una cantidad parcial de producto, y un control central automático que por medio del uso de la teoría de las combinaciones, determina la mejor combinación posible de balanzas sumadas. El valor de la suma de los pesos parciales contenidos en las balanzas elegidas es el más cercano de todos al programado, dentro de los límites superior e inferior.

5.2.2 La Materia Prima

Los ingredientes para obtener la masa de pan son: harina (Ver ilustración 7), levadura, grasa o margarina, sal y azúcar, los cuales deben ser dispensados en las cantidades correctas y necesarias para cada uno de los mojes de pan. Ilustración 7. Harina

Fuente: Tomado de Pancrece. 2015. [En Línea] http://www.pancrece.com/acerca-de-nosotros.html/.

5.2.2.1 Harina de Trigo.

La harina de trigo es un polvo que se obtiene de la molienda de grano de trigo maduro, limpio y seco, en el que se elimina gran parte de la cascarilla y el germen. El resto se tritura hasta obtener un grano de finura adecuada.

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La harina contiene entre un 65 y 70% de almidones, pero su valor nutritivo fundamental está en su contenido, ya que, tiene del 9 al 14% de proteínas; siendo las más importantes la glinadina y la gluteína; además de contener otras componentes como celulosa, grasas y azúcar.

5.2.2.2 Saccharomyces (Levadura).

Las levaduras son organismos que generalmente forman colonias, estas a su vez

están constituidas por células aisladas que habitualmente son esféricas, ovoideas,

elipsoideas o alargadas6.

El género Saccharomyces, se caracteriza por presentar un ciclo reproductivo en el

cual existen fases vegetativas haploides y diploides. Asimismo este género suele

ser implementado para la fermentación energética de azúcares (principalmente

hexosas y disacáridos) bajo condiciones anaeróbicas.

En las panaderías, la levadura se utiliza para hacer crecer el volumen de la masa,

mediante los azucares fermentables presentes en la misma, estos se convierten

en dióxido de carbono y etanol, produciendo un crecimiento en su volumen.

5.2.2.3 Grasa o Margarina.

La margarina es una materia grasa inventada en 1869 por el químico francés Henri Mege-Mouriès, a base de grasa de buey. Fue creada para un concurso organizado por Napoleón III, el último emperador de Francia, con el objetivo de descubrir una forma adecuada para reemplazar la mantequilla y hacer algo más accesible a las clases bajas. La margarina es una emulsión de agua (del 16 al 18%) o de leche descremada y

de una mezcla de aceites animales, en el caso de Colombia del sebo y manteca

de cerdo.

5.2.3 Mecanismos y Actuadores.

Teniendo en cuenta los diferentes métodos de dosificación se pueden encontrar

diferentes mecanismos y actuadores como lo son motores, pistones, bombas,

motobombas etc.

5.2.3.1 Tornillo sinfín

Un tornillo sin – fin (ver ilustración 8), es un mecanismo de transmisión circular que por lo general está compuesto por dos elementos: Un tornillo (sin - fin), que actúa como elemento de entrada (o motriz) y una rueda dentada (piñón), que actúa como elemento de salida (o conducido). La rosca del tornillo engrana con los

6 Ancasi EG. Manual de Microbiología de los Alimentos. Capítulo 4. (2007) [En Línea]: [Citado el: 13 de 08 de 2015.] http://www.unsa.edu.ar/biblio/repositorio/malim2007/4%20levaduras.pdf/.

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dientes de la rueda de modo que los ejes de transmisión de ambos son perpendiculares entre sí. El funcionamiento está dado por cada vuelta del tornillo, el engranaje gira un solo diente o lo que es lo mismo, para que la rueda dé una vuelta completa, es necesario que el tornillo gire tantas veces como dientes tiene el engranaje. El tornillo sin – fin, en el caso de la dosificación, se utiliza como un mecanismo transportador de materiales homogéneos, como lo es la harina, mediante sus dientes y acoplado a un motor gira haciendo mover el material de forma translacional, dependiendo del sentido, este mecanismo es el más preciso y efectivo.

Ilustración 8. Tornillo sinfín.

Fuente: Tomado de Mecanismos. Máquinas y Mecanismos. Parte II. 2015. [En Línea]

https://sites.google.com/site/gabrielmecanismos/Home/parte-ii/5---tornillo-sinfin/.

5.2.3.2 Motores DC.

Un motor DC o de corriente continua, funciona generando corriente a través del

rotor creando un par de fuerzas por la reacción magnética, y haciendo que este

gire.

Cuando el motor gira más rápido, el voltaje inducido aumenta hasta que es casi

igual al aplicado, la corriente entonces es baja y la velocidad del motor permanece

constante. Siempre y cuando el motor no esté bajo carga y tenga que realizar otro

trabajo mecánico que no sea el requerido para mover el rotor.

Los motores de corriente continua, en el caso de la dosificación, se utilizan como

vibradores, acoplándoles una carga excéntrica (ver ilustración 9) a su eje

generando vibraciones por cada vuelta que da, permitiendo en el caso de

materiales con demasiada humedad, que puedan ser dispensados de manera

efectiva.

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Ilustración 9 . Motor D.C

Fuente: Tomado de Área 51 Desafíos de la Ingeniería. 2014. [En Línea] https://ucgrupo51.wordpress.com/dispositivo-y-

sus-componentes/.

5.2.3.3 Motorreductor.

Un Reductor o Motorreductor (ver ilustración 10), es un dispositivo electro-

mecánico adecuado para la puesta en marcha de máquinas industriales, que

necesiten reducir su velocidad de una forma eficiente aumentado su torque. Estas

son algunas ventajas de los Motorreductores:

Alta eficiencia de la transmisión de potencia del motor.

Alta regularidad en cuanto a potencia y par transmitidos.

Poco tiempo de instalación y mantenimiento.

Elemento seguro en todos los aspectos, muy protegido.

Ilustración 10. Motorreductor

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Fuente: Tomado de ElectroLab. Ingeniería y Diseño Electrónico. 2015. [En Línea]

http://electronilab.co/tienda/motorreductor-de-metal-hp-50-1/.

Un Motorreductor es un ensamble entre una unidad reductora y un motor

eléctrico normalizado en D.C o A.C, totalmente cerrado, para conectar a

redes trifásicas de 220/440 voltios y 60Hz o, existen pequeños motores que

funcionan a 5, 12 y 24 voltios.

Estos motores se utilizan en la dosificación debido a que poseen un buen torque y

giran a una velocidad constante de acuerdo a su carga. En el caso de un

dosificador de tornillo sin – fin, este va acoplado al motorreductor ayudándolo no

solo a dispensar, sino también a soportar la carga.

5.2.3.4 Servomotor.

Un servomotor (ver ilustración 11) es un dispositivo que tiene un eje controlado.

Este puede ser llevado a posiciones angulares que varían de 0 a 180 grados, que

son enviadas por señales codificadas; gracias a ésta, el servomotor mantendrá la

posición angular del engranaje, cuando la señal codificada cambia, la posición

también.

Los servomotores de bajo torque tienen un amplificador, piñonería de reducción y

un potenciómetro de realimentación. Generalmente estos servomotores vienen

con tres cables de conexión eléctrica: Vcc, GND y la entrada de control, diferentes

a los servomotores de alto toque que vienen con un encoder y un driver.

Para controlar un servomotor, se le programa cierto ángulo, medido desde 0

grados. Luego se le envían una serie de pulsos, los cuales van posicionando el

ángulo dependiendo del ancho del pulso7.

En los dosificadores se usan servomotores para posicionar superficies de control

como el movimiento de palancas, cilindros, etc.

7 Universidad de Castilla La Mancha. Departamento de Sistemas Informáticos. Capítulo Electrónica. (2014) [En Línea]:

[Citado el: 13 de 08 de 2015.] http://www.info-ab.uclm.es/labelec/solar/electronica/elementos/servomotor.htm/.

32

Ilustración 11. Servomotor.

Fuente: Tomado de Universidad de Castilla La Mancha. Departamento de Sistemas Informáticos. 2014. [En Línea]

http://www.info-ab.uclm.es/labelec/solar/electronica/elementos/servomotor.htm/.

5.2.3.5 Celda de Carga.

Una celda de carga (ver ilustración 12), es un dispositivo electrónico compuesto de

sensores de deformación física, que convierten la fuerza en unidades de voltaje.

Estas se componen de cuatro sensores conectados en una configuración que se

conoce como puente de Wheatstone. Esta permite obtener un voltaje proporcional

a la deformación que sufren los sensores producto de la fuerza aplicada a la celda.

Ilustración 12. Celda De Carga.

Fuente: Tomado de TECHMATIC. Pesaje y Automatización Industrial. 2013. [En Línea] http://www.techmatic.cl/celda.htm

Los sensores que utiliza la celda de carga puede ser de varios tipos: De

resistencia eléctrica, piezoeléctricos y capacitancia. Los que tienen un mayor uso

en la industria son los piezoeléctricos por su sensibilidad para detectar pequeñas

fuerzas o diferencias mínimas.

33

Su uso más común se encuentra en una |a balanza electrónica y en la

dosificación se encuentra en los dosificadores de peso.

5.2.3.6 Bomba.

Una bomba (ver ilustración 13), es un dispositivo que sirve para el transporte de

fluidos: fríos o calientes, limpios o contaminados. Actualmente su uso se

encuentra principalmente focalizado a los sectores de la industrial (bombas

como parte de la incorporación de nuevas tecnologías) y la construcción (bombas

como parte de las áreas de suministro y eliminación de aguas).8

Una bomba, por tanto, permite por ejemplo, la transformación de un trabajo

mecánico en uno de tipo hidráulico en el caso de las bombas hidráulicas.

Asimismo permite extraer, elevar e impulsar líquidos de un lugar a otro; a un

mismo nivel o diferentes niveles y a diferentes velocidades.

Ilustración 13. Bomba Centrifuga.

Fuente: Tomado de COYDO. Control y Dosificación. 2012. [En Línea] http://www.controlydosificacion.com/bomba-

centrifuga-silenciosas-modelo-p-340-es.html/.

Se pueden considerar dos grandes grupos de bombas: Bombas Dinámicas y

Bombas de Desplazamiento Positivo.

5.2.3.6.1 Bombas Dinámicas.

8 Fernández. Bombas centrífugas y Volumétricas. Departamento de Ingeniería Eléctrica y Energética. (2010) [En

Línea]: [Citado el: 13 de 08 de 2015.] http://www.ing.una.py/pdf_material_apoyo/bombas-centrifugas-y-volumetricas.pdf/.

34

Bombas Centrífugas (Ver ilustración 13): Son aquellas que el fluido ingresa

por el eje y sale siguiendo una trayectoria periférica por la tangente.

Bombas Periféricas: Son aquellas que producen remolinos en el líquido por

medio de los álabes a velocidades muy altas, dentro del canal anular donde

gira el impulsor.

5.2.3.6.2 Bombas de Desplazamiento Positivo.

Estas bombas guían al fluido que se desplaza a lo largo de toda su trayectoria, el

cual siempre está contenido entre el elemento impulsor, que puede ser un embolo,

un diente de engranaje, un aspa, un tornillo, etc. Y la carcasa o el cilindro. El

desplazamiento positivo consiste en el movimiento de un fluido causado por la

disminución del volumen de una cámara. Por consiguiente, el elemento que

origina el intercambio de energía no tiene necesariamente movimiento alternativo

(Émbolo), sino que puede tener movimiento rotatorio (Rotor).

Bombas Reciprocantes: Son aquellas en la cual el elemento que

proporciona energía al fluido lo hace de forma lineal y alternativa.

Bomba Rotatoria: Son aquellas provistas de un movimiento rotatorio, y

son diferentes a las rotodinámicas. Estas bombas tienen muchas

aplicaciones según el elemento impulsor. El fluido sale de la bomba en

forma constante, puede manejar líquidos altamente viscosos, lo que

ninguna otra bomba puede realizar y hasta puede carecer de válvula de

admisión de carga.

Todos los tipos de bombas anteriormente mencionadas se pueden encontrar en

los dosificadores de bomba ya sea para elementos como agua y aceites, o para

materiales altamente viscosos como grasas y pomadas.

5.2.3.7 Émbolo o Pistón Mecánico.

El émbolo o pistón mecánico (ver ilustración 14), es un elemento cuyo movimiento

se encuentra limitado a una sola dirección, como consecuencia esté emplea guías.

Solamente está sometido a esfuerzos de tracción y compresión.

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Ilustración 14. Embolo o Pistón.

Fuente: Tomado de Santacruz. Blog. Operadores Mecánicos. 2011. [En Línea] http://marcela-

santacruz.blogspot.com.co/2011/09/el-embolo.html/.

El émbolo o pistón, se utiliza para dosificar materiales de alta viscosidad por medio

de una guía, donde el émbolo empuja y, dependiendo de la longitud de la guía

dispensa un volumen mayor o menor de material.

5.2.4 Dosificación del Agua.

Teniendo en cuenta los diferentes tipos de dosificadores (ver página 22), para el caso del agua, se debe dosificar por medio de válvulas o bombas sumergibles, ya que esta posee una viscosidad muy baja.

5.2.4.1 Motobomba.

Una motobomba (ver ilustración 15), es una bomba que se sumerge o no, en el

agua o en un líquido que se desee bombear no muy viscoso. Posee un motor

sellado junto con la carcasa de manera totalmente hermética. Una de las ventajas

de utilizar este tipo de bombas es que puede proporcionar una fuerza de elevación

significativa, ya que no depende de la presión del aire externa para hacer

ascender el fluido.

Ilustración 15. Motobomba Sumergible

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Fuente: Tomado FMAS Automatización. Bombas de Agua. 2010. [En Línea] http://fmas.es/es/bombas-de-agua/53-

bomba-de-agua-22w-a-220v-100-1000-lh.html/.

Este elemento no solo permite tener una fuerza significativa, sino que además,

proporciona flujo constate de agua, lo cual, es necesario para una dosificación

efectiva.

5.2.4.2 Válvula Solenoide.

Una válvula solenoide o electroválvula, es un dispositivo diseñado para controlar el

flujo (ON - OFF), de un fluido. Están diseñadas para utilizarse con agua, gas, aire,

entre otros. Estas pueden ser de dos hasta cinco vías.

Pueden estar fabricadas en latón, acero inoxidable o pvc, dependiendo del fluido

para el que se vaya a utilizar.

Para la dosificación de líquidos, la electroválvula más utilizada es la de acción

directa, la cual puede ser normalmente cerrada (N.C) o normalmente abierta (N.A).

La válvula (N.C) (ver ilustración 16), funciona de tal manera que cuando no está

energizada la bobina permanece en una posición que bloquea el paso lo cual,

impide el flujo del fluido. Cuando energiza la bobina, la posición cambia

permitiendo el paso del fluido.

Ilustración 16. Válvula (N.C)

Fuente: Tomado Mattarollo. ALTEC. ¿Cómo funcionan las Electroválvulas o válvulas solenoides? Blog. (2015) [En Línea] http://www.altecdust.com/blog/item/32-como-funcionan-las-electrovalvulas-o-valvulas-solenoides-de-uso-general/.

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La válvula (N.A) (ver ilustración 17), funciona de tal manera que cuando no está

energizada la bobina, permanece en una posición que permite el paso del fluido,

cuando energiza la bobina, la posición cambia bloqueando el paso del fluido9.

Ilustración 17. Válvula (N.A)

Fuente: Tomado Mattarollo. ALTEC. ¿Cómo funcionan las Electroválvulas o válvulas solenoides? Blog. (2015) [En Línea] http://www.altecdust.com/blog/item/32-como-funcionan-las-electrovalvulas-o-valvulas-solenoides-de-uso-general/.

5.2.5 Obtención de la masa.

Teniendo en cuanta que la masa debe tener consistencia y un punto perfecto para su moldeo, se debe tener en cuenta la velocidad y el torque.

5.2.5.1 Velocidad y Torque.

La masa debe tener una consistencia tal que, si el panadero la va a manipular esta

no se estropee o se destruya con facilidad. Para esto, se deben mezclar a una

velocidad y un torque constante las materias primas. Dando la consistencia y la

solvencia adecuada; estas variables se pueden controlar mediante una

Amasadora o Mojadora, ya que, este dispositivo permite mezclar los ingredientes

de forma tal que la masa quede uniforme.

5.2.5.2 Mojadora o Amasadora de Pan.

Una mojadora o amasadora de pan (ver ilustración 18), es una máquina, que por lo general cuenta con una capacidad máxima para 25 Kg de harina. Esta consta a su vez de un brazo en espiral y de un tazón, en donde el tazón gira en sentido horario y el brazo en sentido anti- horario. Gracias al movimiento de estos la masa se compacta y se moldea al mismo tiempo.

9 Mattarollo. ALTEC. ¿Cómo funcionan las Electroválvulas o válvulas solenoides? Blog. (2015) [En Línea]: [Citado el:

13 de 08 de 2015.] http://www.altecdust.com/blog/item/32-como-funcionan-las-electrovalvulas-o-valvulas-solenoides-de-uso-general/.

38

El tazón posee un 25% más de acero que las máquinas para la manipulación de alimentos y una mayor durabilidad. Posee asimismo un relay para proteger de sobrecargas el motor y los componentes de transmisión. Ilustración 18. Amasadora de Pan.

Fuente: Tomado Industrias WESCOLD. (2015). [En Línea]. http://industriaswescold.com/sitio/index.php?id_product=43&controller=product&id_lang=3/.

5.2.6 Elemento de control.

Debido a que la automatización de este proceso proporciona un control on-off, el

elemento de control se escoge, teniendo en cuenta factores como: La aplicabilidad

del control, la rapidez de su interfaz, E/S (entradas y salidas), accesibilidad en el

mercado y costos. En la tabla 2, pueden distinguirse las siguientes opciones:

Tabla 2. Comparación Sistemas de Control.

SISTEMA DE

CONTROL

ARDUINO

UNO

TARJETA

DLP6410

FREESCALE

PROCESADOR ATMega328 PIC18F6410 MC68HC908AP16

RAM 2KB 768 Bytes 1KB

ENTRADAS/SALIDAS 16 Digitales

6 Analógicas

25 Digitales

10 Analógicas

22 Digitales

10 Analógicas

VOLTAJE DE

FUNCIONAMIENTO

5V 5V 5V

CORRIENTE DC POR 50 mA 50 mA 40 mA

39

I/O

COSTO $60.000 $40.000 $55.000

Fuente: Realizado por los autores 2016 (Microsoft Word 2010).

5.2.6.1 Arduino

Arduino (ver ilustración 19), es una plataforma de electrónica de software libre

para la creación de prototipos basada en software y hardware flexibles y fáciles de

usar. Se creó para artistas, diseñadores, aficionados y cualquiera interesado en

crear entornos u objetos interactivos.

Ilustración 19. Arduino uno

Fuente: Tomado ArduinoArts. Cool Arduino Projects Tutorials and More. (2015). [En Línea] http://arduinoarts.com/what-is-arduino/.

Arduino puede tomar información del entorno a través de sus pines de entrada, de

toda una gama de sensores y puede afectar aquello que le rodea, controlando

luces, motores y otros actuadores.

El microcontrolador en la placa Arduino, se programa mediante el lenguaje de

programación Arduino, (basado en Wiring ) y el entorno de desarrollo Arduino,

(basado en Processing ). Los proyectos hechos con Arduino pueden ejecutarse sin

necesidad de conectar a un ordenador, si bien tienen la posibilidad de hacerlo y

comunicar con diferentes tipos de software (p.ej. Flash, Processing, MaxMSP).

5.2.6.2 Microcontrolador Microchip.

Un microcontrolador (ver ilustración 20), es un circuito integrado o chip programable que incluye en su interior las tres unidades funcionales de una

40

computadora: CPU, Memoria y Unidades de E/S, es decir, un computador integrado.

El propósito fundamental de los microcontroladores, es el de leer y ejecutar los programas que el usuario le escribe, es por esto, que la programación es una actividad básica e indispensable cuando se diseñan circuitos y sistemas que los incluyan. El carácter programable de los microcontroladores simplifica el diseño de circuitos electrónicos. Permiten modularidad y flexibilidad, ya que un mismo circuito, se puede utilizar para que realice diferentes funciones con solo cambiar el programa del microcontrolador.

Las aplicaciones de los microcontroladores son extensas, se puede decir que solo están limitadas por la imaginación del usuario. Es común encontrar microcontroladores en campos como la robótica y el automatismo, en la industria del entretenimiento, en las telecomunicaciones, en la instrumentación, en el hogar, en la industria automotriz, etc.

Ilustración 20. Microcontrolador Microchip.

Fuente: Tomado Microchip. Products. (2015). [En Línea] http://www.microchip.com/.

5.2.7 Alimentación Eléctrica

Teniendo en cuenta diferentes factores como voltaje y corriente, es necesario

conocer los diferentes elementos que conforman la alimentación eléctrica para el

funcionamiento óptimo de la máquina.

5.2.7.1 Fuente regulada

Una fuente regulada (ver ilustración 21) proporciona voltaje regulado a un circuito

electrónico, para que con esta energía, los dispositivos puedan entrar en

funcionamiento y cumplir las funciones deseadas dentro del circuito.

Dependiendo del circuito, una fuente se debe escoger teniendo en cuenta el

voltaje y la corriente de los componentes. Ya que si no se tiene en cuenta esto se

puede dañar todo el circuito.

41

Ilustración 21. Fuente Regulada

Fuente: Tomado de Bicotronika. Blog. Fuente de Alimentación Sencilla. 2012. [En Línea]

http://bricotronika.blogspot.com.co/2012/10/fuente-de-alimentacion-sencilla-de-5-y.html/.

5.2.7.2 Transformador.

Un transformador (ver ilustración 22), es un componente eléctrico estático, que

convierte la tensión de una corriente alterna. Está constituido por un núcleo de

hierro con dos devanados separados y aislados entres si, denominados primario y

secundario.

Conectando el devanado primario a una corriente monofásica, se establece un

flujo magnético alterno dentro del núcleo. Este atraviesa el devanado secundario

induciendo una fuerza electromotriz. A su vez, al circular corriente alterna en el

devanado secundario, se contrarresta el flujo magnético, induciendo sobre el

primario una fuerza contraelectromotriz.

Como el flujo circulado por el núcleo es único, las tensiones del primario y

secundario (fuerza contraelectromotriz y electromotriz), son proporcionales al

número de vueltas de cada devanado:

𝑉1 = − 𝑁1 .∆∅

∆𝑡 𝑉2 = − 𝑁2 .

∆∅

∆𝑡 𝐷𝑒𝑠𝑝𝑒𝑗𝑎𝑛𝑑𝑜 𝑠𝑒 𝑜𝑏𝑡𝑖𝑒𝑛𝑒:

𝑉1

𝑉2=

𝑁1

𝑁2 = 𝑚

Donde 𝑉1 𝑦 𝑉2 son las tensiones en el primario y secundario, y 𝑁1 𝑦 𝑁2 son el

número de vueltas en el devanado primario y secundario. La relación entre estos

devanados es llamada relación de transformación (𝑚)10.

10 Alcalde. ELECTROTECNIA. Transformadores. Tema 7. Paraninfo. (2008) [En Línea]: [Citado el: 13 de 08 de 2015.]

http://www.portaleso.com/portaleso/trabajos/tecnologia/ele.yelectro/t7_transformadores.pdf

42

Ilustración 22.Transformador

Fuente: Tomado de Granados, García, Reyes, Naranjo, Suárez. Física III. Blog. Transformador Eléctrico. 2011. [En

Línea] http://bricotronika.blogspot.com.co/2012/10/fuente-de-alimentacion-sencilla-de-5-y.html/.

5.2.7.3 Transistor.

El transistor es un dispositivo semiconductor, que consta de tres capas: Dos de

material tipo N y una de tipo P, o dos de material tipo P y una de tipo N. El primero

se conoce como transistor NPN y el segundo como PNP, la configuración y

polarización de ambos se muestra en la ilustración 2311.

Ilustración 23. Configuración de los Transistores.

Fuente: Tomado de Electrónica Fácil. Transistor. 2014. [En Línea] https://www.electronicafacil.net/tutoriales/El-

transistor.php/.

Un transistor tiene dos funciones básicas:

11 Boylestad. Electrónica. Teoría de Circuitos y Dispositivos Electrónicos. Transistores .Pearson. (2009) [En

Línea]: [Citado el: 13 de 08 de 2015.] http://datateca.unad.edu.co/contenidos/243006/Libros_guia/Electronica_Boylestad_10a_Ed.pdf/.

43

Dejar pasar o cortar señales eléctricas, a partir de una pequeña señal de

mando.

Amplificar señales.

Hay dos tipos básicos de transistor:

Transistor Bipolar o BJT (Bipolar Junction Transistor).

Transistor de efecto de campo, FET (Fiel Effect Transistor) o Unipolar.

5.2.7.3.1 Transistor Bipolar.

El transistor bipolar, consta de tres cristales semiconductores unidos entre sí.

Según la configuración de los cristales o materiales (ver ilustración 23), hay dos

tipos básicos de transistores Bipolares NPN Y PNP, donde la capa del medio es

más estrecha que las otras dos y se distinguen según como sea su conexión. En

cada cristal, se realiza un contacto metálico, lo cual genera tres terminales:

Emisor (E): Se encarga de proporcionar portadores de carga.

Colector (C): Se encarga de recoger portadores de carga.

Base (B): Controla el paso de corriente a través del transistor. Es el cristal

del medio.

Este conjunto se protege con una funda de plástico o metal. A continuación se

explicara la polarización del transistor NPN, ya que estos son los más comunes en

el mercado.

Ilustración 24. Polarización del Transistor NPN.

Fuente: Tomado de Electrónica. Transistores. 2014. [En Línea] https://iesvillalbahervastecnologia.files.wordpress.com/2008/04/transistores.pdf/.

44

Como se ve en la ilustración 24, con la unión PN, de la base-emisor, polarizada

directamente y la unión PN de la base-colector, polarizada inversamente. Si la

tensión de la base-emisor supera 0,7 V, se dirá que el transistor esta polarizado,

es decir, que el transistor conduce la corriente desde el terminal de colector hasta

el terminal emisor, debido a esto se cumplen dos expresiones para este caso:

𝐼𝐸 = 𝐼𝐵 + 𝐼𝐶

Donde:

𝐼𝐸 Es la corriente que recorre el terminal emisor.

𝐼𝐵 Es la corriente que recorre el terminal colector.

𝐼𝐶 Es la corriente que recorre el terminal base.

Como la corriente de base resulta muy pequeña, se puede decir que la corriente

del colector y la del emisor prácticamente coinciden.

𝐼𝐸 ≈ 𝐼𝐶

La segunda expresión dice:

𝐼𝑐 = 𝛽 . 𝐼𝐵

Donde 𝛽 es una constante de ganancia que posee cada transistor, puede valer

entre 50 y 300 (algunos transistores llegan a 1000). Esta ganancia es la capacidad

que tiene cada transistor de amplificar corriente. Entre mayor sea la ganancia, mas

será la amplificación de corriente, es decir, a mayor corriente en la base, mayor

corriente en el colector. Según estas dos expresiones el transistor puede tener tres

estados distintos de funcionamiento:

a) Corte: Para este caso, la corriente de base es casi nula, es decir:

𝐼𝐵 = 0, 𝑝𝑜𝑟 𝑙𝑜 𝑡𝑎𝑛𝑡𝑜, 𝐼𝑐 = 𝛽 . 𝐼𝐵 = 𝛽 . 0 = 0 → 𝐼𝑐 = 0

El transistor no conduce en absoluto, se comporta como un interruptor

abierto.

b) Activa: Para este caso, el transistor conduce parcialmente siguiendo la

segunda expresión:

𝐼𝑐 = 𝛽 . 𝐼𝐵

45

La corriente del colector es directamente proporcional a la corriente de

base.

c) Saturación: Para este caso, el transistor conduce totalmente y se comporta

como un interruptor cerrado. Este estado se logra cuando la corriente por la

base alcanza un valor alto. Para este caso la expresión dos, no tiene

sentido pues, por mucho que aumente el valor de la corriente de base, no

aumenta el valor de la corriente de colector.

5.2.7.4 Diodo.

El diodo es un dispositivo semiconductor de unión PN, que permite hacer fluir

electricidad en un solo sentido. La flecha del símbolo (ver ilustración 25), muestra

la dirección en la cual puede fluir la corriente.

Ilustración 25. Diodo.

Fuente: Tomado de Electrónica. Diodo. 2014. [En Línea] http://roble.pntic.mec.es/jlop0164/archivos/diodo.pdf/.

Los diodos tiene dos tipos de polarización: la polarización directa (PD), en la cual

el diodo conduce corriente y la polarización inversa (PI), donde el diodo no

conduce corriente. Existen diferentes tipos de diodos entre los cuales se pueden

encontrar:

Diodo Rectificador: En PD, conduce corriente y en PI no conduce.

Diodo Led: En PD, conduce corriente y emite luz y en PI, no conduce y no

emite luz.

Fotodiodo: En PI, absorbe la luz detectada y conduce corriente.

Diodo Zener: En PD, funciona como diodo rectificador y en PI, si supera

cierta tensión conduce también.

En el diodo rectificador, se tiene una relación exponencial, cuando una tensión o

voltaje inverso es aplicado sobre un diodo este no conduce corriente, presentando

una fuga muy baja de corriente (µA) o menos. Cuando el diodo conduce a partir de

0,7 V (ver ilustración 26), la tensión aumenta si la corriente aumenta.

46

Ilustración 26. Curva Característica de Tensión.

Fuente: Tomado de Dispositivos Electrónicos I. Diodos y Aplicaciones. Tema 4. 2014. Pág 5 [En Línea] http://mdgomez.webs.uvigo.es/DEI/Guias/tema4.pdf/.

La ecuación característica del diodo se deduce de la ley de la unión y es la

siguiente12:

Donde:

𝐼𝑆 Es la corriente inversa de saturación o de fuga.

𝑛 Es una constante 2 para corrientes pequeñas y 1 para corrientes grandes.

𝑉𝑡 Es la tensión equivalente de la temperatura 𝑉𝑡 =𝑇

11.600 , a temperatura ambiente

T= 300ºK, 𝑉𝑡 = 0,026 𝑉

5.2.7.5 Resistencia.

La resistencia eléctrica (Ver ilustración 27), es un dispositivo que genera oposición

de la corriente a su paso por un circuito cerrado, atenuando o frenando el libre

flujo de electrones. Entre menor sea el valor de la resistencia mayor será el

número de electrones y entre mayor sea la resistencia menor será el número de

electrones.

12 Departamento de Electrónica. Dispositivos Electrónicos I. Diodos y Aplicaciones. (2014) [En Línea]: [Citado

el: 13 de 08 de 2015.] http://mdgomez.webs.uvigo.es/DEI/Guias/tema4.pdf/.

47

Ilustración 27. Resistencia.

Fuente: Tomado de Área de Tecnología. Resistencia Eléctrica. 2014. [En Línea] http://www.areatecnologia.com/electricidad/resistencia-electrica.html/.

Las resistencias eléctricas se identifican por un código de colores el cual muestra

los valores que tendrá cada color, para así conocer el valor de las resistencias.

5.2.7.6 Condensador.

Un condensador eléctrico o capacitor (ver ilustración 28), es un dispositivo que

almacena carga eléctrica, para libelarla posteriormente. Para almacenar, la carga

utiliza dos placas o superficies conductoras en forma de láminas separadas por un

material aislante o dieléctrico. Estas placas se cargan eléctricamente cuando se le

conecta una fuente de tensión o batería. Estas placas se cargan con la misma

cantidad de carga pero con distintos signos, una vez cargadas, el capacitor estará

listo para descargarse cuando se conecte a un receptor de salida.

Ilustración 28. Condensador.

Fuente: Tomado de Área de Tecnología. Condensador. 2014. [En Línea] http://www.areatecnologia.com/electricidad/condensador.html/.

El material dieléctrico que separa las placas o láminas suelen ser de aire, tantalio,

papel, aluminio, cerámica y ciertos plásticos, dependiendo del tipo de

condensador. La carga eléctrica que almacena se mide en Faradios, esta unidad

es muy grande por lo que se mide usualmente en microfaradios (µF).

La cantidad de Carga, que almacena un condensador se conoce como la

capacidad del mismo y se expresa mediante la siguiente fórmula:

𝐶 =𝑞

𝑉

48

Donde:

q es la carga de una de las dos placas. Se mide en Culombios.

V es la tensión o d.d.p entre los dos extremos o placas. Se mide en Voltios.

5.3 ESTADO DEL ARTE

La investigación es parte esencial del crecimiento y del mejoramiento de las

condiciones de vida de los seres humanos. Ha jugado un papel trascendental en la

evolución y en el desarrollo de las sociedades, permitiendo la comprensión y

transformación del entorno para hacer más fácil su paso por el mundo.

Los procesos industriales no han sido ajenos a los elementos de transformación

que la investigación ha aportado, de hecho, han sido pioneros en la búsqueda de

respuestas que opten por el mejoramiento y perfeccionamiento de dichas

actividades, impulsando a todos los sectores de la sociedad a avanzar hacia el

encuentro de elementos que optimicen el tiempo y el trabajo.

La automatización en líneas de producción, es uno de los avances tecnológicos

que se han introducido a los procesos productivos. Gracias a la investigación en

este campo, sus aportes son evidentes, ya que, ha facilitado labores que

anteriormente requerían mucho más trabajo y tiempo.

Algunos ejemplos de estos avances tecnológicos en líneas de producción se

enunciarán en forma de trabajos de tesis, máquinas industriales o simplemente

procesos que están relacionados con automatización o específicamente en

producción de pan y que serán tomados en cuenta para la resolución del problema

detectado en la panadería El Sol.

Nombre: Sistemas de automatización, mando y control de máquinas (2009)

Autor: Antonio García Alanís

Descripción: Para la automatización de procesos, se desarrollaron máquinas

operadas con Controles Programables (PLC). Para la información de las etapas de

diseño y control de la producción se desarrollaron programas de computación para

el dibujo (CAD), para el diseño (CADICAE), para la manufactura CAM, para el

manejo de proyectos, para la planeación de requerimientos, para la programación

de la producción, para el control de calidad, etc. –

49

Funcionamiento. Mediante la utilización de instrumentos de medición, como

termómetros o barómetros, se recibe la información sobre el funcionamiento de las

variables que deben ser controladas (temperatura, presión, velocidad, espesor o

cualquier otra que pueda cuantificarse).

Esta información se convierte en una señal, que es comparada por medio de la

computadora con la consigna, o valor deseado para determinada variable. Si esta

señal no concuerda, de Inmediato se genera una señal de control (que es

esencialmente una nueva Instrucción), por la que se acciona un actuador o

ejecutante (que generalmente son válvulas y motores).

El que convierte la señal de control en una acción sobre el proceso de producción

capaz de alterar la señal original imprimiéndole el valor o la dirección deseada.

Nombre: Fabricación del pan (Francia)

Autor: Auxpama

Descripción: Una característica importante de las líneas automáticas de

AUXPAMA es la variedad de tipos de productos que se pueden realizar, desde

barra, baguette, panecillos a pieza pequeña. El sistema de división de un barrote

en varios panecillos aporta una gran productividad.

Nombre: Fabricación de pan automatizada (2015)

Autor: Rondo, dough - how & more

Descripción: - La MIDOS (formadora de banda de masa universal sin harina ni

aceite refinados). Procesa todos los tipos de masa y produce una banda de masa

homogénea de grosor y anchura uniformes, con lo que proporciona la base para la

fabricación de productos de peso exacto.

A diferencia de otros sistemas, la MIDOS tampoco necesita harina ni aceite

refinados en masas con contenido elevado de agua y cocción previa larga. La

disposición especial de los rodillos permite que la MIDOS influya en la textura

porosa de la masa y pueda controlarla. - Rodillo transversal. Con el rodillo

transversal se consigue fundamentalmente la anchura deseada para la masa y,

como efecto adicional, se reduce la tensión de la masa.

En esta operación es importante que el rodillo transversal no deje huellas en la

banda de masa. Por esa razón, en el rodillo transversal de RONDO se ha

colocado un gran bisel por el lado de entrada. El gran diámetro contribuye a

mejorar el grado de reducción. - Calibradora. Para lograr que la banda de masa

50

adquiera el espesor final deseado se hace pasar la banda por una o por dos

calibradoras. * Diámetro de los rodillos: 220 mm * Abertura entre los cilindros: 0,5

– 20 mm *.

El espesor de la masa se puede ajustar con un volante o con el moderno sistema

de control. * Máximo grado de reducción: 2:1 - Corte longitudinal y separación.

Tras la calibradora comienzan el moldeado y la creación del producto propiamente

dichos. Con cuchillas de corte longitudinal se corta la banda de masa en tiras, y a

través de la cinta de separación situada a continuación es conducida a la

guillotina.

Las cintas de separación se ajustan muy fácilmente, sin necesidad de

herramientas. Los patrones aseguran que las cintas de separación estén en la

posición correcta al cambiar de productos. –

Guillotina. Con la guillotina se corta la longitud deseada para los productos. Las

guillotinas son móviles, pudiendo emplearse para diferentes troqueladoras

redondas, ovales y de otras formas. Según se prefiera, aplicando distintas

tecnologías de corte en la guillotina se podrán troquelar baguettes puntiagudas, o

también baguettes redondas.

Las potentes guillotinas industriales superan con creces velocidades de más 120

carreras por minuto. - Esparcidora de semillas. Las superficies se rocían con agua

para que las semillas queden adheridas. Opcionalmente RONDO ofrece una

realimentación de semillas automática a la tolva.

El sistema en su conjunto está montado sobre ruedas, por lo que se puede

incorporarlo a la línea o separarlo de ella fácilmente. - Sistema para moldes de

baguettes y sándwiches. Utilizando las placas de moldes intercambiables, en el

sistema de moldes largos se pueden obtener las formas más diversas, tales como

baguettes puntiagudas o redondas.

El sistema de moldes largos es móvil, pudiendo sustituirlo fácilmente por una

esparcidora de semillas o una cinta intermedia. - Depositar. Los sistemas

depositadores que se emplean son diferentes, según se trate de productos como

las ciabattas rectangulares o las baguettes alargadas.

Las mesas de extracción clásicas se utilizan sobre todo para productos cortados o

troquelados. Para baguettes u otros productos enrollados es muy importante

depositarlos en la posición exacta. Este sistema depositador está incorporado en

51

el sistema de moldes largos, colocando los productos con gran precisión en las

cavidades de las bandejas.

Nombre: Línea automática de panificación

Autor: Argental Insignia

Descripción: Primera etapa de la línea Insignia de panificación. Desde este

módulo se dosifica la masa en forma de bastones para abastecer al resto de la

línea. Su principio de funcionamiento evita el maltrato de la masa, la

desgasificación y el daño de las fibras internas. –

Unidad Elevadora de Bastones. La tecnología de procesamiento en “cunas” de los

bastones de masa durante el transporte garantiza el buen tratamiento de la masa

(masas libres de estrés). –

Unidad de Multi-Laminación. La multi-laminación se desarrolla en tres etapas

reduciendo el espacio dedicado a la función, sin sacrificar la calidad y el buen trato

de la masa, gracias al multi-rolo con que está equipada esta unidad y al trabajo

progresivo realizado por cada uno de sus rodillos satelitales). –

Unidad de Corte, Armado y Estibado. Cabezal final de calibración, corte, modelado

y estibado continuo que asegura el peso correcto y presentación de la pieza de

masa establecida en la programación, con selección del tamaño de bandejas y

cantidad de ondas a trabajar. –

Unidad de Transporte de Bandejas. Etapa de transporte de bandejas estibadas o

directamente sobre cinta transportadora en caso de continuar con proceso de

congelado. Presenta dos alternativas: 1) Transportador a cangilones, de diseño

compacto, bajo mantenimiento y gran tolerancia al estado de bandejas usadas, y

2) Transportador con cinta de acumulación y pulmón, que permite un trabajo de

carga y descarga de bandejas más descansado para el operador.

5.4 MARCO LEGAL

En la automatización del proceso para el formado de la materia prima, de la

producción de pan, la norma más relevante para la realización del proyecto, es la

de manipulación de alimentos. Este tema se debe manejar con precaución y

rigurosidad debido a que el contacto con los alimentos es directo, y además, es un

producto de enorme salida en el mercado.

52

Las normas a tener en son:

Directiva de máquinas 2006/42/CE

Las máquinas de preparación y manipulación de alimentos deben cumplir

unos requisitos de higiene especiales. Las máquinas deben estar diseñadas

y construidas de manera que no haya riesgo de transmitir infecciones,

enfermedades ni contagios. 13

Norma europea EN 1672-2 "Maquinaria para procesado de alimentos.

Conceptos básicos"

Las piezas que tocan los productos se deben poder lavar y desinfectar.

Deben ser resistentes a la corrosión, no tóxicas y no absorbentes. Una

superficie lisa, continua o sellada reduce la adherencia de alimentos, puesto

que, si es difícil eliminar los restos, surge el peligro de contaminación. Por

lo demás, deben utilizarse lubricantes especiales que sean aptos para el

uso alimentario.

En la zona de salpicaduras, los componentes y las piezas de la máquina

entran en contacto con el alimento, pero éste no retorna al flujo de

producción. A pesar de ello, debe planificarse y diseñarse aplicando los

mismos criterios válidos en las zonas de contacto de alimentos.

La máquina no produce contactos con los alimentos en ciertas zonas, a

pesar de ello, las partes de las instalaciones utilizadas deben ser de un

material anticorrosivo y lavable o desinféctable, puesto que a largo plazo

pueden aparecer focos de infección.14

13Fraser. Guia para la aplicación de la Directiva 2006/42/CE relativa a las maquinas. 2ª Edición. (2010) [En Línea]: [Citado el: 31 de 08 de 2015.] http://www.insht.es/InshtWeb/Contenidos/Normativa/ColeccionesRelacionadas/ContenidosRelacionados/TaxNormativa4_1/GuiaUEMaquinasDir%2006_42_ESP.pdf/. 14 Festo Colombia. Norma Europea EN 1672-2. (2010) [En Línea]: [Citado el: 31 de 08 de 2015.]

http://www.festo.com/cms/es-co_co/17200.htm/.

53

En la implementación de este proyecto, los materiales utilizados para la

automatización del formado del pan, tendrá contacto directo con las materias

primas (harina, levadura, sal, azúcar, manteca y agua) con la que se elabora el

pan.

Como parte de la formación de la masa homogénea de las materias primas, en su

primer etapa (que es la de mezclado), todos los ingredientes deben estar

contenidos en un recipiente mientras se mezclan. En concomitancia con esto, se

tomó en que cuenta que, como según indica la norma:

Durante la producción, para proteger el alimento, los componentes de la máquina

no deben desprender sustancias nocivas, que alteren el sabor o el olor de los

alimentos, bien sea en contacto directo como indirecto.

Para garantizar la seguridad durante la limpieza, los materiales que componen la

máquina no deben reaccionar al producto de limpieza ni a los químicos

antimicrobianos (desinfectantes). Por lo tanto, deben ser resistentes a la corrosión,

estables mecánicamente y diseñados de manera que, la superficie del material no

sufra alteraciones.

Los materiales más recomendables para este tipo de labor son:

• Acero inoxidable austenítico

• Materiales de aluminio

• Materiales sintéticos

• Lubricantes

En las normas 14159 y Docs. 8 y 13 de EHEDG15 especifican los elementos de diseño esenciales que pueden emplearse para la construcción de componentes e instalaciones:

15 Festo Colombia. Norma 14159. (2011). [En Línea]: [Citado el: 31 de 08 de 2015.]

http://www.festo.com/net/SupportPortal/Files/365870/White_Paper_Foodsafety_es.pdf/.

54

Las superficies de las piezas en contacto con alimentos deben ser de gran calidad para reducir la contaminación microbiana. Esto se garantiza, con una profundidad media de la rugosidad Ra comprendida entre 0,4 y 0,8 μm en la zona de contacto de alimentos. En la zona de salpicaduras se utilizan con mucha frecuencia componentes con un valor Ra de ≤ 3,2 μm.

• Piezas de conexión, como tornillos, pernos, remaches y similares, plantean problemas de higiene. Las roscas abiertas son difíciles de limpiar y pueden formar focos de contaminación, por lo que deben cerrarse con tapas y juntas apropiadas.

• Ángulos interiores, esquinas y radios: Los radios y esquinas muy pequeños son zonas muy difíciles de limpiar, por lo tanto, plantean un riesgo para la higiene. El radio mínimo especificado es de 3 mm.

55

6. DISEÑO METODOLOGICO

6.1 LÍNEA DE INVESTIGACIÓN

El presente proyecto, se encuentra encaminado bajo el área de la invención, innovación, desarrollo y transferencia de tecnología, ya que el propósito de este es dar soluciones aplicables a procesos industriales. Teniendo en cuenta que el término “innovación” se aplica a Productos, Procesos y Servicios, sin embargo, este proyecto se enfoca a un cambio de tecnología, ya que proporciona una posibilidad nueva a las panaderías de barrio, a que actualicen su proceso y no haya gastos de materia prima. El área de investigación de este proyecto está enfocada a la actualización industrial de la panificadora El Sol. Ya que el proceso de automatización que se pretende implementar, optimiza su línea de producción en la etapa de formación del pan que equivale al 60% del proceso. Las líneas de investigación contenidas en el proyecto son: diseño de productos Mecatrónicos y proyecto de automatización industrial.

6.2 DESARROLLO DEL PROYECTO

La elaboración del proyecto, en su fase encargada de la automatización para el

formado de materia prima en la producción del pan presenta 2 etapas las cuales

son:

Etapa de contención y dosificación de la materia prima.

Etapa de mezclado y moldeado de la materia prima.

6.2.1 DISEÑO MECÁNICO

Para la dosificación de las materias primas de este proyecto, se utilizó un método

de dosificación dependiendo de las variables, las cuales se escogerán de acuerdo

a la siguiente tabla de comparación:

Tabla 3. Tabla de Dosificación

TIPO DE

DOSIFICACION

UTILIZACION

PRINCIPAL

ELEMENTOS O

COMPONENTES

PRESICION Y

ERROR

LIQUIDOS

AGUA,

GASEOSAS,

LECHE, JUGOS,

VALVULAS,

BOMBAS, BOMBAS

99% - 0.1%

56

ETC SUMERGIBLES

DE BOMBA

GRASAS, CERAS,

MIELES, MUCHA

VISCOSIDAD

PISTONES,

DUCTOS, TUBOS,

BOMBAS DE VACIO

95% - 0.5%

TORNILLO SIN

FIN

HARINAS,

POLVOS,

ALGUNOS

GRANULADOS

TONILLO,

MOTORREDUCTOR,

AGITADOR, ETC

96% - 0.4%

VASOS

TELESCOPICOS

GRANULADOS TAMBOR DE

VASOS,

MOTORREDUCTOR,

AGOTADOR, ETC

96% - 0.4%

PESO

PRODUCTOS

HETEREOGENEOS

(SNACKS, PAPAS

FRITAS,

PATACONES

FRITOS,

TROCITOS,ETC)

CELDAS DE CARGA

99.8% - 0.02%

Fuente: Tomado de Pinto, Durán. DISEÑO, MODELAMIENTO Y SIMULACIÓN DE MÁQUINA DOSIFICADORA DE ALIMENTO GRANULADO PARA ANIMALES. Bogotá: 2006.

Teniendo en cuenta la tabla anterior se ha escogido la dosificación de acuerdo al

tipo de materia prima que se va a dosificar:

1. Para la harina, sal, azúcar y levadura que son materias primas en polvo, se

decidió utilizar un dosificador de tornillo sin fin, debido a que según la tabla

de dosificación, estos son los más utilizados para este tipo de materias. Los

elementos que utiliza son óptimos y su precisión es la necesaria para este

tipo de proceso.

2. Para el agua, se decidió utilizar un dosificador líquido, ya que según la tabla

de dosificación para este tipo de materia son los más utilizados y de mayor

precisión.

3. Para la grasa o margarina, se decidió utilizar un dosificador de Bomba,

debido a que como esta materia tiene una alta viscosidad y según la tabla

57

de dosificación gracias a sus componentes su dosificación y precisión es

más efectiva.

6.2.1.1 Selección del Material de las Tolvas.

De acuerdo a las normas establecidas en el marco legal de este proyecto, el

material en el que se debe realizar esta tolva no debe reaccionar a productos de

limpieza ni a los químicos antimicrobianos (desinfectantes). Por lo tanto, debe ser

resistente a la corrosión, estable mecánicamente y diseñado de manera que la

superficie del material no sufra alteraciones. Debido a esto, los materiales más

recomendables para este tipo de labor son:

• Acero inoxidable austenítico

• Materiales de aluminio

• Materiales sintéticos.

Teniendo en cuenta lo anterior, el material mas apropiado para las tolvas, es acero

inoxidable 304, de acuerdo a la norma este es austenítico, ya que no tiene

ninguna reccion quimica ni fisica con desinfectantes o productos de limpieza. Es

100% inoxidable, lo cual hace que este material sea el mas adecuado para la

manipulacion de las materias primas durante el proceso de produccion del pan.

Teniendo en cuenta que se necesita un tornillo sin fin, para desplazar el material

de los productos secos, se toma como referencia varios tipos de tornillos sin fin.

Se escoge dependiendo del tipo de material a transportar, la función que va a

realizar y el tipo de hélice16.

16INGEMECANICA. Cálculo de Transportadores de tornillo sin fin. Tutorial No 143. Sección 5. (sf) [En Línea]: [Citado el: 10

de 08 de 2015.] http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn143.html#seccion5/

58

Tabla 4. Tipos de Tornillo Sin Fin.

TIPO DE

HÉLICE

TIPO DE

MATERIAL A

TRANSPORTAR

/ APLICACIÓN

FIGURA

TIPO DE

MATERIAL

DEL

TORNILLO

Hélice

continúa,

puede ser de

paso igual al

diámetro.

Tipo de Hélice

Normal para

transporte de

productos sólidos

en tolvas.

Acetal, Teflón

y Acero.

Hélice de gran

paso, de 1,5 a

2 veces el

diámetro.

Su aplicación es

para productos

solidos o granos

ligeros que fluyen

sin resistencia.

Acetal, Nylon,

Teflón y

Acero.

Hélice de

paso

pequeño,

normalmente

la mitad del

diámetro.

Se utiliza en

tornillos Sin Fin

inclinados de 20º -

25º, o cuando que

el producto

permanezca en el

transportador con el

objetivo de enfriarlo

o secarlo.

Teflón y Acero

Hélice de

paso variable.

Utilizado para

compresión de

productos sólidos y

granos, una de sus

aplicaciones es en

el caso de las

prensas de tornillo.

Teflón, Acetal

y Nylon.

59

Fuente: Tomado de INGEMECANICA. Cálculo de Transportadores de tornillo sin fin. Tutorial No 143. Sección 5. (sf) [En Línea] http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn143.html#seccion5/

Tomando como referencia la tabla 4, y teniendo en cuenta la aplicación, el tipo de

hélice, el material del tornillo y el material que va a transportar, se determina que

el tornillo sin fin para transportar las materias primas secas (harina, azúcar, sal y

levadura), es un tornillo sin fin de Hélice normal, que puede estar hecho en Acetal

o Acero.

Sabiendo el tipo de dosificación, el material de las tolvas y el tipo de tornillo sin fin,

se procede a realizar los cálculos de las tolvas o contenedores.

6.2.1.2 HARINA

Para el cálculo del contenedor de la harina, se toma en cuenta el estudio realizado

(ver Anexo B), el cual arroja un resultado, que para un moje de pan, se necesitan

12 libras de harina. Teniendo en cuenta este dato se halla su volumen, pero se

diseña de un volumen mayor (16 libras), para evitar que al momento de dosificar la

harina haya menos contenido en la tolva del necesario.

Hélice de

diámetro

variable.

Se utiliza como

extractor dosificador

de solidos de tolvas.

Teflón, Acetal

y Nylon.

Hélice de

Cinta.

Tipo de hélice

adecuada para

productos que

producen

atascamiento.

Acero.

Hélice

mezcladora,

con dos

Hélices tipo

cinta.

Se utiliza como

equipo mezclador

Teflón y

Acero.

Hélice

mescladora,

con eje

positivo de

paletas.

Se utiliza como

equipo mezclador.

Teflón y

Acero.

60

6.2.1.2.1 Calculo contenedor de la Harina

Para saber el volumen de la tolva se toma como referencia la cantidad de harina

que se va a utilizar y la densidad de la misma17.

𝑚 = 16𝑙𝑏 = 8000𝑔𝑟

𝜌 = 0,60 𝑔𝑟/𝑐𝑚3

Sabiendo 𝑉 = 𝑚/𝜌, entonces:

𝑉 =8000 𝑔𝑟

0,60 𝑔𝑟/𝑐𝑚3= 13333,33 𝑐𝑚3

Para el diseño de la tolva se divide el volumen en dos partes (V1= Volúmen Uno;

V2 = Volúmen Dos):

V1

V2

Donde V1 + V2 = 13333,33 𝑐𝑚3, como en el V1 es donde se va almacenar la

mayor cantidad de harina, este debe ser mayor al de V2, por lo tanto, los autores

de este proyecto, le asignan un valor a V1 = 10000 𝑐𝑚3. Teniendo en cuenta esto

se halla el valor de V2, el cual seria de:

V2 = 3333,33 𝑐𝑚3.

Para V1

Sabiendo que su forma es la de un paralelepipedo recto, se halla el volumen de la

siguiente forma:

17 BLUG. Tabla de Densidades. (2012) [En Línea]: [Citado el: 12 de 09 de 2015.]:http://puertodemamonal.com/cms/wp-

content/uploads/2012/12/Tabla_de_densidades.pdf/.

61

𝑉1 = 𝐿1 ∗ 𝐿2 ∗ 𝐿3 = 10000 𝑐𝑚3.

Se le asignan valores a L3 de 15 cm, debido a que esta es la longitud del tornillo

sin fin, y a L1= 22 cm, para efectos del diseño; como V1 = 10000 𝑐𝑚3, se despeja

L2, dando como resultado que L2 = 30.4 cm, y se obtienen los valores para V1.

Para V2

Sabiendo que es un prisma rectangular, se halla el volumen de la siguiente forma:

𝑉2 =𝐿1 ∗ 𝐻

2∗ 𝐿3 = 3333,33 𝑐𝑚3

Sabiendo que L1 = 22 cm, que L3 = 15cm, que su caida debe ser mayor a 45º

para el producto fluya de una manera adecuada18, y que V2 = 3333,33 𝑐𝑚3 , se

despeja H, dando como resultado que H = 20.20 cm, y asi se obtienen los valores

para el V2.

18 Universidad Nacional de San Agustín. Tolvas. (2015) [En Línea]: [Citado el: 12 de 09 de 2015.]: http://es.slideshare.net/mauricioantonio1291/tolvas

62

6.2.1.2.2 Plano Tolva de Harina.

Para realizar los planos y las vistas reales del sistema de dosificación de la harina (ver ilustración 29), se utiliza CREO PARAMETRICS 2.0, ya que esto es una herramienta óptima, que permite modelar la tolva de harina, teniendo en cuenta los cálculos. El modelo se realiza mediante extrusiones y algunas revoluciones, teniendo en cuenta los ejes y planos que se va a utilizar dentro del programa (ver Anexo D). Ilustración 29. Vista Real Tolva Harina.

Fuente: Realizado por los autores 2016 (Creo Parametric 2.0).

6.2.1.2.3 Sistema de Dosificación de la Harina.

El sistema de dosificación que se escogió fue el de transportador de tornillo sin fin,

porque como se vio en la Tabla 3. Generalmente para este tipo de materia prima

es uno de los más utilizados y efectivo.

63

El tornillo sin fin debe tener una Hélice normal de paso máximo igual a su diámetro

según Tabla 4. Tomando como referencia estos puntos, se selecciona un tornillo

sin fin, con las siguientes características:

15 cm de longitud ya que esta es la medida de la longitud de la tolva.

Paso de 1.5 cm y diámetro de 4.87 cm.

El tornillo esta hecho de Acetal como se referencia en la Tabla 4.

Teniendo en cuenta estas características se diseña la carcasa donde va el tornillo

sin fin.

6.2.1.2.4 Carcasa Harina.

Según el diseño de la tolva, la carcasa tiene forma U, para un mejor

desplazamiento del material. Debe tener una longitud de 15 cm, que es la longitud

del tornillo sin fin, un diámetro de 5 cm, ya que el diámetro del tornillo es 4,87 cm,

para evitar desgaste y estar acoplada en la parte inferior.

La carcasa tiene una boca de carga que en este caso es la misma tolva y una

boca de descarga que está situada al final de esta. Un grupo motriz que es el

encargado de accionar el tornillo mediante un acoplamiento eléctrico, este está

constituido por un motorreductor y la base de fijación. Teniendo en cuenta lo

anterior, se debe seleccionar la velocidad de giro (n) del motorreductor

dependiendo de la clase de material a transportar (ver Tabla 5)19:

Tabla 5. Clases de Material.

Clase de Material Tipo de Material Materia Prima Peso Especifico

Clase I

Polvorientos No

Abrasivo.

Cebada, Trigo,

Malta, Arroz,

Harina de Trigo,

Cal hidratada y

pulverizada.

Entre 0.4 – 0.7

𝑔𝑟 𝑐𝑚3⁄

Clase II

Granos en

pequeños

tamaños No

Alumbre en Polvo,

Granos de Café,

Cacao, Maíz.

Entre 0.6 – 0.8

𝑔𝑟 𝑐𝑚3⁄

19 INGEMECANICA. Cálculo de Transportadores de tornillo sin fin. Tutorial No 143. Sección 5. (sf) [En Línea]: [Citado el: 10

de 08 de 2015.] http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn143.html#seccion5/

64

Abrasivos

Clase III

Materiales Semi-

Abrasivos, de

pequeño tamaño.

Leche en Polvo,

Sal, Almidón,

Azúcar Refinada,

Jabón pulverizado.

Entre 0.6 – 1.2

𝑔𝑟 𝑐𝑚3⁄

Clase IV

Granos en

pequeños

tamaños Semi-

Abrasivos o

Abrasivos.

Harina de Huesos,

Cemento, Arcilla,

Azufre, Arena,

Polvo de Piedra,

Azúcar sin refinar,

Resinas

Sintéticas.

Entre 0.8 – 1.6

𝑔𝑟 𝑐𝑚3⁄

Clase V Troceados o en

polvo, Abrasivos

Ceniza, cuarzo

pulverizado, arena

silícea.

No aconsejados

para utilizar en

tornillos sin fin.

Fuente: Tomado de INGEMECANICA. Cálculo de Transportadores de tornillo sin fin. Tutorial No 143. Sección 5. (sf) [En Línea] http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn143.html#seccion5/

Teniendo en cuenta la clase de material (ver Tabla 5), la velocidad de giro (n) del

Motor suele estar comprendida entre los siguientes rangos:

Para materiales de Clase IV y V (n) ≈ 50 R.P.M.

Para materiales de Clase II y III 50 < (n) < 150 R.P.M.

Para materiales de Clase I 150 < (n) < 300 R.P.M.

6.2.1.2.5 Calculo de Flujo de Material.

Para conocer el flujo de material que proporcionará el dosificador por tornillo sin

fin, se debe tener en cuenta, la clase de materia que es la harina, la cual, debe

tener una velocidad máxima de 300 RPM y la siguiente fórmula20:

𝑸 = 𝑺 × 𝑽 × 𝝆 × 𝒌

20 INGEMECANICA. Cálculo de Transportadores de tornillo sin fin. Tutorial No 143. Sección 5. (sf) [En Línea]: [Citado el: 10

de 08 de 2015.] http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn143.html#seccion5/

65

Dónde:

S= Área de relleno de la carcasa.

V= Velocidad de desplazamiento del Transportador dependiendo de la clase de

material.

𝜌 = Densidad del material.

K = Coeficiente de disminución del flujo del material.

6.2.1.2.5.1 Área de relleno de la carcasa de la Harina (𝒄𝒎𝟐).

𝑆 = 𝜆 𝜋 × 𝐷2

4

Dónde:

D = Diámetro del tornillo, que para el caso de la harina es de 4.87 cm.

λ = Coeficiente de relleno de la sección.

Tabla 6. Coeficiente de Relleno.

Tipo de carga Λ

Pesada y abrasiva 0,125

Pesada poco abrasiva 0,25

Ligera poco abrasiva 0,32

Ligera no abrasiva 0,4 Fuente: Tomado de INGEMECANICA. Cálculo de Transportadores de tornillo sin fin. Tutorial No 143. Sección 5. (sf) [En Línea] http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn143.html#seccion5/.

Teniendo en cuenta la Tabla 6, el coeficiente de relleno de la harina es de 0.4 ya

que esta es ligera y no abrasiva.

Entonces, el área de relleno de la carcasa de la tolva de harina es de:

𝑆 = (0.4)𝜋 × (4.87 𝑐𝑚)2

4= 7.451 𝑐𝑚2

66

6.2.1.2.5.2 Velocidad de Desplazamiento del Transportador (cm/s)21.

𝑉 =𝑡 × (𝑛 𝑥 2𝜋 𝑟𝑎𝑑)

60

Dónde:

t = paso del tornillo, que es de 1,5 cm, ya que este es el paso del tornillo

comercial.

n = Velocidad de giro del tornillo (rpm).

Teniendo en cuenta que, la velocidad máxima de giro del tornillo es de 350

R.P.M., según la clase de material de la harina (ver Tabla 5), que el paso del

tornillo elegido es de 1.5 cm, la velocidad de desplazamiento del tornillo es de:

𝑉 =(1,5 𝑐𝑚) × (300 𝑟. 𝑝. 𝑚 𝑥 2𝜋 𝑟𝑎𝑑)

60= 47,12 𝑐 𝑚 𝑠.⁄

6.2.1.2.5.3 Densidad de la Harina22.

La densidad de la harina que se va a trabajar es de:

𝜌 ℎ𝑎𝑟𝑖𝑛𝑎 = 0,60 𝑔𝑟

𝑐𝑚3

6.2.1.2.5.4 Coeficiente de Disminución del Flujo del Material21.

De acuerdo a la inclinación del transportador este genera un coeficiente que

impide el flujo del material, por esta razón se debe tener en cuenta la siguiente

tabla:

Tabla 7. Coeficiente de Disminución.

Inclinación del canalón 0° 5° 10° 15° 20°

(K) 1 0,9 0,8 0,7 0,6 Fuente: Tomado de INGEMECANICA. Cálculo de Transportadores de tornillo sin fin. Tutorial No 143. Sección 5. (sf) [En Línea] http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn143.html#seccion5/.

Teniendo en cuenta la Tabla 7, el coeficiente de disminución del transportador de

la tolva de harina es de 1.

21 INGEMECANICA. Cálculo de Transportadores de tornillo sin fin. Tutorial No 143. Sección 5. (sf) [En Línea]: [Citado el: 10

de 08 de 2015.] http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn143.html#seccion5/ 22 BLUG. Tabla de Densidades. (2012) [En Línea]: [Citado el: 12 de 09 de 2015.]:http://puertodemamonal.com/cms/wp-

content/uploads/2012/12/Tabla_de_densidades.pdf/.

67

Una vez se obtienen, los datos que se necesitan para el cálculo de flujo de

material, se reemplazan en:

𝑸 = 𝑺 × 𝑽 × 𝝆 × 𝒌

Dónde:

S= 7.451 𝑐𝑚2.

V= 47.12 𝑐 𝑚 𝑠.⁄

𝜌 = 0,60 𝑔𝑟 𝑐𝑚3.⁄

𝑘 = 1,

Reemplazando en la fórmula el flujo de harina es igual a:

𝑸 = 7.451 𝑐𝑚2 × 7.5 𝑐 𝑚 𝑠⁄ × 0,60 𝑔𝑟 𝑐𝑚3.⁄ × 𝟏 = 𝟐𝟏𝟎. 𝟔𝟓 𝑔𝑟 𝑠⁄

6.2.1.2.5.5 Potencia Motor Harina21.

Habiendo obtenido el flujo de harina, se procede a hallar la potencia necesaria que

debe tener el motorreductor. La potencia de un transportador de tornillo sin fin se

compone de la suma de tres componentes principales:

PT= PH + PN+ Pi

Dónde:

PH es la potencia necesaria para el desplazamiento horizontal del material.

PN es la potencia necesaria para el accionamiento del tornillo en vacío.

Pi es la potencia necesaria para el caso de un tornillo sin fin inclinado.

En el caso del dosificador de la harina no hay inclinación por lo tanto solo tenemos

PH y PN.

PH(Kw) = 𝐶𝑜 𝑄 . 𝐿 . 𝐹

367

Dónde:

Q es el flujo de material transportado en T/h.

L es la longitud de la carcasa en metros.

68

F es la fuerza que ejerce en este caso la harina sobre el tornillo sin fin, ya que la

carcasa no está cubierta en Newton.

Co es el coeficiente de resistencia del material transportado. El cual varía según el

tipo de material y que se muestra en la siguiente tabla.

Tabla 8. Coeficiente de Resistencia.

Tipo de Material Valor de Co

Harina, serrín, productos granulosos,

sal común.

1,2

Turba, sosa, polvo de carbón, azúcar

normal.

1,6

Antracita, carbón, sal de roca 2,5

Yeso, arcilla seca, tierra fina, cemento,

cal, arena.

4

Fuente: Tomado de INGEMECANICA. Cálculo de Transportadores de tornillo sin fin. Tutorial No 143. Sección 5. (sf) [En Línea] http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn143.html#seccion5/.

Teniendo en cuenta la tabla 8, el coeficiente de resistencia para la harina, es de

1.2. Se procede a hallar el valor de la Potencia Horizontal, pero primero se debe

pasar el flujo de material a Tonelada por hora y la longitud de la carcasa (15 cm) a

metros.

L= 15 cm = 0,15 metros.

Q= 210.65 𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠

𝑠𝑒𝑔.=

1 𝑇𝑜𝑛𝑒𝑙𝑎𝑑𝑎

1′000.000 𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠=

3600 𝑠𝑒𝑔.

1 ℎ𝑜𝑟𝑎= 0.76 𝑇

ℎ⁄ .

F=𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 ℎ𝑎𝑟𝑖𝑛𝑎 (𝐾𝑔)𝑥 𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑑𝑒 𝐺𝑟𝑎𝑣𝑒𝑑𝑎𝑑 (𝑚 𝑠⁄ ) = 8 𝐾𝑔 𝑥 9.8 𝑚 𝑠⁄ = 78.4 𝑁

PH(Kw) = 1.2 0.76 𝑇

ℎ⁄ . 0.15 𝑚𝑡𝑠 . 78.4 𝑁

367= 0.02922 𝐾𝑤 𝑥 1000 = 29.22 𝑤𝑎𝑡𝑖𝑜𝑠

La potencia de accionamiento del tornillo en vacío PN, se calcula con la siguiente

expresión21:

PN(Kw) =𝐷 . 𝐿

20

69

Dónde:

D es el diámetro de la sección de la carcasa que es 0.05 metros, (ver pág. 61).

L es la longitud de la carcasa en metros que es 0,15 metros, (ver pág. 61).

PN(Kw) =(0.05 𝑚). (0,15 𝑚)

20= 3.75𝑥10−4 𝐾𝑤 𝑥 1000 = 0.375 𝑤𝑎𝑡𝑖𝑜𝑠

Entonces la Potencia total del transportador de la harina es de:

PT= PH(29.22 𝑤𝑎𝑡𝑖𝑜𝑠) + PN(0.375 𝑤𝑎𝑡𝑖𝑜𝑠) = 29.595 𝑤𝑎𝑡𝑖𝑜𝑠

Teniendo en cuenta la potencia encontrada, se halla la corriente para el flujo de

carga, con la siguiente formula23:

𝐼 =𝑊

𝑉

Dónde:

W es la potencia en watts 1= watios = 1 watts.

I es la corriente.

V es el voltaje que se va aplicar en el motor.

Para los motores, se va a utilizar un voltaje de 12 VDC; conociendo esto, se

reemplaza y se halla la corriente para el diseño de la fuente:

𝐼 =29.595 𝑤𝑎𝑡𝑡𝑠

12 𝑉𝐷𝐶= 2.46 𝐴𝑚𝑝𝑒𝑟𝑖𝑜𝑠

Teniendo en cuenta, la potencia encontrada, las RPM y el voltaje del motor de

harina, se busca en el comercio, un motor con estas características.

6.2.1.3 AZÚCAR

Para el cálculo del contenedor del Azúcar, se toma en cuenta el estudio realizado

(ver Anexo B). El cual arroja un resultado, que para un moje de pan, se necesitan

23 García Álvarez. AF. Electrotecnia. Potencia Eléctrica. (2016) [En Línea]: [Citado el: 10 de 08 de 2015.] http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_potencia/ke_potencia_elect_2.htm

70

2,5 libras de Azúcar, teniendo en cuenta este dato se halla su volumen, pero se

diseña de un volumen mayor (6 libras). Para evitar que al momento de dosificar

haya menos contenido en la tolva del necesario.

6.2.1.3.1 Cálculo contenedor del Azúcar

Para saber el volumen de la tolva se toma como referencia la cantidad de Azúcar

que se va a utilizar y la densidad del mismo24.

𝑚 = 6𝑙𝑏 = 3000𝑔𝑟

𝜌 = 0,80 𝑔𝑟/𝑐𝑚3

Sabiendo 𝑉 = 𝑚/𝜌, entonces:

𝑉 =3000 𝑔𝑟

0,80 𝑔𝑟/𝑐𝑚3= 3750 𝑐𝑚3

Para el diseño de la tolva se divide el volumen en dos partes, V1= Volúmen Uno;

V2 = Volúmen Dos:

V1

V2

Donde V1 + V2 = = 3750 𝑐𝑚3, como en el V1 es donde se va almacenar la mayor

cantidad de Azúcar, este debe ser mayor al de V2, por lo tanto, los autores de este

24 BLUG. Tabla de Densidades. (2012) [En Línea]: [Citado el: 12 de 09 de 2015.]:http://puertodemamonal.com/cms/wp-

content/uploads/2012/12/Tabla_de_densidades.pdf/.

71

proyecto le asignan un valor a V1 = 2750 𝑐𝑚3. Teniendo en cuenta esto se halla

el valor de V2, el cual seria de:

V2 = 1000 𝑐𝑚3.

Para V1

Sabiendo que su forma es la de un paralelepipedo recto, se halla el volúmen de la

siguiente forma:

𝑉1 = 𝐿1 ∗ 𝐿2 ∗ 𝐿3 = 2750 𝑐𝑚3.

Se le asignan valores a L3 de 15 cm, debido a que esta es la longitud del tornillo

sin fin, y a L1= 15 cm, para efectos del diseño; como V1 = 2750 𝑐𝑚3. Se despeja

L2, dando como resultado que L2 = 12.22 cm, y se obtienen los valores para V1.

Para V2

Sabiendo que es un prisma rectangular, se halla el volumen de la siguiente forma:

𝑉2 =𝐿1 ∗ 𝐻

2∗ 𝐿3 = 1000 𝑐𝑚3

72

Sabiendo que L1 = 15 cm, que L3 = 15cm, que su caida debe ser mayor a 45º

para el producto fluya de una manera adecuada25, y que V2 = 1000 𝑐𝑚3. Se

despeja H, dando como resultado que H = 20.8 cm, y asi se obtienen los valores

para el V2.

6.2.1.3.2 Planos Tolva de Azúcar.

Para realizar los planos y las vistas reales del sistema de dosificación del azúcar (ver ilustración 30), se utiliza CREO PARAMETRICS 2.0. Ya que esto es una herramienta óptima, que permite modelar la tolva, teniendo en cuenta los cálculos. El modelo se realiza mediante extrusiones y algunas revoluciones, teniendo en cuenta los ejes y planos que se va a utilizar dentro del programa (ver Anexo D). Ilustración 30. Vista Real Tolva de Azúcar.

Fuente: Realizado por los autores 2016 (Creo Parametric 2.0).

25 Universidad Nacional de San Agustín. Tolvas. (2015) [En Línea]: [Citado el: 12 de 09 de 2015.]: http://es.slideshare.net/mauricioantonio1291/tolvas

73

6.2.1.3.3 Sistema de Dosificación del Azúcar.

El sistema de dosificación que se escogió fue el de transportador de tornillo sin fin,

como se vio en la Tabla 3. Generalmente para este tipo de materia prima es uno

de los más utilizados y efectivo.

El tornillo sin fin debe tener una Hélice normal de paso máximo igual a su

diámetro, según Tabla 4. Tomando como referencia estos puntos, se selecciona

un tornillo sin fin comercial, de las siguientes características:

15 cm de longitud, ya que esta es la medida de la longitud de la tolva.

Paso de 1,2 cm y diámetro de 2.5 cm.

El tornillo esta hecho de Acetal como se referencia en la Tabla 4.

Teniendo en cuenta estas características se diseña la carcasa donde va el tornillo

sin fin.

6.2.1.3.4 Carcasa Azúcar26.

Según el diseño de la tolva, la carcasa tiene forma U, para un mejor

desplazamiento del material, debe tener una longitud de 15 cm, que es la longitud

del tornillo sin fin, un diámetro de 3 cm, ya que el diámetro del tornillo es 2,5 cm,

para evitar desgaste y estar acoplada en la parte inferior.

La carcasa tiene una boca de carga que en este caso, es la misma tolva, una boca

de descarga que está situada al final de esta. Un grupo motriz, que es el

encargado de accionar el tornillo mediante un acoplamiento eléctrico, este, está

constituido por un motorreductor y la base de fijación. Teniendo en cuenta lo

anterior, se debe seleccionar la velocidad de giro (n) del motorreductor

dependiendo de la clase de material a transportar (ver Tabla 5)26: Teniendo en

cuenta la Tabla 5, la velocidad de giro (n) del tornillo del Azúcar, suele estar

comprendida entre los siguientes rangos:

Para materiales de Clase II y III 50 < (n) < 150 R.P.M.

6.2.1.3.5 Cálculo de Flujo de Material.

Para conocer el flujo de material que proporcionara el dosificador por tornillo sin

26 INGEMECANICA. Cálculo de Transportadores de tornillo sin fin. Tutorial No 143. Sección 5. (sf) [En Línea]: [Citado el: 10

de 08 de 2015.] http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn143.html#seccion5/

74

Fin, se toma en cuenta, la clase de material que es el azúcar, el cual, debe tener

una velocidad máxima de 150 RPM, y la siguiente formula26:

𝑸 = 𝑺 × 𝑽 × 𝝆 × 𝒌

Dónde:

S= Área de relleno de la carcasa.

V= Velocidad de desplazamiento del Transportador dependiendo de la clase de

material.

𝜌 = Densidad del material.

K = Coeficiente de disminución del flujo del material.

6.2.1.3.5.1 Área de relleno de la carcasa de Azúcar (𝒄𝒎𝟐)26.

𝑆 = 𝜆 𝜋 × 𝐷2

4

Dónde:

D = Diámetro del tornillo, que para el caso del azúcar es de 2,5 cm.

λ = Coeficiente de relleno de la sección.

El coeficiente de relleno del Azúcar (ver Tabla 6.), es de 0.32 ya que esta es

refina, ligera y poco abrasiva. Teniendo en cuenta esto, el área de relleno de la

carcasa de la tolva de Azúcar es de:

𝑆 = (0.32)𝜋 × (2.5𝑐𝑚)2

4= 1.571 𝑐𝑚2

6.2.1.3.5.2 Velocidad de Desplazamiento del Transportador (cm/s)26.

𝑉 =𝑡 × (𝑛 𝑥 2𝜋 𝑟𝑎𝑑)

60

Dónde:

t = paso del tornillo, que es de 1,2 cm, ya que este es el paso del tornillo

comercial.

75

n = Velocidad de giro del tornillo.

Teniendo en cuenta que, la velocidad máxima de giro del tornillo es de 150

R.P.M., según la clase de material del azúcar (ver Tabla 5). El paso del tornillo

elegido es de 1,2 cm la velocidad de desplazamiento del tornillo es de:

𝑉 =(1.2 𝑐𝑚) × (150 𝑟. 𝑝. 𝑚 𝑥 2𝜋 𝑟𝑎𝑑)

60= 18.8 𝑐 𝑚 𝑠.⁄

6.2.1.3.5.3 Densidad del Azúcar27.

La densidad del Azúcar que se va a trabajar es de:

𝜌 𝑎𝑧ú𝑐𝑎𝑟 = 0,80 𝑔𝑟/𝑐𝑚3

6.2.1.3.5.4 Coeficiente de Disminución del Flujo del Material28.

Teniendo en cuenta la Tabla 7, (ver Tabla 7), el coeficiente de disminución del

transportador de la tolva del Azúcar es de 1, ya que esta no va a tener ninguna

inclinación.

Una vez se obtienen, los datos necesarios para el cálculo de flujo de material, se

reemplazan en:

𝑸 = 𝑺 × 𝑽 × 𝝆 × 𝒌

Dónde:

S= 1.571 𝑐𝑚2.

V= 18.8 𝑐 𝑚 𝑠.⁄

𝜌 = 0,80 𝑔𝑟 𝑐𝑚3.⁄

𝑘 = 1

Entonces reemplazando en la fórmula, el flujo de azúcar, es igual a:

𝑸 = 1.571 𝑐𝑚2 × 18,8 𝑐 𝑚 𝑠⁄ × 0,80 𝑔𝑟 𝑐𝑚3.⁄ × 𝟏 = 𝟐𝟑. 𝟔𝟐 𝑔𝑟 𝑠⁄

27 BLUG. Tabla de Densidades. (2012) [En Línea]: [Citado el: 12 de 09 de 2015.]:http://puertodemamonal.com/cms/wp-

content/uploads/2012/12/Tabla_de_densidades.pdf/. 28 INGEMECANICA. Cálculo de Transportadores de tornillo sin fin. Tutorial No 143. Sección 5. (sf) [En Línea]: [Citado el: 10

de 08 de 2015.] http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn143.html#seccion5/

76

6.2.1.3.5.5 Potencia Motor Azúcar28.

Habiendo obtenido el flujo de Azúcar, se procede a hallar la potencia necesaria,

que debe tener el motorreductor. La potencia de un transportador de tornillo sin fin

se compone de la suma de tres componentes principales:

PT= PH + PN+ Pi

Dónde:

PH es la potencia necesaria para el desplazamiento horizontal del material.

PN es la potencia necesaria para el accionamiento del tornillo en vacío.

Pi es la potencia necesaria para el caso de un tornillo sin fin inclinado.

En el caso del dosificador del Azúcar, no hay inclinación por lo tanto solo se tiene

PH y PN.

PH(Kw) = 𝐶𝑜 𝑄 . 𝐿 . 𝐹

367

Dónde:

Q es el flujo de material transportado en T/h.

L es la longitud de la carcasa en metros.

F es la fuerza que ejerce en este caso, el Azúcar sobre el tornillo sin fin, ya que la

carcasa no está cubierta en Newton.

Co es el coeficiente de resistencia del material transportado. El cual varía según el

tipo de material y que se muestra en la Tabla 8.

Teniendo en cuenta la Tabla 8 (ver Tabla 8), se selecciona un coeficiente de

resistencia para el Azúcar de 1.6, se haya el valor de la Potencia Horizontal.

Primero se debe pasar el flujo de material a Tonelada por hora y la longitud de la

carcasa a metros.

L= 15 cm = 0,15 metros.

Q= 23.63 𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠

𝑠𝑒𝑔.=

1 𝑇𝑜𝑛𝑒𝑙𝑎𝑑𝑎

1′000.000 𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠=

3600 𝑠𝑒𝑔.

1 ℎ𝑜𝑟𝑎= 0.085 𝑇

ℎ⁄ .

F=𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝐴𝑧ú𝑐𝑎𝑟 (𝐾𝑔)𝑥 𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑑𝑒 𝐺𝑟𝑎𝑣𝑒𝑑𝑎𝑑 (𝑚 𝑠⁄ ) = 3 𝐾𝑔 𝑥 9.8 𝑚 𝑠⁄ = 29.4 𝑁

77

PH(Kw) = 1.6 0.085 𝑇

ℎ⁄ . 0.15 𝑚𝑡𝑠 . 29.4 𝑁

367= 1.63𝑥10−3𝐾𝑤 𝑥 1000 = 1.63 𝑤𝑎𝑡𝑖𝑜𝑠

Para la potencia de accionamiento del tornillo en vacío PN, se calcula con siguiente

expresión:

PN(Kw) =𝐷 . 𝐿

20

Dónde:

D es el diámetro de la sección de la carcasa que es 0.03 metros (ver Pág. 71).

L es la longitud de la carcasa en metros que es 0,15 metros (ver Pág. 71).

PN(Kw) =(0.03 𝑚). (0,15 𝑚)

20= 2.25𝑥10−4 𝐾𝑤 𝑥 1000 = 0.225 𝑤𝑎𝑡𝑖𝑜𝑠

Entonces la Potencia total del transportador del azúcar es de:

PT= PH(1.63 𝑤𝑎𝑡𝑖𝑜𝑠) + PN(0.225 𝑤𝑎𝑡𝑖𝑜𝑠) = 1.855 𝑤𝑎𝑡𝑖𝑜𝑠.

Teniendo en cuenta la potencia encontrada, se halla la corriente para el flujo de

carga, con la siguiente formula29:

𝐼 =𝑊

𝑉

Dónde:

W es la potencia en watts 1= watios = 1 watts.

I es la corriente.

V es el voltaje que se va aplicar en el motor.

Para los motores, se va a utilizar un voltaje de 12 VDC; conociendo esto, se

reemplaza y se halla la corriente, para el diseño de la fuente de alimentación:

𝐼 =1,855 𝑤𝑎𝑡𝑡𝑠

12 𝑉𝐷𝐶= 0.154 𝐴𝑚𝑝𝑒𝑟𝑖𝑜𝑠

29 García Álvarez. AF. Electrotecnia. Potencia Eléctrica. (2016) [En Línea]: [Citado el: 10 de 08 de 2015.]

http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_potencia/ke_potencia_elect_2.htm

78

Teniendo en cuenta, la potencia, las RPM y el voltaje del motor de Azúcar, se

busca en el comercio, un motor con estas características.

6.2.1.4 SAL

Para el cálculo del contenedor de la Sal, se toma en cuenta el estudio realizado

(ver Anexo B). Arroja un resultado, que para un moje de pan, se necesitan 0.25

libras de sal. Teniendo en cuenta este dato se halla su volumen, pero se diseña

de un volumen mayor (2 libras), para evitar que al momento de dosificar haya

menos contenido en la tolva del necesario.

6.2.1.4.1 Calculo contenedor de la Sal.

Para saber el volumen de la tolva se toma como referencia la cantidad de Sal que

se va a utilizar y la densidad de la misma30.

𝑚 = 2𝑙𝑏 = 1000𝑔𝑟

𝜌 = 0,78 𝑔𝑟/𝑐𝑚3

Sabiendo 𝑉 = 𝑚/𝜌, entonces:

𝑉 =1000 𝑔𝑟

0,78 𝑔𝑟/𝑐𝑚3= 1282,05 𝑐𝑚3

Para el diseño de la tolva se divide el volumen en dos partes V1= Volúmen Uno;

V2 = Volúmen Dos:

V1

V2

30 BLUG. Tabla de Densidades. (2012) [En Línea]: [Citado el: 12 de 09 de 2015.]:http://puertodemamonal.com/cms/wp-

content/uploads/2012/12/Tabla_de_densidades.pdf/.

79

Donde V1 + V2 = = 1282,05 𝑐𝑚3, como en el V1, es donde se va almacenar la

mayor cantidad de Sal, este debe ser mayor al de V2, por lo tanto, los autores de

este proyecto le asignan un valor a V1 = 900 𝑐𝑚3. Teniendo en cuenta esto se

halla el valor de V2, el cual seria de:

V2 = 382.05 𝑐𝑚3.

Para V1

Sabiendo que su forma es la de un paralelepipedo recto, se halla el volúmen de la

siguiente forma:

𝑉1 = 𝐿1 ∗ 𝐿2 ∗ 𝐿3 = 900 𝑐𝑚3.

Se le asignan valores a L3 de 15 cm, debido a que esta es la longitud del tornillo

sin fin, y a L1= 8 cm, para efectos del diseño; como V1 = 900 𝑐𝑚3, se despeja L2,

dando como resultado que L2 = 7.5 cm, y se obtienen los valores para V1.

Para V2

Sabiendo que es un prisma rectangular, se halla el volumen de la siguiente forma:

80

𝑉2 =𝐿1 ∗ 𝐻

2∗ 𝐿3 = 382.05 𝑐𝑚3

Sabiendo que L1 = 8 cm, que L3 = 15cm, que su caida debe ser mayor a 45º para

el producto fluya de una manera adecuada31, y que V2 = 382.05 𝑐𝑚3 , se despeja

H, dando como resultado que H = 5.417 cm. Se obtienen todos los valores para

el V2.

6.2.1.4.2 Planos Tolva de la Sal.

Para realizar los planos y las vistas reales del sistema de dosificación de la sal (ver ilustración 31), se utiliza CREO PARAMETRICS 2.0, ya que esto es una herramienta óptima, que permite modelar la tolva, teniendo en cuenta los cálculos. El modelo se realiza mediante extrusiones y algunas revoluciones, teniendo en cuenta los ejes y planos que se va a utilizar dentro del programa (ver Anexo D). Ilustración 31. Vista Real Tolva de la Sal.

Fuente: Realizado por los autores 2016 (Creo Parametric 2.0).

31 Universidad Nacional de San Agustín. Tolvas. (2015) [En Línea]: [Citado el: 12 de 09 de 2015.]: http://es.slideshare.net/mauricioantonio1291/tolvas

81

6.2.1.4.3 Sistema de Dosificación de la Sal.

El sistema de dosificación que se escogió fue el de transportador de tornillo sin fin,

como se vio en la Tabla 3. Generalmente para este tipo de materia prima es uno

de los más utilizados y efectivo.

El tornillo sin fin debe tener una Hélice normal de paso máximo igual a su

diámetro, según Tabla 4. Tomando como referencia estos puntos, se selecciona

un tornillo sin fin comercial, de las siguientes características:

15 cm de longitud, ya que esta es la medida de la longitud de la tolva.

Paso de 1,2 cm y diámetro de 2.5 cm.

El tornillo esta hecho de Acetal como se referencia en la Tabla 4.

Teniendo en cuenta estas características se diseña la carcasa donde va el tornillo

sin fin.

6.2.1.4.4 Carcasa Sal.

Según el diseño de la tolva, la carcasa tiene forma U, para un mejor

desplazamiento del material, debe tener una longitud de 15 cm, que es la longitud

del tornillo sin fin, un diámetro de 3 cm, ya que el diámetro del tornillo es 2,5 cm.

Para evitar desgaste y estar acoplada en la parte inferior.

La carcasa tiene una boca de carga que en este caso, es la misma tolva, una boca

de descarga que está situada al final de esta, un grupo motriz, que es el

encargado de accionar el tornillo mediante un acoplamiento eléctrico, este, está

constituido por un motorreductor y la base de fijación. Teniendo en cuenta lo

anterior, se debe seleccionar la velocidad de giro (n) del motorreductor

dependiendo de la clase de material a transportar (ver Tabla 5)32: Teniendo en

cuenta la Tabla 5, la velocidad de giro (n) del tornillo de la sal, suele estar

comprendida entre los siguientes rangos:

Para materiales de Clase II y III 50 < (n) < 150 R.P.M.

6.2.1.4.5 Calculo de Flujo de Material.

Para conocer el flujo de material que proporcionara el dosificador por tornillo sin

fin, se toma en cuenta, la clase de material que es el azúcar, el cual, debe tener

32 INGEMECANICA. Cálculo de Transportadores de tornillo sin fin. Tutorial No 143. Sección 5. (sf) [En Línea]: [Citado el: 10

de 08 de 2015.] http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn143.html#seccion5/

82

una velocidad máxima de 150 RPM, y la siguiente formula32:

𝑸 = 𝑺 × 𝑽 × 𝝆 × 𝒌

Dónde:

S= Área de relleno de la carcasa.

V= Velocidad de desplazamiento del Transportador dependiendo de la clase de

material.

𝜌 = Densidad del material.

K = Coeficiente de disminución del flujo del material.

6.2.1.4.5.1 Área de relleno de la carcasa de Sal (𝒄𝒎𝟐).

𝑆 = 𝜆 𝜋 × 𝐷2

4

Dónde:

D = Diámetro del tornillo, que para el caso de la sal es 2,5 cm.

λ = Coeficiente de relleno de la sección.

El coeficiente de relleno del Sal (ver Tabla 6.), es de 0.32 ya que esta es, ligera y

poco abrasiva. Teniendo en cuenta esto, el área de relleno de la carcasa de la

tolva de Sal es de:

𝑆 = (0.32)𝜋 × (2.5𝑐𝑚)2

4= 1.571 𝑐𝑚2

6.2.1.4.5.2 Velocidad de Desplazamiento del Transportador (cm/s).

𝑉 =𝑡 × (𝑛 𝑥 2𝜋 𝑟𝑎𝑑)

60

Dónde:

t = paso del tornillo, que es de 1,2 cm, ya que este es el paso del tornillo

comercial.

83

n = Velocidad de giro del tornillo.

Teniendo en cuenta que, la velocidad máxima de giro del tornillo es de 150

R.P.M., según la clase de material de la sal (ver Tabla 5), que el paso del tornillo

elegido es de 1,2 cm, la velocidad de desplazamiento del tornillo es de:

𝑉 =(1.2 𝑐𝑚) × (150 𝑟. 𝑝. 𝑚 𝑥 2𝜋 𝑟𝑎𝑑)

60= 18.8 𝑐 𝑚 𝑠.⁄

6.2.1.4.5.3 Densidad de la Sal33.

La densidad de la Sal que se va a trabajar es de:

𝜌 𝑠𝑎𝑙 = 0,78 𝑔𝑟/𝑐𝑚3

6.2.1.4.5.4 Coeficiente de Disminución del Flujo del Material.

Teniendo en cuenta la Tabla 7, (ver Tabla 7), el coeficiente de disminución del

transportador de la tolva de la Sal es de 1, ya que esta no va a tener ninguna

inclinación.

Una vez se obtienen, los datos necesarios para el cálculo de flujo de material, se

reemplazan en la siguiente expresión34:

𝑸 = 𝑺 × 𝑽 × 𝝆 × 𝒌

Dónde:

S= 1.571 𝑐𝑚2.

V= 18.8 𝑐 𝑚 𝑠.⁄

𝜌 = 0,78 𝑔𝑟 𝑐𝑚3.⁄

𝑘 = 1

Entonces reemplazando en la fórmula, el flujo de la sal es igual a:

𝑸 = 1.571 𝑐𝑚2 × 18.8 𝑐 𝑚 𝑠⁄ × 0,78 𝑔𝑟 𝑐𝑚3.⁄ × 𝟏 = 𝟐𝟑. 𝟎𝟒 𝑔𝑟 𝑠⁄

33 BLUG. Tabla de Densidades. (2012) [En Línea]: [Citado el: 12 de 09 de 2015.]:http://puertodemamonal.com/cms/wp-

content/uploads/2012/12/Tabla_de_densidades.pdf/. 34 INGEMECANICA. Cálculo de Transportadores de tornillo sin fin. Tutorial No 143. Sección 5. (sf) [En Línea]: [Citado el: 10

de 08 de 2015.] http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn143.html#seccion5/

84

6.2.1.4.5.5 Potencia Motor Sal.

Habiendo obtenido el flujo de Sal, se procede a hallar la potencia necesaria que

debe tener el motorreductor. La potencia de un transportador de tornillo sin fin se

compone de la suma de tres componentes principales35:

PT= PH + PN+ Pi

Dónde:

PH es la potencia necesaria para el desplazamiento horizontal del material.

PN es la potencia necesaria para el accionamiento del tornillo en vacío.

Pi es la potencia necesaria para el caso de un tornillo sin fin inclinado.

En el caso del dosificador de la Sal, no hay inclinación, por lo tanto, solo tenemos

PH y PN.

PH(Kw) = 𝐶𝑜 𝑄 . 𝐿 . 𝐹

367

Dónde:

Q es el flujo de material transportado en T/h.

L es la longitud de la carcasa en metros.

F es la fuerza que ejerce en este caso la Sal sobre el tornillo sin fin, ya que la

carcasa no está cubierta en Newton.

Co es el coeficiente de resistencia del material transportado. El cual varía según el

tipo de material y que se muestra en la Tabla 8.

Teniendo en cuenta la Tabla 8 (ver Tabla 8), se selecciona un coeficiente de

resistencia para la Sal de 1.2, se haya el valor de la Potencia Horizontal, primero

se debe pasar el flujo de material a Tonelada por hora y la longitud de la carcasa a

metros.

L= 15 cm = 0,15 metros.

Q= 23.04 𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠

𝑠𝑒𝑔.=

1 𝑇𝑜𝑛𝑒𝑙𝑎𝑑𝑎

1′000.000 𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠=

3600 𝑠𝑒𝑔.

1 ℎ𝑜𝑟𝑎= 0.083 𝑇

ℎ⁄ .

35 INGEMECANICA. Cálculo de Transportadores de tornillo sin fin. Tutorial No 143. Sección 5. (sf) [En Línea]: [Citado el: 10

de 08 de 2015.] http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn143.html#seccion5/

85

F=𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝐴𝑧ú𝑐𝑎𝑟 (𝐾𝑔)𝑥 𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑑𝑒 𝐺𝑟𝑎𝑣𝑒𝑑𝑎𝑑 (𝑚 𝑠⁄ ) = 1 𝐾𝑔 𝑥 9.8 𝑚 𝑠⁄ = 9.8 𝑁

PH(Kw) = 1.2 0.083 𝑇

ℎ⁄ . 0.15 𝑚𝑡𝑠 . 9.8 𝑁

367= 3.98𝑥10−4𝐾𝑤 𝑥 1000 = 0.4 𝑤𝑎𝑡𝑖𝑜𝑠

Para la potencia de accionamiento del tornillo en vacío PN, se calcula con siguiente

expresión:

PN(Kw) =𝐷 . 𝐿

20

Dónde:

D es el diámetro de la sección de la carcasa que es 0.03 metros (ver Pág. 79).

L es la longitud de la carcasa en metros que es 0,15 metros (ver Pág. 79).

F es la fuerza que ejerce en este caso de la Sal sobre el tornillo sin fin, ya que la

carcasa no está cubierta que es de 9.8 N.

PN(Kw) =(0.03 𝑚). (0,15 𝑚)

20= 2.25𝑥10−4 𝐾𝑤 𝑥 1000 = 0.225 𝑤𝑎𝑡𝑖𝑜𝑠

Entonces la Potencia total del transportador de la Sal es de:

PT= PH(0.4 𝑤𝑎𝑡𝑖𝑜𝑠) + PN(0.225 𝑤𝑎𝑡𝑖𝑜𝑠) = 0.625 𝑤𝑎𝑡𝑖𝑜𝑠.

Teniendo en cuenta la potencia encontrada, se halla la corriente para el flujo de

carga, con la siguiente formula36:

𝐼 =𝑊

𝑉

Dónde:

W es la potencia en watts 1= watios = 1 watts.

I es la corriente.

V es el voltaje que se va aplicar en el motor.

Para los motores, se va a utilizar un voltaje de 12 VDC; conociendo esto, se

reemplaza y se halla la corriente, para el diseño de la fuente de alimentación:

36 García Álvarez. AF. Electrotecnia. Potencia Eléctrica. (2016) [En Línea]: [Citado el: 10 de 08 de 2015.]

http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_potencia/ke_potencia_elect_2.htm

86

𝐼 =0,625 𝑤𝑎𝑡𝑡𝑠

12 𝑉𝐷𝐶= 0.054 𝐴𝑚𝑝𝑒𝑟𝑖𝑜𝑠

Teniendo en cuenta, la potencia, las RPM y el voltaje del motor de la Sal, se busca

en el comercio, un motor con estas características.

6.2.1.5 LEVADURA

Para el contenedor de la levadura, se toma en cuenta el estudio realizado (Ver

Anexo B), el cual arroja un resultado que para un moje de pan se necesitan 0.5

libras de levadura fresca. Teniendo en cuenta que la levadura que se va utilizar es

instantánea (en polvo), la cual posee un volumen mucho menor a la levadura

fresca, su consumo también disminuye y va hacer de 0.25 libras. Por esta razón

se decide que los cálculos del contenedor, tornillo y motor, son iguales a los que

se utilizaron en la Sal, por lo tanto tienen el mismo volumen, tornillo y motor.

6.2.1.6 GRASA O MARGARINA.

Para el cálculo del contenedor de la grasa se toma en cuenta el estudio realizado

(Ver Anexo B), el cual arroja un resultado que para un moje de pan, se necesitan

2,5 libras de grasa. Teniendo en cuenta este dato se halla su volumen.

6.2.1.6.1 Calculo contenedor de la Grasa.

Tomando como referencia la Tabla 3 (ver Tabla 3), debido a la viscosidad que

tiene la grasa, lo más adecuado es utilizar un dosificador de bomba. Como se

observa en la tabla 3, estos tipos de dosificadores emplean, compresores,

cilindros, bombas y pistones ya sean hidráulicos o neumáticos, y su instalación es

altamente costosa y voluminosa.

Teniendo en cuenta estos elementos, se emplea un pistón o embolo mecánico, el

cual, se trasladara, por medio de una guía para que extraiga la grasa de manera

constante y sin desperdicio. Para saber el volumen de la camisa donde entra el

embolo se toma como referencia la cantidad de grasa que se va a utilizar y la

densidad de la misma37.

𝑚 = 2, 5 𝑙𝑏 = 1250𝑔𝑟

𝜌 = 0,911 𝑔𝑟/𝑐𝑚3

Sabiendo que; 𝑉 = 𝑚/𝜌, entonces:

37 CLUBENSAYOS. Mantequilla y Margarina. (2012). [En Línea]: [Citado el: 18 de 10 de 2015.]

https://www.clubensayos.com/Ciencia/Mantequilla-Y-Margarina/336666.html

87

𝑉 =1250 𝑔𝑟

0,911 𝑔𝑟/𝑐𝑚3= 1372,12 𝑐𝑚3

Teniendo en cuenta este volumen, y que la forma del dosificador debe ser

cilíndrica, para que se deslice el émbolo, se selecciona un tubo de 3 pulgadas de

diámetro interno (7.62 cm). Ya que este diámetro es uno de los más comerciales

en el mercado para acero 304, se puede adaptar el émbolo, de tal forma que

quede preciso.

Sabiendo que el volumen de un cilindro es:

𝑉𝑐 = 𝜋𝑥𝑟2𝑥 ℎ

Dónde:

R es el radio del cilindro.

H es la altura del cilindro.

Conociendo que el volumen debe ser de 1372,12 𝑐𝑚3, y que el radio del tubo en

acero es 3,81 cm, se procede a hallar su altura.

ℎ =𝑉𝑐

𝜋𝑥(3.81)2=

1372,12 𝑐𝑚3

45.60 𝑐𝑚2= 30.1 𝑐𝑚

Teniendo en cuenta las medidas del cilindro, la densidad de la grasa y que este

debe, acoplarse a la tolva contenedora de grasa. Se realizan los cálculos, para un

volumen de 9 libras, debido a que, las 2,5 libras de grasa ocupan solo el volumen

del cilindro.

𝑚 = 9 𝑙𝑏 = 4500𝑔𝑟

𝜌 = 0,911 𝑔𝑟/𝑐𝑚3

Sabiendo 𝑉 = 𝑚/𝜌, entonces:

𝑉 =4500 𝑔𝑟

0,911 𝑔𝑟/𝑐𝑚3= 4939,6 𝑐𝑚3

Para el diseño de la tolva se divide el volumen en dos partes, V1= Volúmen Uno;

V2 = Volúmen Dos:

88

V1

V2

Donde V1 + V2 =4939,6 𝑐𝑚3, como en el V1, es donde se va almacenar la mayor

cantidad de Grasa, este debe ser mayor al de V2, por lo tanto, los autores de este

proyecto le asignan un valor a V1 = 3500 𝑐𝑚3. Teniendo en cuenta esto se halla

el valor de V2, el cual seria de:

V2 = 1439.6 𝑐𝑚3

Para V1

Sabiendo que su forma es la de un paralelepipedo recto, se halla el volúmen de la

siguiente forma:

𝑉1 = 𝐿1 ∗ 𝐿2 ∗ 𝐿3 = 3500 𝑐𝑚3.

Se le asigna a L3 el valor de 30.1 cm, que es la longitud del cilindro, y a L1 = 15

cm para efectos del diseño, como V1= 3500 𝑐𝑚3, se despeja L2 y asi da como

resultado que L2 = 7.8 cm, y se obtienen todos los valores para el V1.

Para V2

89

Sabiendo que es un prisma rectangular, se halla el volumen de la siguiente forma:

𝑉2 =𝐿1 ∗ 𝐻

2∗ 𝐿3 = 1439.6 𝑐𝑚3

Sabiendo que L1 = 15cm, que L3 = 30.1 cm, que su caida debe ser mayor a 45º

para el producto fluya de una manera adecuada38, y que V2 = 1439.6 𝑐𝑚3 , se

despeja H, dando como resultado que H = 6,4 cm, y asi se obtienen todos los

valores para el V2.

6.2.1.6.1 Planos Tolva de la Grasa.

Para realizar los planos y las vistas reales del sistema de dosificación de la Grasa (ver ilustración 32), se utiliza CREO PARAMETRICS 2.0, ya que esto es una herramienta óptima, que permite modelar la tolva, teniendo en cuenta los cálculos. El modelo se realiza mediante extrusiones y algunas revoluciones, teniendo en cuenta los ejes y planos que se va a utilizar dentro del programa (ver Anexo D).

38 Universidad Nacional de San Agustín. Tolvas. (2015) [En Línea]: [Citado el: 12 de 09 de 2015.]: http://es.slideshare.net/mauricioantonio1291/tolvas

90

Ilustración 32. Vista Real Tolva de la Grasa.

Fuente: Realizado por los autores 2016 (Creo Parametric 2.0).

6.2.1.6.2 Diseño del Émbolo.

Para el diseño del émbolo o pistón, se debe tener en cuenta el diámetro del

cilindro de la grasa el cual es de 7.62 cm, para que este, tenga la tolerancia

adecuada y colocarle empaques, evitando fugas y que el deslizamiento dentro del

sistema de dosificación sea preciso.

Diámetro Nominal (DN)= 76.2 m.m.

Diámetro Máximo (DM)= 76,23 m.m.

Diámetro Mínimo (Dm)= 76,21 m.m.

Tolerancia = DM – Dm = 76,23 m.m. - 76,21 mm = 0.02 m.m.

91

Teniendo en cuenta esta tolerancia39, el émbolo, resulta tener una tolerancia de 76

K 2.

Luego de tener la tolerancia y sabiendo el diámetro del émbolo, se diseña en el

programa Creo 2.0. Como este va a sellar el cilindro en el momento que este

dosificando, debe tener un recubrimiento en acero para que expulse la margarina

de forma constante, como se muestra en la ilustración 33.

Ilustración 33 Embolo de la Grasa

Fuente: Realizado por los autores 2016 (Creo Parametric 2.0).

Para la traslación del embolo se diseña una guía por medio de un tornillo, el cual,

estará enroscado en la parte final del émbolo, como se observa en la ilustración

33. Sabiendo la longitud del cilindro es de 30.1 cm, se diseña de la misma longitud

la guía y se acopla un motorreductor, para que este mueva el émbolo por medio

de un inversor de giro y finales de carrera. 39 Poveda. Tolerancias de Fabricación. Lecturas Complementarias. (sf) [En Línea]: [Citado el: 20 de 10 de 2015.]:

http://ocw.upm.es/expresion-grafica-en-la-ingenieria/ingenieria-grafica-metodologias-de-diseno-para-proyectos/Teoria/LECTURA_COMPLEMENTARIA/TOLERANCIAS/tolerancias.pdf

92

Ilustración 34. Guía de la Grasa.

Fuente: Realizado por los autores 2016 (Creo Parametric 2.0).

Ilustración 35. Dosificador de la Grasa.

Fuente: Realizado por los autores 2016 (Creo Parametric 2.0).

93

6.2.1.6.3 Calculo de la Potencia del Motor Grasa.

Conociendo, que se necesita dosificar la margarina un tiempo máximo de 5

minutos, y teniendo el volumen del cilindro, se halla, el caudal de la dosificadora

de la siguiente forma:

𝑉𝑐 = 1372,12 𝑐𝑚3

5 𝑚𝑖𝑛. = 300 𝑠𝑒𝑔.

𝑄 =1372,12 𝑐𝑚3

300 𝑠𝑒𝑔.= 4,57 𝑐𝑚3

𝑠𝑒𝑔⁄

Este es el caudal que debe tener la dosificadora, para que el émbolo dosifique las

2,5 libras en 5 minutos, debido a que, la margarina es un fluido viscoso, es

necesario hallar la resistencia dentro del cilindro, dependiendo de su coeficiente

de viscosidad, la longitud del tubo y el radio del cilindro. Teniendo en cuenta, que

la viscosidad de la margarina es de (0,15 𝑃𝑎. 𝑠𝑒𝑔)40, se procede a hallar la

resistencia de la grasa, teniendo en cuenta, que la dosificadora de la margarina,

tendría dos resistencias, ya que posee dos tubos.

Ilustración 36.Tubos Dosificadora de la Grasa.

Fuente: Realizado por los autores 2016 (Paint 2013).

Como se puede apreciar en el ilustración 36, la dosificadora posee dos

resistencias R1 y R2. R2 es la resistencia del fluido en el tubo de 315 mm (31,5

40 Unilever PLC. Composición grasa de margarina. España. (2010) [En Línea]: [Citado el: 8 de 11 de 2015.]: http://www.espatentes.com/pdf/2021030_b3.pdf

94

centímetros) y R1 es la resistencia del fluido en el tubo de 20 mm (2 centímetros),

la suma de R1 Y R2 es RT, que es la resistencia total del fluido.41

𝑅𝑇 = 𝑅1 + 𝑅2

Teniendo en cuenta lo anterior, se debe aplicar la siguiente fórmula de resistencia

de un fluido.41

𝑅 =8. 𝜇. 𝐿

𝜋. 𝑟4

Dónde:

𝜇 Es el coeficiente de viscosidad de la grasa (0,15 𝑃𝑎. 𝑠𝑒𝑔).

L Es la longitud de la sección de cada tubo (centímetros).

𝑟 Es el radio de la sección de cada tubo (centímetros).

Conociendo esto se procede a hallar las resistencias R1, R2 y la RT.

𝑅1 =8. (0,15 𝑃𝑎. 𝑠𝑒𝑔)(30.1 𝑐𝑚)

𝜋. (3.81 𝑐𝑚)4 = 0.054

𝑃𝑎 . 𝑠𝑒𝑔

𝑐𝑚3

𝑅2 =8. (0,15 𝑃𝑎. 𝑠𝑒𝑔)(2 𝑐𝑚)

𝜋. (1.5 𝑐𝑚)4 = 0,150902

𝑃𝑎 . 𝑠𝑒𝑔

𝑐𝑚3

𝑅𝑇 = 0.054 𝑃𝑎 . 𝑠𝑒𝑔

𝑐𝑚3+ 0,150902

𝑃𝑎 . 𝑠𝑒𝑔

𝑐𝑚3= 0,205

𝑃𝑎 . 𝑠𝑒𝑔

𝑐𝑚3

Tomando la ley de Poiseuille y como el caudal deseado es de 4,57 𝑐𝑚3

𝑠𝑒𝑔⁄ (ver

Pág. 91), se aplica la siguiente fórmula para conocer la variación de presión (∆𝑃).

∆𝑃 = 𝑅𝑇. 𝑄 = (0,205 𝑃𝑎 . 𝑠𝑒𝑔

𝑐𝑚3) . (4,57 𝑐𝑚3

𝑠𝑒𝑔⁄ ) = 0,94 𝑃𝑎

Entonces teniendo la variación de presión hallamos la potencia necesaria para

poder mover el fluido a través del tubo.

𝑃𝑜𝑡 = 𝑄. ∆𝑃 = (4,57 𝑐𝑚3

𝑠𝑒𝑔⁄ ) . (0,94 𝑃𝑎) = 4,3 𝑤𝑎𝑡𝑡𝑠

41 Wikispaces. Viscosidad. Resistencia Hidrodinámica. (2013) [En Línea]: [Citado el: 18 de 12 de 2015.]: https://procesosbio.wikispaces.com/file/view/Viscosidad.pdf/348924754/Viscosidad.pdf

95

Teniendo en cuenta la potencia encontrada, se halla la corriente para el flujo de

carga, con la siguiente formula42:

𝐼 =𝑊

𝑉

Dónde:

W es la potencia en watts 1= watios = 1 watts.

I es la corriente.

V es el voltaje que se va aplicar en el motor.

Para el motor de la grasa, se va a utilizar un voltaje de 12 VDC; conociendo esto,

se reemplaza y se halla la corriente, para el diseño de la fuente de alimentación:

𝐼 =4,3 𝑤𝑎𝑡𝑡𝑠

12 𝑉𝐷𝐶= 0.36 𝐴𝑚𝑝𝑒𝑟𝑖𝑜𝑠

Sabiendo, la potencia y el voltaje del motor de la Grasa, se busca en el comercio,

un motor con estas características.

6.2.1.7 ESTRUCTURA.

Tomando como referencia las medidas de las tolvas y el espacio que puede

ocupar la máquina, se diseña la estructura, de forma tal que, vaya empotrada a la

pared y se situé debajo de la mojadora para que no ocupe espacios innecesarios y

su utilización sea óptima. Para esto se debe tener en cuenta, las fuerzas que

actúan sobre la estructura, realizando un diagrama de cuerpo libre, (Ver Ilustración

37).

6.2.1.7.1 Fuerzas de las Tolvas.

𝐹𝑇𝑇 = 𝐹𝑇 + 𝐹𝑀

Dónde:

FTT es la fuerza total de la tolva.

FT es la fuerza de la tolva (peso de la tolva).

FM es la fuerza del material (peso del material).

42 García Álvarez. AF. Electrotecnia. Potencia Eléctrica. (2016) [En Línea]: [Citado el: 10 de 08 de 2015.]

http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_potencia/ke_potencia_elect_2.htm

96

𝐹𝑇 = 𝑃𝑇 ∗ 𝐺

Dónde:

FT es la fuerza de la tolva.

PT es el peso de la tolva.

G es la gravedad (9.8 𝑚 𝑠𝑒𝑔2⁄ ).

𝐹𝑀𝐻 = 𝑃𝐻 ∗ 𝐺

Dónde:

FM es la fuerza del material dentro de la tolva.

PH es el peso del material.

G es la gravedad (9.8 𝑚 𝑠𝑒𝑔2⁄ ).

6.2.1.7.1.1 Fuerza Tolva de Harina.

La fuerza total de la harina, depende del peso de la tolva que es de 1,5 Kg y del

peso del material que es de 8 Kg, teniendo en cuenta esto, las fuerzas son:

𝐹𝑇𝐻 = 1.5 𝐾𝑔 ∗ 9.8 𝑚 𝑠𝑒𝑔2 = 14.7 𝑁⁄

𝐹𝑀𝐻 = 8 𝐾𝑔 ∗ 9.8 𝑚 𝑠𝑒𝑔2 = 78.4 𝑁⁄

Teniendo en cuenta esto, la fuerza total de la tolva de la harina es de:

𝐹𝑇𝑇𝐻 = 14.7 𝑁 + 78.4 𝑁 = 93.1 𝑁

6.2.1.7.1.2 Fuerza Tolva de Azúcar.

La fuerza total de azúcar, depende del peso de la tolva que es de 1,0 Kg y del

peso del material que es de 3 Kg, teniendo en cuenta esto, las fuerzas son:

𝐹𝑇𝐴 = 1.0 𝐾𝑔 ∗ 9.8 𝑚 𝑠𝑒𝑔2 = 9.8 𝑁⁄

𝐹𝑀𝐴 = 3 𝐾𝑔 ∗ 9.8 𝑚 𝑠𝑒𝑔2 = 29.4 𝑁⁄

Según esto, la fuerza total de la tolva de Azúcar es de:

𝐹𝑇𝑇𝐴 = 9.8 𝑁 + 29.4 𝑁 = 39.2 𝑁

97

6.2.1.7.1.3 Fuerza Tolva de la Sal y Levadura.

La fuerza total de la sal y levadura, depende del peso de la tolva que es de 0,5 Kg

y del peso del material que es de 1 Kg, teniendo en cuenta esto, las fuerzas son:

𝐹𝑇𝑆𝐿 = 0,5 𝐾𝑔 ∗ 9.8 𝑚 𝑠𝑒𝑔2 = 4.9 𝑁⁄

𝐹𝑀𝑆𝐿 = 1 𝐾𝑔 ∗ 9.8 𝑚 𝑠𝑒𝑔2 = 9.8 𝑁⁄

Teniendo en cuenta esto, la fuerza total de la tolva de la sal y levadura es de:

𝐹𝑇𝑇𝑆𝐿 = 4.9 𝑁 + 9.8 𝑁 = 14.7 𝑁

6.2.1.7.1.4 Fuerza de la Caja para la Fuente de Alimentación.

La fuerza total de la Caja para la Fuente de Alimentación, depende del peso de la

caja y sus componentes que es de 5 Kg. Teniendo en cuenta esto, la fuerza es:

𝐹𝐶𝐹𝐴 = 5 𝐾𝑔 ∗ 9.8 𝑚 𝑠𝑒𝑔2 = 49 𝑁⁄

Ilustración 37. Diagrama de Cuerpo Libre.

Fuente: Realizado por los autores 2016 (Paint 2013).

6.2.1.7.2 Planos de la Estructura.

Para realizar los planos y las vistas reales de la estructura (ver ilustración 38), se utiliza CREO PARAMETRICS 2.0, ya que esto es una herramienta óptima, que permite modelar la estructura, teniendo en cuenta las dimensiones de las tolvas.

98

El modelo se realiza mediante extrusiones y algunas revoluciones, teniendo en cuenta los planos que se va a utilizar dentro del programa (ver Anexo D).

Ilustración 38. Vista Real Estructura

Fuente: Realizado por los autores 2016 (Creo Parametric 2.0).

Para determinar el material, se realiza una simulación en Creo 2.0, teniendo en cuenta, las fuerzas que actúan sobre la estructura (ver Pág. 94 y 95), se tienen tres posibles materiales en los se puede hacer la estructura (acero inoxidable, lámina de acero y aluminio), dependiendo de la simulación, se determina la deformación que va a tener cada material y el costo de la estructura. 6.2.1.7.3 Selección Material Estructura.

Teniendo en cuenta, las fuerzas que soporta la estructura, se realiza la simulación

en Creo 2.0, la cual arroja los siguientes resultados:

99

Ilustración 39. Simulación estructura en Lámina de Acero (Hierro).

Fuente: Realizado por los autores 2016 (Creo Parametric 2.0).

Para la estructura en Lámina de Acero (Hierro), se tiene una deformación máxima

de 0.95939 milímetros, soportando todas las fuerzas anteriormente descritas y un

costo de $100.000 pesos colombianos.

Ilustración 40. Simulación estructura en Acero Inoxidable

Fuente: Realizado por los autores 2016 (Creo Parametric 2.0).

100

Para la estructura en Acero Inoxidable, se tiene una deformación máxima de

0.10987 milímetros, soportando todas las fuerzas anteriormente descritas y un

costo de $250.000 pesos colombianos.

Ilustración 41. Simulación estructura en Aluminio.

Fuente: Realizado por los autores 2016 (Creo Parametric 2.0).

Para la estructura en Aluminio, se tiene una deformación máxima de 2.10924

milímetros, soportando todas las fuerzas anteriormente descritas y un costo de

$180.000 pesos colombianos.

Teniendo en cuenta las deformaciones de cada material y su costo, se decide

hacer la estructura en lámina de acero, ya que, su costo y su deformación es baja

comparado con los otros materiales. Para evitar oxidación se barniza la estructura

con pintura electrostática que permite que el material no se oxide tan pronto.

101

A continuación se muestran las ilustraciones (42 - 46), las imágenes principales de

la maquina ya construida y montada en la panadería el sol.

Ilustración 42. Tolva Harina

Fuente: Tomado por los autores.

Ilustración 43. Tolva Azúcar.

Fuente: Tomado por los autores.

102

Ilustración 44. Tolva Sal y Levadura.

Fuente: Tomado por los autores.

Ilustración 45. Vista Trasera Estructura

Fuente: Tomado por los autores.

103

Ilustración 46. Sistema D.A.P

FuenteTomado por los autores.

104

6.2.1.8 AGUA.

La dosificación del agua, se decide hacer por medio de una motobomba debido a

que, en el lugar donde se va a realizar la instalación de la dosificadora, no se

encuentran tubos del agua cerca para hacer el acople, por lo tanto, hacerlo por

medio de una válvula no es posible. Por esta razón, se decide hacerlo por medio

de una motobomba, la cual se encontrara dentro de una tanque lleno de agua,

para la dispensación del agua. Sabiendo que según, el estudio realizado (Ver

Anexo B), se necesitan 2 litros de agua se realizan pruebas de ensayo y error,

mostrando el siguiente resultado:

Tabla 9. Ensayo de prueba y error.

No de Prueba Tiempo Litros de Agua

1 10 segundos 0.337 Litros

2 30 segundos 0.667 Litros

3 45 segundos 1.060 Litros

4 60 segundos 1.337 Litros

Fuente: Realizado por los autores 2016 (Microsoft Word 2013).

6.2.2 DISEÑO ELECTRÓNICO

El prototipo consta de un diseño eléctrico y un diseño de algoritmos, que permiten

el perfecto transcurso de las fases deseadas para este proyecto.

Se emplean dispositivos electrónicos, requeridos para dar accionamiento a cada

uno de los elementos que actúan en el funcionamiento de la máquina.

6.2.2.1 Selección del Elemento de control.

Para este control ON/OFF, teniendo en cuenta la Tabla 2 (Ver Pág. 37). Se selecciona la tarjeta DLP6410, ya que, está trae incorporada las interfaces para pantalla LCD de 4x20, teclado alfanumérico de 16 teclas, 35 líneas de E/S análogas y digitales, lo que permite una mejor interacción para su programación, control de potencia entre periféricos y elementos alternos, además de un potente microcontrolador 18F6410. En vista a ello, al usar otros dispositivos como Arduino y Freescale, se denota que no cuentan con estas interfaces y líneas de E/S. A continuación se observa el diseño de la tarjeta DLP 6410 (ver ilustración 47).

105

Ilustración 47. Diseño DLP6410

Fuente: Tomado por los autores.

En seguida se realiza un Diagrama de Flujo (Ver Ilustración 48), el cual explica, en

un esquema el proceso que realizará la programación en la tarjeta DLP6410.

106

Ilustración 48. Diagrama de Flujo

Fuente: Realizado por los autores (Microsoft Word 2013).

107

La representación de la anterior ilustración 48, se expone de la siguiente forma:

Se da inicio al proceso cuando el usuario ingresa la contraseña correcta, si contraseña no es correcta por ningún motivo se comenzar el proceso.

Después de iniciar el proceso, se tiene un menú con tres diferentes opciones: Recetas, Mantenimiento y Salir.

Si se escoge la opción de Recetas, el controlador pide verificar los niveles de cada tolva, una vez revisados los niveles, activa los motores de la harina, azúcar, sal, levadura, grasa y agua durante determinado tiempo para que dosifiquen de una manera correcta. Pasados los tiempos establecidos para la salida de cada suministro, se desactivan los motores y la motobomba. A su vez se activa la mojadora encargada de hacer la mezcla de los ingredientes.

Si se escoge la opción de mantenimiento, el controlador pasa a calibrar los motores durante 30 segundos, para verificar el correcto funcionamiento de cada motor.

Si se escoge la opción de Salir, el controlador vuelve al comienzo del programa.

La máquina esta lista para un nuevo moje.

6.2.2.2 Programa.

Este programa controla la operación del sistema de dosificación para panadería, basado en el microcontrolador PIC 18F6410, una pantalla LCD 4x20 y un kexpad flex 4x4. Ilustración 49. Progama Picc

Fuente: Realizado por los autores (Picc 2015).

108

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //// DOSI_AUTO_RV.C //// //// //// //// Este programa controla la operación de un sistema de //// //// Dosificación, para panadería, basado en el microcontrolador //// //// PIC 18F6410, una pantalla LCD 4x20 y un kexpad flex 4x4 //// //// Autores: Roger Vargas y Miguel Aponte //// //// Fecha: 2016 //// //// //// ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// #include <18F6410.h> #fuses XT,NOWDT,NOPROTECT #use delay(clock=4000000) #include <LCD420D.c> #include <KBD4_FLEX.c> #include <string.h> #include <stdlib.h> #use fast_io(E) #use fast_io(G) char MENU (VOID); ///se nombran las variables de este proyecto/// char MENU_RECETAS (VOID); char MENU_CALIBRACION (VOID); VOID SALIR (VOID); VOID BLANDITO (VOID); VOID FRANCES (VOID); VOID ROLLO (VOID); VOID TECLA (VOID); VOID PW (VOID); VOID MOTOR1 (VOID); VOID MOTOR2 (VOID); VOID MOTOR3 (VOID); VOID MOTOR4 (VOID); VOID MOTOR5 (VOID); VOID MOTOR6 (VOID); char k; char m; void main() { /// se configuran los puertos y se inicializa la LCD /// lcd_init(); kbd_init(); port_b_pullups(true); set_tris_E(0x00); output_E(0x00); set_tris_G(0xFF); lcd_putc("\f* DOSIFICADORA DAP *\n"); lcd_putc("\ Version 1.0.0"); lcd_gotoxy(21,2); lcd_putc(" (1) Continue >>> \n"); TECLA(); delay_ms(500); PW(); delay_ms(500); MENU(); /// se configura el menú del panel de control/// //printf(lcd_putc,"\f %C",m); k=MENU(); //RECETAS(); IF (k=='1') GOTO RECETAS; ELSE IF (k=='2') GOTO CALIB; ELSE IF (k=='3') GOTO SALIDA; RECETAS: MENU_RECETAS(); /// se configura el menú de recetas /// k=MENU_RECETAS(); IF (k=='1') FRANCES(); ELSE IF (k=='2') BLANDITO();

109

ELSE IF (k=='3') ROLLO(); CALIB: MENU_CALIBRACION(); /// se configura el menú de calibración /// k=MENU_CALIBRACION(); IF (k=='1') MOTOR1(); ELSE IF (k=='2') MOTOR2(); ELSE IF (k=='3') MOTOR3(); IF (k=='4') MOTOR4(); ELSE IF (k=='5') MOTOR5(); ELSE IF (k=='6') MOTOR6(); SALIDA: RESET_CPU(); /// se configura el menú de Salida /// } char MENU (VOID){ /// mensaje de la lcd en el menú principal/// char m; /// dependiendo de la opción que escoja 1, 2, o 3/// lcd_putc("\f *** MENU DAP ***\n"); lcd_putc(" 1) RECETAS" ); lcd_gotoxy(25,1); lcd_putc("2) CALIBRACION" ); lcd_gotoxy(25,2); lcd_putc("3) SALIR" ); while (TRUE) { m=kbd_getc(); if(m!=0) if((m=='1')||(m=='2')||(m=='3')) return(m); } } char MENU_RECETAS (VOID){ /// mensaje de la lcd en el menú recetas/// char m; /// dependiendo de la opción que escoja 1, 2, o 3/// lcd_putc("\f *** RECETAS ***\n"); lcd_putc(" 1) FRANCES" ); lcd_gotoxy(25,1); lcd_putc("2) BLANDITO" ); lcd_gotoxy(25,2); lcd_putc("3) ROLLO" ); while (TRUE) { m=kbd_getc(); if(m!=0) if((m=='1')||(m=='2')||(m=='3')) return(m); } } char MENU_CALIBRACION (VOID){ /// mensaje de la lcd en el menú calibración/// char m; /// dependiendo de la opción que escoja 1, 2, 3, 4, 5 o 6/// lcd_putc("\f ** CALIBRACION **"); lcd_gotoxy(1,2); lcd_putc(" 1)HARINA 4)SAL" ); lcd_gotoxy(21,1); lcd_putc(" 2)AZUCAR 5)LEVAD" ); lcd_gotoxy(21,2); lcd_putc(" 3)GRASA 6)AGUA" ); while (TRUE) { m=kbd_getc(); if(m!=0) if((m=='1')||(m=='2')||(m=='3')||(m=='4')||(m=='5')||(m=='6')) return(m); } } VOID SALIR (VOID){ /// Regresa al menú principal/// lcd_putc("\f ** SALIR **\n"); STOP2: GOTO STOP2; } VOID FRANCES (VOID){ /// Receta de pan francés///

110

lcd_putc("\f ** FRANCES **\n"); output_E(0x80); delay_ms(26000); output_E(0xC0); delay_ms(10000); //output_E(0xE0); output_E(0xF0); delay_ms(19000); output_E(0x00); while(input(PIN_G4) == 1){ output_E(0x02); } // Motor ON , Atras output_E(0x00); // Motor OFF, Adelante delay_ms(2000); while(input(PIN_G3) == 1){ output_E(0x06); } // Motor ON , Atras output_E(0x00); // Motor OFF, Adelante delay_ms(2000); output_E(0x01); delay_ms(103000); output_E(0x00); lcd_putc("\f ** FIN PRUEBA **"); delay_ms(3000); RESET_CPU(); } VOID BLANDITO (VOID){ /// Receta pan blandito/// lcd_putc("\f ** BLANDITO **\n"); output_E(0xFF); delay_ms(30000); output_E(0x00); } VOID ROLLO (VOID){ /// Receta de pan rollo/// lcd_putc("\f ** ROLLO **\n"); output_E(0xFF); delay_ms(30000); output_E(0x00); } VOID TECLA (VOID){ while (TRUE) { k=kbd_getc(); if(k!=0) IF (k=='1') return; } } VOID PW (VOID){ /// configuración de la contraseña/// char Clave[4]={'1','2','3','4'}; char Data[4]; int i; WHILE(TRUE){ i=0; lcd_putc("\f DIGITE SU CLAVE:"); lcd_gotoxy(28,1); lcd_putc("[ ]"); lcd_gotoxy(29,1); while(I<=3){ k=kbd_getc(); if(k!=0) { Data[i]=k; i++; //printf(lcd_putc,"\fPRESIONE TECLA> %u\n",i+1); printf(lcd_putc,"*"); } } if((Data[0]==Clave[0])&&(Data[1]==Clave[1])&&(Data[2]==Clave[2])&&(Data[3]==Clave[3])) {return;} else

111

{lcd_putc("\f **CLAVE ERRONEA**"); lcd_gotoxy(21,1); lcd_putc(" < TRATE OTRA VEZ >\n"); delay_ms(2000);} } } VOID MOTOR1 (VOID){ /// calibración Motor 1/// lcd_putc("\f MOTOR 1"); output_E(0x80); // Motor OFF delay_ms(10000); output_E(0x00); lcd_putc("\f ** FIN PRUEBA **"); delay_ms(3000); RESET_CPU(); } VOID MOTOR2 (VOID){ /// calibración Motor 2/// lcd_putc("\f MOTOR 2"); output_E(0x80); // Motor OFF delay_ms(10000); output_E(0x00); lcd_putc("\f ** FIN PRUEBA **"); delay_ms(3000); RESET_CPU(); } VOID MOTOR3 (VOID){ /// calibración Motor 3/// lcd_putc("\f MOTOR 3"); while(input(PIN_G4) == 1){ output_E(0x02); } // Motor ON , Atras output_E(0x00); // Motor OFF, Adelante delay_ms(2000); while(input(PIN_G3) == 1){ output_E(0x06); } // Motor ON , Atras output_E(0x00); // Motor OFF, Adelante delay_ms(2000); lcd_putc("\f ** FIN PRUEBA **"); delay_ms(3000); RESET_CPU(); } VOID MOTOR4 (VOID){ /// calibración Motor 4/// lcd_putc("\f MOTOR 4"); output_E(0x80); // Motor OFF delay_ms(10000); output_E(0x00); lcd_putc("\f ** FIN PRUEBA **"); delay_ms(3000); RESET_CPU(); } VOID MOTOR5 (VOID){ /// calibración Motor 5/// lcd_putc("\f MOTOR 5"); output_E(0x80); // Motor OFF delay_ms(10000); output_E(0x00); lcd_putc("\f ** FIN PRUEBA **"); delay_ms(3000); RESET_CPU(); } VOID MOTOR6 (VOID){ /// calibración Motor 6/// lcd_putc("\f MOTOR 6"); output_E(0x80); // Motor OFF delay_ms(10000); output_E(0x00); lcd_putc("\f ** FIN PRUEBA **"); delay_ms(3000); RESET_CPU(); }

112

6.2.2.3 Diseño de la Fuente.

Para el diseño de la fuente se debe tener en cuenta los voltajes y la corriente que

consume cada motor, y elemento que se vaya a utilizar durante este proyecto.

Sumando las corrientes de los motores calculados, conociendo que cada uno va

estar alimentado por 12VDC, y que la tarjeta de control necesita una alimentación

de 5VC y 1 Amperios. Se diseña la fuente de la siguiente manera:

6.2.2.3.1 Voltaje y corriente de los motores.

Tabla 10. Voltaje y Corriente (12VDC).

MOTOR VOLTAJE CORRIENTE

Motor Harina 12 VDC 2.46 A

Motor Azúcar 12 VDC 0.154 A

Motor Sal 12 VDC 0.054 A

Motor Levadura 12 VDC 0.054 A

Motor Grasa 12 VDC 0.36 A

Total Corriente 3,082 A

Fuente: Realizado por los autores 2016 (Microsoft Word 2013).

Tabla 11. Voltaje y Corriente (5 VDC )

VOLTAJE CORRIENTE

Tarjeta DLP6410 5 VDC 1 A

Fuente: Realizado por los autores 2016 (Microsoft Word 2013).

Tabla 12. Voltaje y Corriente (AC)

VOLTAJE CORRIENTE

Motobomba 110 VAC 1 A

Mojadora 220 VAC 8 A

Fuente: Realizado por los autores 2016 (Microsoft Excel 2013).

6.2.2.3.2 Voltaje y corriente de la Tarjeta de Control.

Teniendo en cuenta, la Tabla anterior, se necesita una fuente que proporcione 12

VCD y 5 VDC, con una corriente de 4,082A, por esta razón se eligen, los

siguientes elementos para el diseño de la fuente:

113

Un transformador de 110 VAC a 15 VAC, 6 Amperios y 90 Wattios.

Un puente rectificador que transforma la señal AC en una señal DC.

un regulador 7812 (Ver Anexo F Pág. 139), para proporcionar los 12 VDC.

Un regulador 7805 (Ver Anexo F Pág. 140), para proporcionar los 5VDC.

Un transistor de potencia 2N3055 (Ver Anexo F Pág. 141/42), para manejar

alta corriente en los motores, ya que este trabaja con una corriente hasta de

15A.

Capacitores de 0,1, 100 y 4700 𝜇𝑓 y fusibles de 10 A.

Para evitar la corriente pico de arranque de cada motor, se coloca un diodo

en paralelo con los motores.

La fuente de alimentación se muestra en la ilustración 42.

Ilustración 50. Diseño Fuente.

Fuente: realizado por los autores (Proteus 8 Professional).

114

6.2.2.4 Diseño Control Motores.

Para el control de los motores se decide hacer el control por medio de transistores

TIP 122 (Ver Anexo F Pág. 144), ya que cada salida de la tarjeta solamente

maneja 50 mA y se necesita una corriente entre 0.5 y 2.4 Amperios para el control

de cada uno. Se realiza el cálculo, para conocer la resistencia que debe tener la

base del transistor, con la siguiente formula43:

𝑅 =𝑉𝑜𝑙𝑡𝑎𝑗𝑒 − 0,7

𝐶𝑜𝑟𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒ℎ𝐹𝑒

Donde:

Voltaje: es la tensión que proporciona la tarjeta DLP6410, se resta 0.7 Voltios, que

es la caída de tensión típica entre la base y el emisor de un transistor.

Corriente: es la corriente que consume el motor de cada materia prima.

hFe: es la ganancia de corriente que tiene el transistor, en este caso es de 1000

(ver Anexo F).

Reemplazando en la fórmula:

𝑅 =5.0 𝑉 − 0,7 𝑉

2.46 𝐴1000

= 1.7 𝐾Ω

Teniendo en cuenta la expresión anterior, se realiza los cálculos para la

resistencia de los motores, dependiendo la corriente que cada uno consume. En la

ilustración 51, se muestra la conexión que tendrá cada motor.

43 Sistemas O.R.P. Resistencia para un Transistor. Electrónica. (2011) [En Línea]: [Citado el: 30 de 01 de 2016.]

https://www.sistemasorp.es/2011/10/05/calcular-la-resistencia-para-un-transistor-accionado-por-un-microcontrolador/

115

Ilustración 51. Diseño Control de Motores

Fuente: realizado por los autores (Proteus 8 Professional).

6.2.2.5 Diseño Control Motor de la Grasa.

Para el control del motor de la grasa, se decide, hacer el control por medio de

Relés Electromagnéticos, debido al voltaje (12VDC) que se va a manejar, además,

su accionamiento es rápido y preciso, RL1 con bobina de 5 VDC y contactos de 12

VDC para la activar el giro hacia un lado, RL2 de las misma características para

invertir el giro. Teniendo en cuenta la entrada y salida del émbolo, se utiliza finales

de carrera FC1 Y FC2, para sensar el cambio de movimiento, por medio de su

accionamiento. Transistores 2N2222 (Ver Anexo F Pág. 143), debido a que la

tarjeta maneja una corriente de 50 mA y se necesita una corriente de 0,1 A para la

bobina de cada Relé. Se realiza el cálculo, para conocer las resistencias que

deben tener las bases de los transistores (ver pág. 108):

𝑅 =5.0 𝑉 − 0,7 𝑉

0.1 𝐴75

= 3,3 𝐾Ω

En la ilustración 52, se muestra la conexión que tendrá el motor de la grasa.

116

Ilustración 52. Control Motor de Grasa

Fuente: realizado por los autores (Proteus 8 Professional).

6.2.2.6 Diseño Control Motobomba y Mojadora.

Para el control de la motobomba y la mojadora, se decide hacer el control por

medio de, Relés con bobina de 12 VDC y contactos de 250 VAC, para activar

estos actuadores, transistores TIP 122 (ver Anexo F). Debido a que cada salida de

la tarjeta solamente maneja 50 mA y se necesita una corriente de 0.1 Amperios

para la bobina de cada relé. Se realiza el cálculo, para conocer las resistencias

que deben tener las bases de los transistores (ver pág. 108):

𝑅 =5.0 𝑉 − 0,7 𝑉

0,1 𝐴1000

= 43 𝐾Ω

En la ilustración 45 se muestra la conexión que tendrá cada actuador.

117

Ilustración 53. Control Motobomba y Mojadora.

Fuente: realizado por los autores (Proteus 8 Professional).

6.2.2.7 Diagrama Eléctrico Dosificadora.

Teniendo en cuenta todos los sistemas anteriormente vistos se realiza el diagrama

eléctrico de la dosificadora, para conocer cómo se distribuye cada control dentro

del sistema (ver ilustración 54)

118

Ilustración 54. Diagrama de Conexiones.

Fuente: realizado por los autores (Paint 2013).

119

7. PREGUNTAS DE INVESTIGACION

Se sugieren tres preguntas para ser resueltas al final del proyecto, en la parte de

análisis y resultados de todo el proceso, las cuales ayudaran a complementar la

información recolectada de las pruebas, cuando el prototipo se encuentre en total

funcionamiento y, dejaran en claro porque, la automatización en las

microempresas del pan se debe realizar o no.

¿Por qué se debe realizar una tecnificación en las pequeñas industrias del

pan?

¿A qué se debe que la gran mayoría de las panaderías de Bogotá, no

cuenten con la tecnificación adecuada para su línea de producción?

¿Qué impacto tendría en las diferentes panificadoras, la realización de este

proyecto?

120

8. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Con el estudio realizado en esta investigación de proyecto de grado, se logró dar respuesta a los objetivos formulados, esto en medida de la problemática expuesta en el proceso de producción del pan en la etapa de formado, en la panificadora El Sol. Su tecnificación, acarreará por tanto el mejoramiento de su productividad. No obstante, se requiere de una importante inversión de capital que, a mediano plazo, se recuperará y empezará a generar ganancias significativas. De igual forma, dicha inversión contribuirá a mejorar la competencia con la industria panadera altamente tecnificada. Ya que hará posible, que esta pequeña empresa mejore sus procesos productivos, convirtiéndose en una empresa con un aprovechamiento adecuado de sus materias primas, acercándose a un proceso de productividad óptimo en la fase más importante del proceso que es el formado de la masa homogénea que equivale el 60% del proceso. La gran mayoría de microempresas de pan, no cuentan con la tecnificación adecuada por dos razones principales: La primera es que, no conocen del tema, no han investigado o no tienen las herramientas necesarias para hacerlo, o no cuentan con la asesoría necesaria que les haga visibles las ventajas de implementar un sistema de este tipo. La segunda es que, por la falta de recursos económicos, no lo efectúan debido a que la tecnología que existe en la actualidad, es de altos costos y poco accesible a pequeñas o medianas empresas Con el prototipo para el automatizado del proceso, en el formado de la materia prima de la producción de pan en la panificadora el sol en Bogotá, se obtuvo diferentes resultados. La dosificación de la materia prima, en el proceso de formado del pan, se llevó a cabo de la manera óptima. Se logró calcular y proveer la cantidad exacta de cada ingrediente para un moje de pan, es decir: 12 libras de harina; ½ libra de levadura; 2 libras de azúcar; ¼ de libra de sal; 2 litros de agua y 2,5 libras de manteca, según el estudio. La disminución de levadura, se logró en un 40%, mediante el método trasportador por tornillos sin fin, así como también se hizo con el azúcar, la harina y la sal. Reduciendo la cantidad de cada una. El costo actual de producción de una unidad de pan, en la panadería el sol, es de aproximadamente 117 pesos. Mediante la implementación de la tecnología automatizada del prototipo se logró, bajar el costo a 105 pesos, generando así una mejora del 10, 25 % en el costo de producción de pan, mejorando la productividad de la panadería El Sol.

121

La ganancia por cada moje aumento un 10% y no un 20%, como se había previsto, debido a que el costo de los insumos ha aumentado considerablemente.

122

BIBLIOGRAFÍA

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123

P. J. Rapin y P. Jacquard. Compresores Convencionales. En: Instalaciones Frigoríficas. 2 ed. Barcelona.: Marcocombo S.A. 1997. p. 23-58. P. J. Rapin y P. Jacquard. Compresores Rotativos .En: Instalaciones Frigoríficas. 2 ed. Barcelona.: Marcocombo S.A. 1997. p. 60-73. Miguel Moro Vallina. Domótica con relés programables. En: Instalaciones domóticas. Madrid.: Paraninfo S.A. 2011. p. 154-155 Gonzalo Zabala. Conceptos Fundamentales. En: Robótica Guía Teórica y Práctica. Madrid.: Users. 2010. p. 31 Boylestad Nashelsky. Aplicaciones de Diodos. En: Electrónica: Teoría de circuitos y dispositivos electrónicos. 8 ed. México.: Pearson Educación. 2003. p. 108 Antonio Hermosa Donate. El condensador. En: Principios de electricidad y electrónica II. Barcelona.: Marcocombo. 1999. p. 16-17. Miott Robert L. Perdidas Menores. En: Mecánica de Fluidos. 6 ed. México.: Pearson Educación. 2006. p. 300-302. Antonio Creus Sole. Elementos finales de control. En: Instrumentación Industrial. 7 ed. Barcelona.: Marcocombo. 2005. p. 366-367. Freddy Corcho Romero, José Ignacio Duque Serna. Bombas y Estaciones de Bombeo. En: Acueductos Teoría y Diseño. Medellín.: sello editorial Universidad de medellin.1993. p. 473. Merle C. Potter, David C. Wiggert. Turbo maquinaría. En: Mecánica de Fluidos. 3 ed. México D.F.: Thomson Editoriales. 2002. p. 530. Libro blanco – Seguridad alimentaria Técnica de la automatización higiénica en la producción de alimentos, FESTO,[en línea]: <http://www.festo.com/net/SupportPortal/Files/165833/White%20Paper%20-%20Food%20Safety_ES.pdf>

124

ANEXOS

ANEXOS A. CRONOGRAMA

125

ANEXOS B. ESTUDIO

USO DE MATERIAS PRIMAS EN LA PANADERIA EL SOL

El siguiente estudio se realizó en la panadería el sol, ubicada en el sur de la

ciudad de Bogotá, para esto se tomaron tres diferentes clases de pan (blandito,

integral y francés), en cada uno se analizaron los diferentes subprocesos que se

deben llevar acabo; el mezclado, moldeado del punto de contextura, rebanado,

crecimiento y horneado que son utilizados en esta panadería, estos fueron los

resultados de costos basados en un carro de horneado de pan, el cual almacena

hasta 240 panes.

Tabla 13.GASTOS PARA 240 PANES PANADERIA EL SOL

Tabla 14. GASTOS PARA 240 PANES EN PANADERIAS AUTOMATIZADAS

126

Durante el estudio se observó que el panadero debió utilizar 13 libras de harina

cuando, según la encuesta realizada depositada en la tabla (14), para esta

cantidad de panes se debe utilizar 12 libras, esto, con la finalidad de que el

producto final (pan), posea una estructura esencialmente exquisita, compacta y

suave. Por otra parte, a partir del análisis de la tabla de resultados (tabla 13)

puede verse como el gasto de levadura es mayor (1 Libra), en contraste de lo

arrojado en la encuesta realizada (tabla 14), en panaderías con sistemas

automatizados de producción. También se observa que según la encuesta sólo

debe utilizarse 2.5 libras de harina y como es verificable en la tabla 9 en la

panadería de estudio se utilizan 4 libras, siendo evidente que se genera un gasto

adicional significativo. Ahora bien, este aumento en las materias primas en la

panadería de estudio, es generado por el panadero con la finalidad de:

1. Con el acrecentamiento en el gasto de la levadura, consigue que el proceso

de crecimiento del producto se acorte en cuanto a su tiempo.

2. Para que el cuerpo estructural del producto comprenda una distribución

mayor en cuanto a su tamaño.

Teniendo en cuenta la tabla 13 y 14, se puede realizar el costo por unidad de pan,

con el fin de dar un ejemplo vamos a tomar el moje de pan blandito, entonces se

toma el total del costo total de las tablas y se divide en el total de panes

producidos que son 240, como resultado obtenemos que:

Tabla 15. Comparación costo de pan.

PAN TABLA 13 TABLA14

COSTO BLANDITO POR

UNIDAD

$117.10

$88.88

Es evidente el gran cambio en el costo de la unidad de pan, debido a que se

optimiza el uso de las materias primas sin que pierda su calidad.

127

ANEXOS C. ENCUESTAS

Fecha: 27/02/2015

Establecimiento: Panadería y Pastelería Bakonia

Panadero: Henry Bernal C.C: 19´345.534 de Btá.

PREGUNTAS

1. ¿Cuántas libras de harina utiliza usted para un moje de 240 panes de

Blandito, Francés e Integral?

Rta: Generalmente para este proceso se utilizan 12 libras de harina para cada

uno de los carros.

2. ¿Cuántas libras de levadura utiliza usted para un moje de 240 panes de

Blandito, Francés e Integral?

Rta: Para cada moje de pan se utilizan ½ libra de levadura.

3. ¿Cuántas libras de manteca utiliza usted para un moje de 240 panes de

Blandito, Francés e Integral?

Rta: Consecuentemente nosotros utilizamos para el blandito y el integral 2.5

libras de manteca y para el francés que es el menos grasoso solo 1 libra.

128

Fecha: 28/02/2015

Establecimiento: Por petición de su propietario su nombre no será revelado

Panadero: Segundo Ramírez C.C: 3´015.234 de Moniquira (Boy).

PREGUNTAS

1. ¿Cuántas libras de harina utiliza usted para un moje de 240 panes de

Blandito, Francés e Integral?

Rta: Para cada carro de pan en esta panificadora utilizamos 12 libras de

harina.

2. ¿Cuántas libras de levadura utiliza usted para un moje de 240 panes de

Blandito, Francés e Integral?

Rta: Se utilizan ½ libra de levadura para cada moje.

3. ¿Cuántas libras de manteca utiliza usted para un moje de 240 panes de

Blandito, Francés e Integral?

Rta: como son tres carros diferentes de pan y el francés, lleva menos grasas

nosotros utilizamos para el blandito y el integral 2.5 libras de manteca y para el

francés 1 libra.

129

ANEXOS D. PLANOS

ANEXO D1. PLANO 1 TOLVA DE HARINA.

130

ANEXO D2. PLANO 2 TOLVA DE AZUCAR.

131

ANEXO D3. PLANO 3 TOLVA SAL Y LEVADURA.

132

ANEXO D4. PLANO 4 TOLVA DE GRASA

133

ANEXO D5. PLANO 5 ESTRUCTURA DAP.

134

ANEXO D6. PLANO 6 DESPIECE DOSIFICADORA DAP

135

ANEXOS E. MANUAL DE FUNCIONES Y MANTENIMIENTO

Manual de Funciones y Mantenimiento Dosificadora Automática para Panadería

26-5-2016

136

INSTRUCCIONES IMPORTANTES DE SEGURIDAD.

Lea estas instrucciones de seguridad antes de utilizar la máquina.

PELIGRO.- Para reducir el riesgo de descarga eléctrica:

1.- Desenchufe siempre la máquina de la toma de corriente inmediatamente

después de su uso, durante su limpieza, y cuando vaya a realizar cualquier tipo de

ajuste de mantenimiento indicado en este manual, o si va a dejar la máquina

desatendida.

ADVERTENCIA.- Para reducir el riesgo de quemaduras, incendio, descarga

eléctrica o lesiones:

2.- Desenchufe siempre la máquina de la toma corriente cuando vaya a realizar

cualquier tipo de ajuste indicado en el manual de instrucciones:

Para desenchufar la máquina, ajústela en la posición con el símbolo “O”

para apagarla y, a continuación, sujete el enchufe al sacarlo de la toma

corriente. NO tire del cable.

Desenchufe siempre la máquina si hay un corte del suministro eléctrico.

3.- Nunca encienda la máquina si el cable o el enchufe están dañados, si no

funciona correctamente, si se ha caído o esta averiada, o si se ha derramado agua

sobre este. Contáctese con personal autorizado para su examen, reparación y

realización de los ajustes eléctricos y mecánicos necesarios.

Si observa algo inusual mientras la máquina está apagada o en uso, como

calor, decoloración o deformaciones, deje de utilizar la máquina y

desenchufe inmediatamente el cable de alimentación.

Cuando levante las tolvas que integran la máquina procure no realizar

movimientos bruscos o sin cuidado, pues podría causar lesiones

personales o daños en la espalda y rodillas.

4.- Mantenga siempre limpia la zona de trabajo:

Nunca utilice esta máquina si los niveles de las tolvas no están llenos.

Mantenga las tolvas con material suficiente para cada dosificación.

No deje ningún objeto encima de la fuente de alimentación.

No vierta dentro de las tolvas material diferente al cual esta vaya a

dosificar. Ya que puede tener graves consecuencias en la preparación de

las recetas.

137

No utilice la máquina cerca de una fuente de calor, como estufa o una

plancha, pues puede provocar un incendio o una descarga eléctrica.

Asegúrese de que la máquina sea colocada en una superficie estable,

pues podría caerse y causar lesiones.

5.- Hay que tener especial cuidado al dosificar:

Preste siempre especial atención al tipo de material que se va a dosificar.

No los mezcle con ningún otro material.

Mantenga los dedos alejados de todas las piezas en movimiento. Se debe

tener especial cuidado en la zona de los tornillos.

Si va a colocar material en cualquier tolva apague la máquina.

No introduzca materiales tóxicos dentro de las tolvas.

No saque material de las tolvas después de que la máquina este

encendida.

6.- Esta máquina NO es un juguete:

Deberá prestar especial atención cuando se utilice cerca de niños.

Nunca permita que los niños jueguen cerca de la máquina.

7.- Para un funcionamiento más duradero:

Evite el contacto de la fuente de alimentación con la materia prima. Ya que

esto podría dañar los circuitos eléctricos.

Evite dejar rastros de detergentes y jabones dentro de las tolvas al

momento de limpiarlas.

Consulte el manual de instrucciones, cuando tenga que reponer o instalar

cualquier pieza, como tornillos, fusibles, etc., para asegurarse de que la

instalación se realiza correctamente.

8.- Para reparaciones o ajustes:

Si el motor de arranque de cada tornillo está dañado, debe encargarse del

cambio un técnico autorizado.

En el caso de mal funcionamiento o de que se requiera un ajuste, consulte

primero la tabla de soluciones de problemas al final de este manual para

inspeccionar y ajustar por sí mismo la máquina. Si el problema continua,

póngase en contacto con su distribuidor autorizado.

UTILICE ESTA MAQUINA SOLO PARA LOS FINES DESCRITOS EN ESTE

MANUAL.

138

EMPLEE LOS ACCESORIOS RECOMENDADOS POR EL FABRICANTE EN

ESTE MANUAL.

EL CONTENIDO DE ESTE MANUAL Y LAS ESPECIFICACIONES DE ESTE

PRODUCTO ESTAN SUJETOS A CAMBIOS SIN PREVIO AVISO.

CONSERVE ESTAS INSTRUCCIONES

Esta máquina está diseñada solo para el uso de panaderías.

PARA LOS USUARIOS DE COLOMBIA Y PAÍSES

CON ENTRADA DE CA DE 220 – 240 V

Este aparato no ha sido diseñado para ser utilizado por personas (niños incluidos) con

alguna discapacidad física, sensorial o mental, ni por personas sin experiencia o

conocimientos de panadería, a menos que hayan recibido supervisión o instrucciones

relativas al uso del aparato por parte de una persona responsable de su seguridad.

Es necesario vigilar a los niños para asegurarse de que no juegan con este aparato.

139

1 NOMBRES Y FUNCIONES DE LAS PIEZAS DE

LA MÁQUINA.

1.1 Componentes Principales.

(1) Estructura Sistema Dosificador, sostiene las tolvas de harina, azúcar, sal,

levadura, grasa, el panel de control y la fuente de alimentación.

(2) Tolva de Levadura, Contiene la levadura necesaria para ser dosificada

mediante los tornillos sin fin.

(3) Tolva de Sal, Contiene la Sal necesaria para ser dosificada mediante los

tornillos sin fin.

(4) Tolva de Azúcar, Contiene el azúcar necesario para ser dosificado mediante

los tornillos sin fin.

140

(5) Tolva de Harina, Contiene la harina necesaria para ser dosificada mediante los

tornillos sin fin.

(6) Fuente de alimentación, se encarga de proveer la energía eléctrica a todo el

sistema de dosificación.

(7) Sistema Dosificador de Grasa, está compuesto por tres dispositivos la guía del

embolo, el embolo y la tolva de grasa, la guía se encarga del movimiento

translacional del embolo, el embolo se encarga de empujar la grasa para ser

dosificada, y la tolva de grasa se encarga de almacenar la grasa necesaria

para ser dosificada.

(8) Panel de Control, es el encargado de controlar la dosificación de cada tolva.

(9) , (10), (11) y (12) Tornillos Sin fin, son los encargados de dosificar la materia

prima.

(13), (14), (15) y (16) Motores, son los encargados de accionar los tornillos sin fin.

2 BOTONES DE OPERACIÓN. Los botones de operación le ayudan a realizar fácilmente operaciones dosificación de la

máquina.

(1). Teclado KeyPad.

Utilice el teclado para navegar dentro del panel de control, elegir sus recetas deseadas y

realizar calibración a la máquina.

(2). Botón de Emergencia.

Pulse el botón en casa de emergencia, atascamiento de material, fugas y cualquier tipo de

emergencia.

(3). Botón de Encendido/Apagado.

Pulse el botón para encender y/o apagar la máquina.

141

3 PANEL DE OPERACIONES.

(1). LCD (pantalla de cristal líquido)

Aquí se muestra el menú de inicio y los demás menús de las recetas y calibración de la

máquina, dentro de las recetas se muestra la cantidad de material que se va utilizar para

cada una y el tiempo estimado.

(2). Teclado KeyPad.

Pulse las teclas del KeyPad dependiendo de la opción que desee escoger.

4 USO DE LA MAQUINA. Asegúrese de cumplir las siguientes medidas de precaución relacionadas con la corriente

eléctrica.

142

4.1 Corriente Eléctrica.

1. Introduzca el enchufe en la toma de corriente de la pared.

2. Establezca el interruptor de la alimentación en posición “I”.

3. Para apagar la máquina, establezca el interruptor en posición “O”. Nota:

Si se produce una interrupción del servicio eléctrico mientras se está

utilizando, apáguela y desenchúfela de la toma corriente. Cuando vuelva a

encender, siga los procedimientos necesarios para una correcta utilización

de la máquina.

4.2 Dosificación. Una vez encendida la maquina procedemos a entrar la contraseña para entrar al menú de

la dosificadora D.A.P

143

La contraseña la debe cambiar tan pronto ingrese al sistema por seguridad.

Al entrar al menú se escoge la opción que se quiera:

En la opción de recetas encontrara las recetas que usted ha incluido anteriormente.

Si escoge una de las opciones la máquina comenzara a dosificar la receta de manera

automática y le informara cuando haya terminado de dispensar luego procederá a mezclar

los ingredientes por medio de la mojadora y abra terminado el proceso.

5 MANTENIMIENTO. A continuación encontrará unas instrucciones sencillas para el mantenimiento de la

máquina.

LIMPIEZA DE LA ESTRUCTURA DE LA MÁQUINA.

Si la superficie de la máquina está sucia, humedezca un paño con desinfectante o

detergente escúrralo firmemente, y a continuación, páselo sobre la estructura de la

máquina. Tras limpiarla una vez con un paño húmedo, vuelva a secarla con un paño seco.

144

LIMPIEZA DE LA FUENTE DE ALIMENTACION.

El rendimiento de la máquina puede afectarse si se acumula materia prima y polvo en la

fuente de alimentación; por lo tanto se deberá limpiar periódicamente.

1.- Apague la máquina y desenchúfela.

2.- Afloje los tornillos de la fuente y saque la tapa que cubre los circuitos.

3.- Tome un cepillo limpio de cerdas suaves y un paño seco, utilizándolo de manera que

limpie todas las impurezas dentro de la fuente de alimentación.

4.- Vuelva y coloque la caja de la forma en que la saco y compruebe que quede

totalmente cerrada.

145

LIMPIEZA DE LAS TOLVAS Y TORNILLOS SIN FIN.

1.- Apague la máquina y desenchúfela.

2.- Afloje los tornillos que sostienen el motor acoplado a la tolva y el tornillo sin fin.

3.- Saque el tornillo sin fin (en caso de estar el tornillo muy desgastado comunicarse con

un vendedor autorizado), y límpielo con un cepillo seco y un paño que no arroje motas al

tornillo y que tenga desinfectantes.

4.- Una vez retirado el motor y el tornillo de la tolva lave la tolva con detergente y

desinfectantes y séquela con un paño totalmente seco.

5.- Vuelva y acople el motor y el tornillo sin fin a la tolva colocando los tornillos.

6.- Asegúrese que las tolvas queden como estaban y está lista para volverla a utilizar.

146

ANEXOS F. DATASHEETS.

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