Desgranadora de Frijol

ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO

INGENIERIA MECÁNICA FORMULACIÓN Y EVALUACIÓN DE PROYECTOS PROYECTO

DISEÑO DE UNA MAQUINA DESGRANADORA DE FRIJOL

Realizado por:

Iván Yaguana Lenin Tirira Wilinton Ortiz

2013-01-29 0

INDICE 1. Generalidades…………………………………………………….. 1.1

Problema…………………………………………………..

1.1.1

Diagrama causa – efecto………………………………………………

1.1.2

Necesidad…………………………………………………………………

1.2

Justificación………………………………………………………………

1.2.1

Justificación técnica………………………………………………………….

1.2.2

Justificación económica……………………………………………………….

1.3

Objetivos………………………………………………………………………

1.3.1

Objetivo general…………………………………………………….

1.3.2

Objetivos específicos……………………………………………

2. Marco teórico………………………………………………….. Trillado o desgrane Criterios de selección Selección de la solución para el diseño Ventajas Desventajas Funcionamiento Caracterizacion del equipo Componentes de maquina

3. Conclusiones 4. Recomendaciones 5. Bibliografía 6. 1

1. GENERALIDADES 1.1

PROBLEMA

El problema que radica en el desgrane del frijol manualmente, es que ésta técnica implica laboriosidad, tiempo y esfuerzo humano para la obtención del producto. Todos estos aspectos contrarios provocan la contratación de más personal para el desgrane del frijol, lo que a su vez implica más gastos. 1.1.1

DIAGRAMA CAUSA - EFECTO

1.1.2

NECESIDAD

Para los agricultores, el frijol desgranado representa algunas ventajas dado que en cuestión de peso es mucho más fácil y económico su transporte, y además el grano tiene u2na mejor posibilidad de comercio.

2

Por tanto se propone el diseño y construcción de una maquina desgranadora de frijol de bajo costo para una capacidad de 50 Lb/hora, para ser usada principalmente en mercados donde se genera la necesidad de un sistema de desgranado rápido. 1.2

JUSTIFICACIÓN

El Ecuador al ser un país con una gran variedad de productos agrícolas como lo es el frijol, un producto que en la actualidad es de un amplio consumo alimenticio en todos los sectores del país. Esto genera una alta demanda, para ello se requiere manipular grandes cantidades. 1.2.1

JUSTIFICACIÓN TÉCNICA

El frijol al momento de su cosecha se encuentra dentro de una vaina, el tratar de retirar manualmente la vaina, implica tiempo, mano de obra y posiblemente deterioro del producto. El diseño de una maquina desgranadora reduciría tiempo y esfuerzo humano y a su vez incrementaría la cantidad del producto desgranado, el cual estará listo para el empaquetamiento y su consumo final. 1.2.2

JUSTIFICACIÓN ECONÓMICA

El proyecto a desarrollarse es rentable en función de la inversión que es accesible, ya que si hace una relación beneficio-costo, el capital se recupera con una mayor venta del producto (frijol), disminuyendo el tiempo y número de personas destinadas a ésta operación. Lo cual implica un ahorro considerable en gastos de producción. 1.3

OBJETIVOS:

1.3.1

OBJETIVO GENERAL



Diseñar y Construir una Máquina Desgranadora de Frijol

1.3.2

OBJETIVOS ESPECIFICOS



Disminuir el tiempo de desgranado del frijol



Reducir la manipulación y esfuerzo humano en el proceso de desgranado.



Abaratar costes de producción

3

2. MARCO TEÓRICO EL FREJOL

2.1

ANTECEDENTES HISTÓRICOS

El frejol es uno de los alimentos más antiguos que el hombre conoce; han formado parte importante de la dieta humana desde hace miles de años. Se encuentran entre las primeras plantas alimenticias domesticadas y luego cultivadas. El fréjol común empezó a cultivarse hace aproximadamente 7000 años A.C. en el sur de México, aquí, los nativos cultivaron fréjol blanco, negro, y todas las demás variedades de color. Puesto que las culturas Mesoamericanas de México cruzaron el continente americano, el fréjol y las prácticas de cultivo se propagaron poco a poco por toda Suramérica a medida que exploraban y comercializaban con otras tribus. 1 Los primeros exploradores y comerciantes llevaron posteriormente las variedades de fréjol americano a todo el mundo, y a principios del siglo XVII, el fréjol ya era cultivo popular en Europa, África y Asia. El fréjol en unión con el maíz, forman la cadena que genera proteínas fundamentales para que el ser humano esté bien nutrido. En el país, esta leguminosa juega un papel importante, ya que en los campos es necesaria, la combinación del cultivo del maíz y del fréjol; éste método de cultivo sirve para que los campos descansen, ya que la gramínea absorbe nitrógeno y la leguminosa, a su vez; lo provee.

2.2

IMPORTANCIA EN EL ECUADOR

En el Ecuador, principalmente en la región Sierra, las leguminosas son componentesde los sistemas de producción, ya que son cultivadas en asociación, intercaladas, enmonocultivos o en rotación con otros cultivos; por tal motivo juega un papel muyimportante en el manejo sostenible de la agricultura y la alimentación, por lo quegenera empleo, alimento e ingresos económicos a pequeños, medianos y grandesagricultores, que tratan de satisfacer la demanda interna y externa. Este producto escomponente principal en la dieta alimenticia de la población y participa con el 57% dela oferta mundial de leguminosas.2 _______________________ 1

www.google.com/frijol/X0041S03.HTM

2

Mercado_potencial_leguminosas_granos_andinos_Ecuador.pdf pag,.11

4

2.3

VALOR NUTRICIONAL

El fréjol posee un alto contenido en proteínas y en fibra, siendo así mismo una fuente excelente de minerales, su contenido nutricional promedio por cada 100 gramos de alimento crudo en peso neto es el siguiente: Kcal 332

Fibra 4,3 g

Humedad 7,9 g Proteínas 19,2 g

Grasas 1,8 g Carbohidratos 61,5 g

Tabla 1. Contenido nutricional del frejol 3

2.4

ZONAS DE CULTIVO

Según el INIAP (2009) en el Ecuador las zonas productoras de fréjol arbustivo se localizan tanto en valles, como en las estribaciones de la cordillera, a alturas que oscilan entre los 1.000 y 2.500 m.s.n.m. en valles y entre los 800 y 1200 m.s.n.m. en las estribaciones según se describe en el cuadro siguiente: PROVINCIA

VALLES

ESTRIBACIONES DE CORDILLERA

CARCHI

CHOTA

IMBABURA

CHOTA

INTAG

PICHINCHA

GUAYLLABAMBA Y TUMBACO

NOROCCIDENTE DE PICHINCHA

TUNGURAHUA

PATATE

CHIMBORAZO

PALLATANGA

BOLÍVAR

CHILLANES

AZUAY

GUALACEO Y YUNGUILLA

LOJA

VILCABAMBA, CATAMAYO, MALACATOS Y LOJA Tabla 2. Zonas de cultivo de frejol en el Ecuador. 4

_______________________ 3

www.wikipedia.com ; sección Phaseolus | Trepadoras(2010)

4

INIAP, Informe anual de leguminosas, 2009

5

2.5

DESGRANE DE FRUTOS

Las semillas de muchas especies (Robinia, Cercis, etc.), cuyos frutos son en legumbre o en cápsula, se extraen fácilmente, golpeándolas para que se desgranen. También se emplea este sistema para separar frutos cuando estos aparecen formando racimos o manojos; tal es el caso de las especies del genero Acer, Fraxinus, etc.

Para extraer cantidades muy pequeñas no es necesario emplear maquinaria especial y se pueden obtener muy buenos resultados vareando los frutos, golpeándolos o pisándolos con botas gruesas, para que deshagan y dejen escapar las semillas. Las desgranadoras empleadas en agricultura pueden ser eficaces para extraer las semillas de algunas especies, variando la separación de los dientes desgranadores, de acuerdo con las dimensiones de la semilla que se va a extraer. En algunos casos las desgranadoras o trilladoras empleadas en la agricultura para tipos de frutos semejantes se pueden adaptar con facilidad para los frutos de muchas leguminosas, con solo modificar la distancia entre los dientes entre los dientes trituradores. Para extraer la semilla de algunos frutos, se emplean machacadoras, como las empeladas en la agricultura, para moler piensos, con el fin de romper la envoltura que rodea a la semilla. Estas machacadoras o trituradoras constan de una tolva de entrada, que da paso a una cámara central que contiene una serie de mazos o muletas que giran alrededor de un eje central, que al girar frotan los frutos contra la cubierta exterior de la cámara, que consiste en una malla metálica cambiable, poniéndose, en cada caso, la malla con los orificios adecuados para el tamaño de la semilla que se está extrayendo. Estos orificios deberán ser lo suficientemente grandes como para permitir el paso, de la semilla que se está tratando. Estos procesos mecánicos pueden dañar a las semillas, por lo cual deberá cuidarse que la máquina no vaya muy revolucionada, variando la intensidad en función de la dureza de la cáscara de las semillas. Siempre será preferible que queden algunas semillas sin extraer a que éstas puedan ser dañadas al someterlas a una extracción excesiva.5

_______________________ 5

PRODUCCIÓN DE PLANTAS Juan Carlos Pérez López

6

2.6

TRILLADO O DESGRANE

El desgrane consiste en separar los granos de la vaina, para hacerlo se emplean varios métodos: el desgrane manual y el mecánico y el apaleo. 2.6.1

Desgrane Manual

Consiste en separar los granos de la vaina en forma manual. Es el método ideal para desgranar fríjol para semilla, ya que no se maltrata. Es recomendado para desgranar cantidades pequeñas de semilla, pero tiene la desventaja de ser poco eficiente y costoso cuando se hace con mano de obra contratada. 2.6.2

Apaleo o garrote del fríjol

Es otro método de desgrane manual que consiste en golpear las vainas sobre una carpa o lona con un palo hasta lograr la separación de los granos (figura 1). Es un método más eficiente que el desgrane manual, pero puede causar daños físicos al grano si éste no tiene el grado de humedad adecuado: no debe estar muy húmedo, ni demasiado seco. No se recomienda para desgranar fríjol para semilla por el riesgo de causar daños físicos y fisiológicos a la misma.

Figura 1. Método de desgrane de frijol por apaleo o garroteo. 6

2.6.3

Desgrane mecánico

Existen varios tipos de desgranadoras mecánicas de fríjol, generalmenteaccionadas con la energía de un motor (Figura 1). Este método representa un costo inicial alto, peroes muy eficiente comparado con los otros métodos de desgrane. _______________________ 6

ARIAS. MARTÍNEZ. CARMONA., BUENAS PRÁCTICAS AGRÍCOLAS (BPA) En La Producción De Fríjol Voluble

7

Generalmente, tienen adaptadoun sistema de ventilación que permite hacer el trillado o desgrane y la limpieza al mismo tiempo. Con el uso de la desgranadora mecánica se mejora la eficiencia del desgrane. Por ejemplo, conuna desgranadora portátil de tamaño mediano (como la que muestra la figura 2) se puedendesgranar hasta 1.000 kg de fríjol en una hora. Con el método tradicional del apaleo se requiereaproximadamente una jornada de ocho horas para desgranar esta misma cantidad de fríjol.

Figura 2. Desgranadora mecánica de frijol, portátil de tamaño mediano 7

2.6.3.1 DESGRANADORA MECÁNICA Una desgranadora es una máquina que sirve para separar los granos de diferentes productos agrícolas del resto de la planta. Dentro de las aplicaciones y usos, pueden ser los siguientes: Se suele usar para el maíz, arroz, uvas, habas, frijoles, etc. Características estructurales Suele estar compuesta de varias partes: 

Tolva, para depositar y conducir los productos a desgranar.

_______________________ 7

ARIAS. MARTÍNEZ. CARMONA., BUENAS PRÁCTICAS AGRÍCOLAS (BPA) En La Producción De Fríjol Voluble

8



Engranajes, para hacer propiamente la labor de quebrado y desgranado.



Accionamiento, manual o a motor.



Conducción de salida, puede ser única o múltiple para separar los diferentes productos.

Además puede ir ensamblada a otras máquinas para moler el grano y producir harina y para la clasificación de los productos. 2.6.3.2 MECANISMOS DEL DESGRANE MECÁNICO Dentro del desgrane mecánico el cual facilita, y reduce el tiempo de desgrane, existen algunos métodos los cuales se detallaran a continuación:

Tipos de mecanismos para desgranar el frijol De los diferentes sistemas para desgranar el frijol como son: desgranado por medio de inyección hidrostática, el método de sistema de pistones, el método de desgrane por medio de rodillos, el método de desgane por medio de ventilación. Método de inyección hidrostática o de aire ( HHP: high hidrostatic presion)8 Este método consiste en lograr básicamente un dispositivo, que inicialmente corte una pequeña parte de la punta de las vainas, que contiene el frijol, para por dicha abertura, introducir suficiente aire, o agua en su defecto (figura 3), para que se logre separar la vaina, hasta que salgan los granos seguidamente de un extremo a otro, logrando así su recolección; por lo cual se concibe, como de muy alto costo y complejidad constructiva.

_______________________ 8

Y. Estrada-Giro´n, B.G. Swanson y G.V. Barbosa-Ca´novas. (2005). Advances in the use of high hydrostatic pressure for processing cereal grains and legumes. Trends in Food Science & Technology

9

Figura 3. Dispositivo inyector de agua alta presión 9

El método de sistema de pistones Se lo puede obtener fabricando un modelo similar al de inyección,pero sin recurrir al aire; el cual constaría en introducir un pistón alargado y dirigido, en las aberturashechas a las vainas de las arvejas; para que de esta manera, los granos se desplazasen seguidamente enfila de un extremo a otro. El método de desgrane por medio de rodillos En el cual mediante la aplicación de una fuerza realizada por empuje, con un instrumento adecuado,logrando así presión con rodillos que arrastren las vainas, para que los granos se acumulen en unextremo, y salgan de la “camisa” que los contiene; ya que al agruparse en un solo lado, mediante eldesplazamiento por una abertura mínima entre los rodillos en movimiento, se lograría fácilmente separarlos residuos (cáscaras), de sus respectivos granos ( figura 4).

_______________________ 9

ARIAS. MARTÍNEZ. CARMONA., BUENAS PRÁCTICAS AGRÍCOLAS (BPA) En La Producción De Fríjol Voluble

10

Figura 4. Dispositivo inyector de agua alta presión 10

El método de desgane por medio de ventilación En cuanto a ventilación, esta última idea consiste en agrupar las vainas correctamente, y acortarlas ensecciones iguales, sin que fueran a sufrir daño alguno los granos que tanto se requieren, para luego de esteproceso, introducir las secciones, en una cámara de aire proporcionado por ventiladores, que provean ésteen exceso (figura 5), provocando así, el movimiento de todas las partes cortadas; para que de esta manera,los granos se desprendan de los segmentos de cáscaras, y caigan por su peso en otra sección; logrando asíla separación deseada.

Figura 5. Esquema de cámaras con ventiladores que proporcionan grandes corrientes de aire 11

_______________________ 10

www.ciqcaq.ch/Kueche/tortilla/Maschine_Anleitung_sp.htm11www.aguamarket.com

11

2.7

CRITERIOS DE SELECCIÓN

Para comparar las mejores alternativas, y tomar una decisión acerca del diseño básico preeliminar, se identificaron varias variables importantes, como también aquellos factores que pronostican la utilidad y satisfacción de una máquina. N

VARIABLE

1

Peso

2

Volumen

3

Capacidad

4

Eficiencia

5

Corrosión

6

Energía (Fuente de potencia)

7

Diseño

8

Confiabilidad

9

Tamaño

10

Mantenimiento

11

Estética

Tabla 1.Variable en la selección del diseño 12

2.8

SELECCIÓN DE LA SOLUCIÓN PARA EL DISEÑO

Una vez analizado las variables que intervienen directamente en el proyecto, se encontró el método más adecuado el cual es aplicando una determinada fuerza por medio de rodillos, los cuales estarán revestidos con un material que no tenga ningún afectación al entrar en contacto con la leguminosa, al realizarles una operación de grafilado permitirá que tenga _______________________ 12

Escobar Mesa Y. H*, Escobar Henao G. A, MAQUINA DESGRANADORA DE ARVEJA Y FRIJOLUniversidad Pontificia Bolivariana

12

mayor fricción y por lo tanto de mayor agarre a la leguminosa, al pasar por los rodillos separara la vaina el grano, (figura 6) siendo más eficiente y fácil de utilizar,que los planteados en la revisión del marco teórico.

Figura 6.Solidworks Ind. Design Motion Rodillos de Desgrane 13

Este método garantiza bajo costo y además garantiza de un solo proceso para el desgrane, por lo tanto esto garantiza facilidad de operación. Una de las pocas desventajas que podría presentar la implementación de este método, es que necesitaríapartes o piezas no comerciales, esto incrementa en parte la producción, ya queestas partes requieren de otro proceso los cuales no se pueden dar en la producción. El desgrane mediante rodillos implica que los mismos se encuentren a una determinada distancia , para que así no tengan un efecto de aplastamiento, como los rodillos de rotura, olos rodillos de reducción que son lisos, y se fijan más cercanos o juntos el uno del otro.14 Estosrodillos también servirían para crear movimiento o desplazamiento de los productos, una vez que es separado de la vaina. El mecanismo real, se fundamenta en el uso de una fuerza a compresión que genera únicamente la fuerza radial,15de esta manera se logra agrietar la envoltura que loscontiene, obteniendo los granos y semillas, sin tener que pasar por varias etapas de proceso. _______________________ 13

SolidWork Corp. MercadoY. Estrada-Giro´n, B.G. Swanson y G.V. Barbosa-Ca´novas. (2005). Advances in the use of high hydrostatic pressure for processing cereal grains and legumes. 15 Janusz Laskowski, Grzegorz Lysiak. (1999). Use of compression behaviour of legume seeds in view of impact grinding prediction. 14

13

VENTAJAS 

La maquina no tiene elementos cortantes como cuchillas u objetos punzantes.



La separación de los granos es más eficiente.

DESVENTAJAS 

Partes o piezas no comerciales.



Sistema de alimentación manual.

FUNCIONAMIENTO Los dos rodillos se encuentran a una separación determinada para no producir aplastamiento en el producto, que ingresa perpendicularmente (forma manual), el tren de engranaje al estar girando en direcciones opuestas hace que el producto sea alado, permitiendo el paso de la vaina mientras que el frijol por su mayor tamaño es desalojado, y finalmente salga completamente de su vaina.

Figura 7.Solidworks Ind. Design Motion Rodillos de Desgrane16

_______________________ 16

SolidWork Corp.

14

2.9

CARACTERIZACION DEL EQUIPO

COMPONENTES DE MAQUINA Rodillos Estos llevan cojinetes, necesarios para que los rodillos giren libremente, sin necesidad de frenarse porfricción. Este subsistema incluye los piñones, que están ubicados en cada rodillo, para transmitir lapotencia de uno a otro, generándose en uno, un giro hacia las manecillas del reloj, y en el otro, un girocontrario a las manecillas de reloj; esto, para crear un agarre en el producto.

Figura 8.Solidworks Ind. Design Motion Rodillos de Desgrane

Motor eléctrico Este acoplado a un tren de engranajes debe garantizar una baja velocidad con un torque elevado, para dar mayor agarre. El motor es de 110V, en CA para que la producción no cause limitantes en su adquisición.

Figura 9.Solidworks Ind. Design Motion motor Electrico17

_______________________ 17

SolidWork Corp.

15

Carcasa Los cajones son dos: Uno para el almacenaje de las leguminosas desgranadas, y otro para los residuosdejados por las mismas, ya sean líquidos, cáscaras o basuras; este incluye también la carcasa frontal,carcasa posterior y carcasa lateral. Necesarios para la adecuación y montaje de las otras piezas

Figura10.Variable en la selección del diseño 18

Estructura Fabricada en perfil, servirá para alojar a los rodamientos y dar un soporte fijo al motor y otros componentes como la tolva de alimentación y la tolva de salida del producto.

Figura11. Estructura 18

_______________________ 18

Juan M. Vásquez, Luís B. Gutiérrez, (2006) Diseño mecánico preliminar y básico de un sistema parainspección remota de infraestructura

eléctrica. Automática y Diseño.

16

La fabricación consta del siguiente proceso y etapas de funcionamiento ESCRUCTURA Y SUBSISTEMAS

Figura 12.Subsistemas de la maquina desgranadora19

CONDICIONES •

El frijol que se va a trabajar esta en vaina.

•

El modo de alimentación del producto a la máquina será de manera manual.

APLICACIONES Mediante la regulación de los rodillos se puede tener el alcance de desgranar otro tipo de productos de vaina (arveja, haba) aparte del frijol. BENEFICIOS El que adquiera esta máquina, reducirá el tiempo y el gasto por el pago del desgrane manual, y un incremento de producción. Al ser una maquina de dimensiones pequeñas, permite la fácil manipulación en caso de reubicación. _______________________ 3. ANALISIS DE ESTUDIO DE MERCADO 19

Juan M. Vásquez, Luís B. Gutiérrez, (2006) Diseño mecánico preliminar y básico de un sistema para inspección remota de infraestructura eléctrica. Automática y Diseño.

17

Mercado, de un producto, servicio o idea, se refiere a una persona, conjunto de personas organizadas o no que tienen interés real o potencial y los recursos necesarios para la compra de los mismos. Este interés varía de acuerdo a las características del producto, servicio o idea para satisfacer las necesidades del consumidor o cliente. Potencial, nos indica dos criterios: el primero se refiere a existente como posibilidad y el segundo capaz de ser desarrollado. Por lo tanto el mercado potencial se refiere a la oferta y demanda de productos si se presentan condiciones adecuadas como calidad, precios, volúmenes, etc., es decir si el mercado se desarrolla normalmente (Aaker, 1990) La Investigación de mercados permite conocer el ambiente interno y externo del mercado de determinado producto o servicio, mediante la recolección, tabulación, codificación y análisis de información, lo cual permite analizar los problemas y oportunidades de mercado. La demanda de un bien o un servicio esta determinado por los millones de consumidores en el mundo, pero la parte de la oferta es más compleja, porque los productos o servicios son producidos por personas particulares como el caso de la agricultura y en otros casos funcionan en organizaciones o sociedades (Wonnacott, 1992).

En la Sierra el 89%, Costa 85% y Oriente 84% defamilias consumen fréjol en grano tierno, el consumoper cápita varía de 0,4 a 0,5 kg al mes en las tresregiones. Sobre el 50% de familias de estas regionesconsumen igual que antes mientras que un menorporcentaje consumen más y menos que antes.

18

Centros de producción de fréjol en Ecuador Dependiendo del mercado, una parte de los cultivosde fréjol arbustivo son destinados a la cosecha envaina verde. Otra fuente de fréjol para comercializaren vaina verde y consumo en grano tierno se conocecomo voluble o trepador y se cultiva en lasprovincias de Chimborazo (19%), Imbabura (18%),Pichincha (15%), Azuay (10%), Carchi (8%), Loja(8%), Tungurahua (8%), Cañar (7%), Bolívar (4%) yCotopaxi (3%).

3.1

COMERCIALIZACION PRODUCTO DESGRANADO

En el proceso de comercialización de frejol participan muchos productores y pocos mayoristas, quienes distribuyen masivamente el producto hacia los consumidores finales. Al existir pocos demandantes (mayoristas y cadenas), la información sobre las condiciones de mercado fluye rápidamente entre ellos, quienes intervienen en la fijación de los precios y, por ende, en la mayor o menor movilidad que puedan llegar a presentar los mismos.

3.1.1

CANALES DE COMERCIALIZACIÓN

El estudio de la producción, pos-cosecha, mercadeo y consumo de fréjol realizado por el INIAP (2001) se identifica siete canales de distribución para llevar el producto hasta el consumidor final: 

Acopiador–mayorista–detallista



Proveedor–mayorista–supermercado



Productor–Supermercado.



Productor-Exportador de frontera-importador (colombiano)-mayorista-detallista



Productor- agroindustria- mayorista-detallista nacional.



Agroindustria- exportador- importador ultramar



Importador nacional- comerciante detallista

19

3.2

ESTRATEGIA Y PLAN DE MERCADO

La estrategia a utilizar de forma permanente es la investigación de mercado en forma periódica, de tal manera que nuestro sistema se encuentre con las actualizaciones que los compradores necesitan y merecen, al tener mejor información de nuevas técnicas y la producción en masa disminuye los precios, de tal modo que, mejora la calidad de producto. 3.2.1

FACTORES CRÍTICOS DE ÉXITO

Para introducir el producto al mercado, se necesita informar a las personas acerca de los beneficios de las energías alternativas, para de esta manera evitar la no aceptación del producto debido a la poca cultura energética de la población. La producción de calidad es otro factor crítico, por lo que se tratara de ser estrictos siguiendo las normas adecuadas para la construcción del cargador también se capacitará a la mano de obra acerca del montaje del equipo; para de esta manera tener un producto final competitivo. También se concientizará a la gente que el costo del equipo se ve recompensado al paso de los años puesto que solo necesita una inversión inicial, y aparte de esto se contribuirá con el medio ambiente.

20

3.2.2

MÉTODO DE VENTAS

Para la introducción al mercado de nuestro producto es necesario vender al mayoreo, pero como es un producto nuevo tiene dificultad para este tipo de venta, por lo que, se planea vender bajo pedido y por unidades, verificando la utilidad del sistema se puede expender a instituciones u organizaciones de tal manera, entregar en gran cantidad. Para la publicidad es necesario pasar por televisión, radio, prensa escrita y sobre todo como estamos en una era de tecnología vender vía internet en el mercado libre, por cuestiones de dinero se realizara propaganda por radio y volantes, pero también se publicará en internet.

3.2.3

DESARROLLO DE LA PRODUCCIÓN

El cargador solar es un producto nuevo e innovador en nuestro país pero su desarrollo se debe específicamente a las estrategias de marketing utilizadas; para la permanencia de mercado será a corto plazo puesto que es necesario que este sistema se dé primero antes de una planificación a largo plazo. El proceso de producción que está determinado para nuestro sistema es en serie puesto que permite la optimización de recursos de la empresa como también mejora la ubicación de la maquinaria, el esfuerzo de los trabajadores y sobre todo permite una mejor administración. Para el reclutamiento de personal es sumamente importante hacer una convocatoria y tomar pruebas psicológicas de tal manera que nos permita conseguir colaboradores de alta capacidad intelectual como aptitudes y actitudes adecuadas para nuestra empresa. Para el control de calidad tiene que ser en base a personal capacitado que va a estar en una frecuente revisión de procesos lo que impide falla en nuestro producto final.

21

3.3

INVESTIGACIÓN DE MERCADO

ENCUESTAS 3.3.1

Cálculo del Tamaño de la Muestra Conociendo el Tamaño de la Población.

El cálculo del tamaño de la muestra es uno de los aspectos a concretar en las fases previas de la investigación comercial y determina el grado de credibilidad que concederemos a los resultados obtenidos. Una fórmula muy extendida que orienta sobre el cálculo del tamaño de la muestra para datos globales es la siguiente: (

(

))

( )

Donde: n:muestra: es el número representativo del grupo de personas que queremos estudiar (población) y, por tanto, el número de encuetas que debemos realizar, o el número de personas que debemos encuestar. N:población: es el grupo de personas que vamos a estudiar, las cuales podrían estar conformadas, por ejemplo, por nuestro público objetivo. z:nivel de confianza: mide la confiabilidad de los resultados. Lo usual es utilizar un nivel de confianza de 95% (1.96) o de 90% (1.65). Mientras mayor sea el nivel de confianza, mayor confiabilidad tendrán los resultados, pero, por otro lado, mayor será el número de la muestra, es decir, mayores encuestas tendremos que realizar.

e:grado de error: mide el porcentaje de error que puede haber en los resultados. Lo usual es utilizar un grado de error de 5% o de 10%. Mientras menor margen de error, mayor validez tendrán los resultados, pero, por otro lado, mayor será el número de la muestra, es decir, mayores encuestas tendremos que realizar. p:probabilidad de ocurrencia: probabilidad de que ocurra el evento. Lo usual es utilizar una probabilidad de ocurrencia del 50%. q:probabilidad de no ocurrencia: probabilidad de que no ocurra el evento. Lo usual es utilizar una probabilidad de no ocurrencia del 50%. La suma de “p” más “q” siempre debe dar 100%.

22

3.3.2

Cálculo del Tamaño de la Muestra Desconociendo el Tamaño de la Población.

La fórmula para calcular el tamaño de muestra cuando se desconoce el tamaño de la población es la siguiente: ( ) en donde, Z = nivel de confianza, p = probabilidad de éxito, o proporción esperada q = probabilidad de fracaso d = precisión (error máximo admisible en términos de proporción)

Según datos del último Censo Económico realizado por el INEC, se tiene que para la ciudad de Riobamba los datos siguientes:

Entonces: Si la población económicamente activa es de 12373 personas, estimamos que sólo el 8% de la población se dedica a la producción de frijol (p = 0,08 y q = 0,92), queremos una confianza del 95% que determina que k = 1,96 y estamos dispuestos a asumir un error muestral del 10% (e), necesitaríamos una muestra de: (

(

))

______________________ Por Inga. Mariela Torres, [email protected] Inga. Karim Paz, [email protected] Integración: Ing. Federico G. Salazar, [email protected]

23

3.3.3

DISEÑO DE LA ENCUESTA A REALIZAR : ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA

La siguiente encuesta está elaborada con el objetivo de conocer las técnicas aplicadas al momento de desgranar frijol, orientada principalmente a mercados de la ciudad. Por favor contestar con la mayor sinceridad posible.

1.- ¿Cuál es la aceptación de consumo que tiene el frijol en este mercado?  Poca ( )  Regular ( )  Alta ( )

2.- ¿Donde adquiere usted el producto?  Directamente en el mercado  Producción propia  Compra por lotes en fincas  Otra

(

)

( ( (

)

) )

¿Cuál?...........................

3.- ¿Conoce Ud. Alguna técnica para desgranar el frijol?  Si ( ) ¿Cuál?.............................  No ( )

4.- Si se lanzara al mercado una máquina desgranadora de frijol, ¿Ud. La adquiriría?  Si ( )  No ( ) 5.- ¿Qué aspectos consideraría frijol?  Capacidad (  Precio (  Tamaño (  Manipulación (  Otra (

usted al momento de adquirir una máquina desgranadora de ) ) ) ) )

¿Cuál?……………

6.-De acuerdo a su producción o venta diaria, ¿Cual es la capacidad que más se ajusta a sus necesidades?  25 kg/h ( )  50 kg/h( )  100 kg/h ( )  Otra. ( ) ¿Cuál?..................

24

3.3.4

RESULTADOS DE LAS ENCUSTAS REALIZADAS ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA

La siguiente encuesta está elaborada con el objetivo de conocer las técnicas aplicadas al momento de desgranar frijol, orientada principalmente a mercados de la ciudad. Por favor contestar con la mayor sinceridad posible.

1.- ¿Cuál es la aceptación de consumo que tiene el frijol en este mercado?  Poca ( )xxxxxxx 7  Regular ( )xxxxxxxxxxxxxxxxxx 18  Alta ( ) xxx 3

2.- ¿Donde adquiere usted el producto?  Directamente en el mercado  Producción propia  Compra por lotes en fincas  Otra

(

)xxxxxxxxxxx 11 ( )xxxxxxxxxxx 11 ( ) x xxxxxxx 8 ( ) ¿Cuál?...........................

3.- ¿Conoce Ud. Alguna técnica para desgranar el frijol?  Si ( )xxxxxxxxxx xx xx 14 ¿Cuál?.....manual........................  No ( ) xxxxxxxxxxxxxx 14

4.- Si se lanzara al mercado una máquina desgranadora de frijol, ¿Ud. La adquiriría?  Si ( ) xx xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 24  No ( )xxxx 4 5.- ¿Qué aspectos consideraría frijol?  Capacidad (  Precio (  Tamaño (  Manipulación (  Otra (

usted al momento de adquirir una máquina desgranadora de )xxxxxxxxxxxxxxxxx 17 )xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 23 )xxxxxxxxx 9 ) x xxx 4 ) ¿Cuál?……………

6.-De acuerdo a su producción o venta diaria, ¿Cual es la capacidad que más se ajusta a sus necesidades?  25 kg/h ( ) xxxxxxxxxxxxxx 14  50 kg/h ( ) xxxxxxx 76100 kg/h ( ) xx 2  Otra. ( ) x 1 ¿Cuál?.....30.............  25

3.3.5

ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS.

ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

De todos los resultados de la encuesta realizada a las personas dedicadas a la producción y comercialización del frijol en la Ciudad de Riobamba.

Pregunta 1: ¿Cuál es la aceptación de consumo que tiene el frijol en este mercado? Tabla 1: Pregunta 1 ALTERNATIVAS

PERSONAS ENCUESTADAS

PORCENTAJE

Poca

7

25

Regular

18

64

Alta

3

11

Total

28

100

Fuente: Investigador

¿Cuál es la aceptación de consumo que tiene el frijol en este mercado? 11% 25% Poca Regular Alta 64%

GRÁFICO 1: Estadística Gráfica Pregunta 1 Elaborado por: Investigador Interpretación: 26

En la investigación realizada a las personas dedicadas a la producción y comercialización de frijol se determinó que la demanda del producto es bastante regular en los diferentes mercados, obteniendo un porcentaje del 64%.

Análisis: La producción de frijol en lo que respecta a la provincia de Chimborazo es muy alta, razón por la cual la aceptación del producto tiene buena acogida, por sus diferentes propiedades nutritivas.

Pregunta 2: ¿Dónde adquiere usted el producto? Tabla 2: Pregunta 2 ALTERNATIVAS

PERSONAS ENCUESTADAS

PORCENTAJE

Directamente en el mercado

9

32

Producción propia

9

32

Compra en lotes en fincas

8

29

2

7

28

100

Directamente en Producción propia

el

mercado

y

Otra Total Fuente: Investigador

¿Donde adquiere Usted el producto? 7%

Directamente del mercado 32%

29%

Producción propia Compra por lotes en fincas

32%

compra en el mercado y producción propia

27

GRÁFICO 2: Estadística Gráfica Pregunta 2 Elaborado por: Investigador Interpretación: El 32% de los encuestados se dedican a la producción de frijol; mientras que igual porcentaje se dedican a la compra del producto en los mercados. También se tiene que el 29% de las personas se dedican a comprar el frijol en fincas o por lotes. Análisis: Si bien, es mucha la producción de frijol en la provincia de Chimborazo, no siempre los productores son los que venden directamente el producto en los diferentes mercados.

Pregunta 3: ¿Conoce usted alguna técnica para desgranar frijol, aparte de la manual? Tabla 3: Pregunta 3 ALTERNATIVAS

PERSONAS ENCUESTADAS

PORCENTAJE

Si

0

0

No

28

100

Total

28

100

Fuente: Investigador

¿Conoce Ud. alguna técnica para desgranar el frijol, aparte de la manual? 0%

Si No 100%

GRÁFICO 3: Estadística Gráfica Pregunta 3 28

Elaborado por: Investigador Interpretación: Las personas encuestadas desconocen la existencia de máquina y equipos que facilitan las labores de desgranado del frijol.

Análisis: La tradición en la producción y comercialización del frijol va de generación engeneración, donde se desgrana las vainas de frijol con las manos que es su herramienta de trabajo. Falta información, para que los pequeños agricultores adquieran máquinas desgranadoras de frijol que les ayude en su trabajo.

Pregunta 4: Si se lanzara al mercado una máquina desgranadora de frijol ¿Usted la adquiriría? Tabla 3: Pregunta 3 ALTERNATIVAS

PERSONAS ENCUESTADAS

PORCENTAJE

Si

24

86

No

4

14

Total

28

100

Fuente: Investigador

Si se lanzara al mercado una máquina desgranadora de frijol, ¿Us. la adquiriría?

18% Si No 82%

29

GRÁFICO 4: Estadística Gráfica Pregunta 4 Elaborado por: Investigador Interpretación: En la investigación el 82% está dispuesto a adquirir una máquina desgranadora de frijol para su sector, y sólo el 18% no está de acuerdo debido principalmente a la falta de recursos. Análisis: De la población encuestada 23 de cada 28 personas pueden y quieren adquirir una máquina que mejore la producción de frijol en su sector, el resto estáindeciso debidoa la flta de información sobre los beneficios reales que puede ofrecerles una máquina desgranadora de frijol. Pregunta 5: ¿Qué aspectos consideraría usted al momento de adquirir una máquina desgranadora de frijol? Tabla 5: Pregunta 5 ALTERNATIVAS

PERSONAS ENCUESTADAS

PORCENTAJE

Precio

1

4

Capacidad y Precio

13

57

Precio y Tamaño

4

18

Precio y Manipulación

2

4

1

9

Capacidad, Tamaño y Manipulación

1

4

Capacidad, Precio y Tamaño

1

4

No requieren la máquina

5

Total

28

Capacidad, Precio, Manipulación

Tamaño

y

100

30

Fuente: Investigador

¿Qué aspectos consideraría usted al momento de adquirir una máquina desgranadora de frijol? Precio 4%

4% 4%

Capacidad y Precio

9% Precio y Tamaño 4% Precio y Manipulación 18% 57%

Capacidad, Precio, Tamaño y Manipulación Capacidad, Tamaño y Manipulación Capacidad, Precio y Tamaño

GRÁFICO 5: Estadística Gráfica Pregunta 5 Elaborado por: Investigador Interpretación: Uno de los principales aspectos que consideran las personas encuestadas al momento de adquirir un producto es en el Precio. Sin embargo sólo el 4% de los encuestados consideran único factor; mientras que el 57% considera la capacidad y precio como factores, seguido de un 18% que considera el precio y tamaño. El 9% considera como factores la capacidad, precio, tamaño y manipulación. El 12% restante considera el precio y manipulación, capacidad tamaño y manipulación y capacidad tamaño y precio como factores para elegir una máquina. Análisis: Son muchos los factores que inciden al momento de adquirir un producto, de acuerdo a las necesidades propias de la producción o las ventas. Pero en todos ellos siempre el factor más importante es el precio de la máquina.

Pregunta 6: De acuerdo a su producción o venta diaria, ¿Cuál es la capacidad que más se ajusta a sus necesidades?

31

Tabla 6: Pregunta 6 ALTERNATIVAS

PERSONAS ENCUESTADAS

PORCENTAJE

25 Kg/h

14

61

50 Kg/h

6

26

100 Kg/h

2

9

Otra

1

4

No requieren las máquina

5

Total

28

100

Fuente: Investigador

De acuerdo a su producción o venta diaria, ¿Cuál es la capacidad que más se ajusta a sus necesidades? 4% 9%

25 kg/h 50 kg/h

26% 61%

100 kg/h Otra

GRÁFICO 6: Estadística Gráfica Pregunta 6 Elaborado por: Investigador Interpretación: En la investigación se tiene que el 61% de las personas encuestadas necesitarían una máquina con una capacidad de 25 Kg/h. el 26% necesitaría una capacidad de 50 Kg/h y sólo es 4% necesitaría una máquina con una capacidad de 30 Kg/h. Análisis: La mayor parte de personas encuestadas necesitarían una máquina con capacidad de 25 Kg/h, lo que da a notar que, si bien la producción de frijol en la provincia de Chimborazo es 32

grande, todavía existen personas que prefieren desgranar el producto de manera tradicional, es decir manualmente. 4. INGENIERÍA DE MÉTODOS

La ingeniería de métodos se refiere a la implementación de una técnica para aumentar la producción por unidad de tiempo y, en consecuencia, reducir el costo por unidad. Es la técnica que somete cada operario de una determinada parte del trabajo a un delicado análisis en orden a eliminar toda operación innecesaria y en orden a encontrar el método más rápido para realizar toda operación necesaria; abarca la normalización del equipo, métodos y condiciones de trabajo; entrena al operario a seguir el método normalizado empleando el número de horas necesario para realizar una actividad normal en la producción. x 4.1

OBJETIVOS DE LA INGENIERIA DE METODOS

El estudio de métodos es el registro y examen crítico sistemáticos de los modos existentes y proyectados de llevar a cabo un trabajo, como medio de idear y aplicar métodos más sencillos, eficaces y de reducir costos. y

GENERALIDADES En la fabricación de la maquina desgranadora de frijol, se siguió un plan de trabajo con el fin de reducir costos de producción y de servicio, todo esto se lo obtiene mediante la reducción de tiempo y el seguimiento de un método establecido y organizativo durante la fabricación.

El estudio de métodos se utiliza para obtener los siguientes objetivos: 

Encontrar un mejor método de trabajo.



Establecer el estándar de tiempo.



Reducir esfuerzo y costos.

_______________________ 33

H.B. Maynard, H.B. OMP “Manual de la Ingeniería de la Producción Industrial. [Industrial Engineering Handbook]. Editorial Reverté.

x

Barcelona – España. 1960 y

Oficina Internacional del Trabajo (OIT); Introducción del Trabajo



Mejorar la disposición de la fábrica.



Control de producción para seguimiento de procesos y planificación.

4.2

DESCRIPCION DE PROCESO PRODUCTIVO

Con el propósito de dar un mejor alcance a los procesos que se realiza en la fábrica, se ha considerado necesario: primero, dar una mirada general a través de un diagrama de flujo del funcionamiento fábrica de muebles BienStar, los siguientes cuadros que se muestra el diagrama de procesos de algunos productos de la empresa General de la Empresa y su producción.

La planta aquí diseñada para la fabricación de una “desgranadora de frijol”, tiene un área rectangular de 192 m2, consta principalmente de una oficina, un taller mecánico, un comedor, un almacén, una bodega y baños. Taller mecánico. Dentro del taller mecánico se tendría las máquinas y herramientas más básicas para la realización del proceso de fabricación de la desgranadora de frijol, se tendrá un torno; en el cual se maquinaría los rodillos de acuerdo a las medidas establecidas en los planos que se ha diseñado, una fresadora para la realización de los piñones y realizar los porta chaveteros en los ejes para su respectiva ubicación con los piñones , una soldadora para soldar y armar la estructura de la desgranadora de frijol, un taladro de pedestal para realizar perforaciones en la armadura para la ubicación de los cojinetes y rodamientos, una pequeña prensa hidráulica para la ubicación de los rodamientos y ejes, y una mesa de trabajo en la cual estaría ubicado una entenalla para la realización de corte de ángulos, tubos y varillas para armar la estructura de la desgranadora de frijol. Comedor

34

Tener un comedor facilitaría al personal a estar más cómodo a la hora de comer y sobre todo a no movilizarse lejos de su lugar de trabajo, esto puede ayudar a tener un mejor desempeño laboral y compañerismo. Almacén En el almacén se ubicaran los productos terminados. Bodega En la bodega se guardaran los materiales, herramientas manuales y eléctricas que se ocuparan en el taller para la fabricación de la desgranadora de frijol. Oficina La oficina servirá para llevar un control del proceso de fabricación de la desgranadora de frijol. Baños Servirán para que el personal pueda hacer sus necesidades biológicas dentro del taller. 4.2.1

SECCIÓN DE MECANIZADO

En esta sección se realiza el mecanizado de los rodillos y los piñones. El trabajo se efectúa mediante de 2 máquinas-herramientas hasta que el material esté listo para ser usado, a continuación se detalla. (Ver figura 13) a) Torno: Esta máquina sirve para cilindrar y refrentar los ejes que servirán para los rodillos y los piñones. Aquí habrá un sólo operador y tendrá que ser muy eficaz cuando mecanice los ejes, pues tiene que dejar los ejes a las medidas establecidas para no desperdiciar material y no tener pérdidas económicas y de material. b) Fresadora: Esta máquina sirve para realizar los chaveteros en los ejes en forma longitudinal que servirán para los rodillos y también los piñones, en estos últimos también deberá realizarse los chaveteros para el acoplamiento con los ejes.

35

FRESADORA

CIZALLADORA

DOBLADORA

TORNO

SOLDADORA

MESA ARMADO

MESA TRABAJO

ALMACEN PREENSAMBLE BODEGA ALMACEN PRODUCTO TERMINADO

Figura 13. Mecanizado de Rodillos y Piñones.

4.2.2

SECCIÓN DE DOBLADO

En esta sección hay un trabajador que se encarga del corte y doblado de láminas de tol en medidas exactas. Esta sección está compuesta por 2 máquinas. (Ver figura 14). a) Cizalladora: Esta máquina servirá para disminuir tiempo en la operación del corte del tol para la tolva de alimentación y carcasas laterales. A su vez el corte será más preciso y rápido. b) Dobladora: Después del corte de tol se pasara a la dobladora de tol, donde el trabajador en esta máquina deberá dar los dobles exactos para la obtención de la tolva de alimentación y las carcasas. El operario deberá guardar las piezas guardadas en el almacén de preensamble.

36

FRESADORA

CIZALLADORA

DOBLADORA

TORNO

SOLDADORA

MESA TRABAJO

MESA ARMADO

ALMACEN PREENSAMBLE BODEGA ALMACEN PRODUCTO TERMINADO

Figura 14. Corte y Doblado de Tol.

4.2.3

SECCIÓN DE ARMADO DE LA ESTRUCTURA BASE

En esta sección habrá 2 trabajadores, uno que se encargara de medir y cortar los tubos cuadrados y ángulos a medidas exactas y el otro trabajador será un soldador. En esta sección habrá una maquina. (Ver figura 15). a) Soldadora: En esta máquina soldadora después de que el primer trabajador haya realizado sus labores de cortar y medir los tubos cuadrados y ángulos, llevara éstos al soldador para que este a su vez les da la forma de la estructura base mediante una matriz y luego realizar la operación de soldar las piezas para que queden unidas en una sola pieza. El primer trabajador se encargara de llevar a guardar las piezas soldadas al almacén de preensamble para su posterior ensamble completo de la maquina desgranadora de frijol. 37

FRESADORA

CIZALLADORA

DOBLADORA

TORNO

SOLDADORA

MESA TRABAJO

MESA ARMADO

ALMACEN PREENSAMBLE BODEGA ALMACEN PRODUCTO TERMINADO

Figura 15. Armado de la Estructura Base

4.2.4

SECCIÓN DE ARMADO DE LA MÁQUINA DESGRANADORA DE FRIJOL

En esta sección se recopilara todas las piezas del almacén de pre-ensamblado para que aquí personal capacitado con talento sea quien arme parte por parte todas las piezas hasta llegar a la obtención final de la máquina desgranadora de frijol. (Ver figura 16). Después de obtener el producto final éste será llevado a ser guardado en el almacén de productos terminados para su posterior venta a los clientes que deseen proveer la maquina desgranadora de frijol.

38

FRESADORA

CIZALLADORA

DOBLADORA

TORNO

SOLDADORA

MESA TRABAJO

MESA ARMADO

ALMACEN PREENSAMBLE BODEGA ALMACEN PRODUCTO TERMINADO

Figura 16. Armado completo de la Máquina Desgranadora de Frijol.

39

5. CALCULOS DE DISEÑO SISTEMA DE TRANSMISIÓN ESQUEMA DEL SISTEMA DE TRANSMISIÓN En el siguiente esquema mostrado a continuación, se realizó el diseño para que pueda reducir el número de revoluciones del motor desde 1750 rpm, hasta 247 rpm (se podrá ver el cálculo más adelante), por medio de bandas y poleas de aluminio, para minorar la Inercia, el torque y la potencia requerida.

POLEA CONDUCIDA ENGRANAJE CONDUCIDO EJES ENGRANAJE CONDUCTOR

BANDA

MOTOR POLEA CONDUCTORA

40

Con los siguientes datos:

Potencia

0,25

Hp

rpm del conducido

300

rpm

rpm del conductor

1750

rpm

Tipo de Maquina

---

---

Normal

5

Régimen de trabajo

1.-Calculo de la relación de transmisión.

2.- Determinación de Potencia Corregida.

3.-Determinación de la sección de la banda.

Tenemos

una correa tipo A

41



Identificamos las poleas y correas a utilizar

Para una correa tipo A, el diámetro primitivo mínimo es de 63 mm

Relación de transmisión



Identificamos las correas y poleas a utilizar

Para i mayor que 3

Tomamos C = 350 mm 

Identificamos las correas y poleas a utilizar ( (

5.1

) )

( (

( (

)) ))

(

) (

)

DISEÑO DE LOS RODILLOS (EJES)

Con la ayuda del paquete informático MD Solid, se determinó las reacciones y los momentos flectores presente en cada uno de los ejes.

42

EJE MOTRIZ Plano XY

Para el esquema de nuestro proyecto se tiene los siguientes valores:

Momento máximo en el plano xy:

5.2

EJE CONDUCIDO

Nota: en el eje conducido no se lo realizó ningún análisis de esfuerzos debido a que éste no soporta cargas, sólo transmite movimiento.

Revisando los resultados tenemos que el momento resultante máximo se halla en el punto A.

43

Diseño estático. Si tomamos un material, que podríamos conseguir fácilmente y de bajo costo en el mercado y adecuado para la construcción de nuestro eje: 

Acero AISI 1018 laminado en caliente

Propiedades:

El eje está sometido a flexión y torsión.

Coeficiente de seguridad η = 3 Según la norma ASTM se calcula el diámetro: √

√

√

√

Tomamos un

5.3

Diseño de los elementos para acoplar los elementos de transmisión.

F = 20577,43 Nm

44

Debido a que la dureza de la chaveta debe ser menor que la del chavetero en este caso el eje se utiliza AISI 1018 cuyo Sy = 290 Mpa se considera razonable un coeficiente n = 2.5

Por tablas tenemos para un diámetro del eje de φ = 19,05 mm se tiene b = 8 mm, h = 7 mm

Se emplea una chaveta con las siguientes dimensiones: L = 36 mm, b = 6 mm, h= 6 mm

Los engranajes seleccionados son: Para diseñar se necesita los siguientes datos

45

paso diametral

P=#/Dp=

12,7

#=

12

# dientes Ø paso

Dp= 1,57480315

Paso circular

p=

0,2473695

RPM

n=

30

ángulo de presión

Ø=

20

1. PASO DIAMETRAL P=#/Dp=

12,7 # dientes / [plg]

Velocidad en línea de paso. =12,36 Carga transmitida:

Wt=1,20093545 [kN]

Wt=269,489916 pounds

Fuerza efectiva

1,27800882 [kN]

Factor de velocidad Kv. ENGRANAJES DE ACERO 1018

46

= 0,97980223

DIENTES CORTOS O FRESADOS

=

0,98979809

Ancho de cara: ( (

)( ) )( )( )

F=0,56145208 [plg]

Verificación:

0,7421085