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DISEO DE UESADFFFWNA MAQUINA DESGRANADORA DE
2013
ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DE CHIMBORAZO
FACULTAD DE MECNICA
ESCUELA DE INGENIERA MECNICA
PROYECTO: DISEO DE UNA MQUINA DESGRANADORA DE FRJOL
INTRODUCCIN
El trmino industrias alimenticias abarca un conjunto de actividades industriales
dirigidas al tratamiento, la transformacin, la preparacin, la conservacin y el envasado
de productos alimenticios; en general, las materias primas utilizadas son de origen
vegetal o animal y se producen en explotaciones agrarias, ganaderas y pesqueras.
La industria alimenticia actual ha experimentado un intenso proceso de diversificacin y
comprende desde pequeas empresas tradicionales de gestin familiar, caracterizadas
por una utilizacin intensiva de mano de obra, a grandes procesos industriales altamente
mecanizados basados en el empleo generalizado de capital. A pesar de la enorme
diversidad de las industrias alimenticias, los procesos de fabricacin pueden dividirse en
la manipulacin y el almacenamiento de materias primas, la extraccin, la elaboracin,
la conservacin y el envasado.
En los ltimos aos las empresas alimenticias han ido incrementando de una manera
constante la calidad de sus productos a travs de instrumentos de mejora de la gestin y
de la eficacia.
La presin de la competencia externa e interna y de los diferentes agentes econmicos
que confluyen en este sector requiere una respuesta permanente en profundizar en la
formacin de los trabajadores y en invertir en investigacin y desarrollo.
Los retos de la seguridad alimenticia, la relacin entre la alimentacin-salud, y las
nuevas de unos consumidores cada vez ms informados requieren una vigilancia
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constante de las empresas de alimentacin, que da a da ponen en los mercados miles
de productos.
La progresiva liberacin del comercio mundial y la globalizacin de la economa son
tambin nuevos desafos para industria alimenticia; aumentar el nivel de
internacionalizacin del sector, mediante la promocin exterior, los acuerdos
comerciales e intercambio de tecnologa, el respeto al medio ambiente y la inversin en
activos productivos, es una necesidad apremiante para sostener el dinamismo de las
empresas.
En definitiva, la industria alimenticia ha conseguido superar los obstculos del pasado,
ha sabido modernizarse y ha afrontado con fortaleza la apertura de fronteras, pero ha de
perseverar en este empeo para poder mantener e incrementar su presencia en un
mercado global.
Es por eso que personas vinculadas en el sector de la industria alimenticia, han confiado
en la produccin nacional para demostrar que son capaces de cubrir satisfactoriamente
stas necesidades con la utilizacin de materia prima, tecnologa y mano de obra local.
Se ha visto la gran necesidad que las pequeas productoras del pas implementen y
equipen su microempresa para el procesamiento y pelado del frjol, esto en su
comercializacin en los principales almacenes de alimentos del pas.
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1. OBJETIVOS
1.1 OBJETIVO GENERAL
Disear una Mquina Desgranadora de Frijol
1.2 OBJETIVOS ESPECFICOS
Disminuir el tiempo de desgranado del frijol
Reducir la manipulacin y esfuerzo humano en el proceso de desgranado.
Abaratar costes de produccin
Aplicar los conocimientos tericos y prcticos adquiridos en la Escuela de
Ingeniera Mecnica.
Estudiar, seleccionar y los componentes y sistemas necesarios para el correcto
funcionamiento de la mquina.
Alcanzar la capacidad de pelado de chochos hidratados de 50 [kg/h].
MARCO TERICO
Funcin y Forma de la Mquina.- La mquina consiste en dos rodillos cubierto de
pvc, es decir dos ejes girando con diferente sentido, con elementos de transmisin,
esta es por engranajes, ajustable en la distancia de separacin entre cada rodillo, segn
el tamao de la vaina, apoyadas en chumaceras que permitir el giro. El elastmero
permitir retener la cscara y solamente pasar el frjol, esto sin manipulacin manual
sobre el grano. Solamente transmitiendo la energa generada manualmente a los
elementos de transmisin.
Est mquina est diseado para que el usuario tenga la comodidad de pelar los
frjoles rpida y eficazmente. El sistema de produccin est diseado utilizando la
Ingeniera de Mtodos y Tiempos, para optimizar el tiempo, recursos y disminucin
de costos, y as, obtener un precio cmodo al mercado ecuatoriano.
Sus principales procesos son Mecanizado, Corte, Soldadura, Taladrado, Remachado
y Ensamblado.
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Fig. 1. Peladora de frjol
Fuente: Diseo en Solidworks 2010 Design System
Fig. 2. Mecanismo Interior Peladora de frjol
Fuente: Diseo en Solidworks 2010 Design System
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FENMENOS FSICOS
Al existir en el pas una gran variedad de frjoles, su tamao no es fijo por la cual se
necesitar de un estudio estadstico para determinar una dimensin promedio, cantidad
de frjoles por libra, densidad, as como tambin la fuerza de compresin y corte del
frjol.
DETERMINACIN DE LA FUERZA DE CORTE DEL FRJOL
La fuerza de corte necesaria se le determinar aplicando una fuerza al mecanismo
indicado en la figura 1, que simula la fuerza aplicada en los dedos, hasta conseguir el
desprendimiento de la cscara del frjol (la fuerza aplicada en el mecanismo puede ser
medida a travs de un dinammetro).1
Fig. 1. Mecanismo que determina la fuerza de corte
Fuente: SolidWorks
DETERMINACIN DE LA FUERZA DE COMPRESIN QUE EJERCEN LOS
RODILLOS SOBRE EL FRJOL
Para determinar la fuerza de compresin que ejercen los rodillos sobre el frjol se
utilizar el mecanismo diseado en Solidworks presentado a continuacin:
1 Esto se realizar construyendo el mecanismo y midiendo para el nmero de muestras que sera 80 la fuerza aplicada hasta desprender la cscara del frijol medida por el dinammetro.
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Fig. 1. Mecanismo que determina la fuerza de compresin
Fuente: SolidWorks
El cul utilizando un dinammetro, permitir cuantificar la fuerza que ejercen las placas
sobre el frjol. Se presionar la placa superior hasta alcanzar la abertura de 3 [mm] de
separacin de los rodillos.2
CARGAS EN LOS RODILLOS
La accin que se produce en los rodillos depende directamente de la resistencia a la
compresin y al corte que se producen entre la vaina del frjol y las superficies de los
rodillos en contacto.
El esfuerzo de corte [ ] del frjol es igual a;
A
V
Donde:
: Esfuerzo de corte [kgf/m2]
V : Fuerza de corte del frjol [kgf]
2 Esto se realizar construyendo el mecanismo y midiendo para el nmero de muestras que sera 80 la fuerza aplicada hasta que tenga una apertura de 5mm que es la separacin del rodillo medida por un dinammetro.
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A : rea transversal de frjol [m2]
El esfuerzo de compresin [ c ] es igual a:
A
Pc
: Esfuerzo de compresin [kgf/m2]
V : Fuerza de compresin de los rodillos sobre el frjol [kgf]
A : rea transversal de frjol [m2]
DETERMINACIN DE LA CANTIDAD DE FRJOL POR LIBRA
Para la determinar la cantidad de frjoles por libra se realizar mediante un anlisis
muestral, que obedece a la siguiente frmula:
qpZNd
qpZNn
**)1(*
***22
2
Donde:
n : Tamao muestral
N : Poblacin
Z : Desviacin 95% (1,96)
p : Informacin desconocida (50%)
q : )1( p
d : Estimacin
DETERMINACIN DE LA VELOCIDAD ANGULAR DEL RODILLO
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Para determinar la velocidad angular de los rodillos se proceder primero a calcular el
nmero de frjoles a lo largo de los rodillos de presin, mediante la siguiente expresin:
prom
rod
frjolL
LN
Donde:
frjolN : Nmero de frjoles a lo largo del rodillo [u]
rodL : Longitud del rodillo [mm]
promL : Longitud promedio de las medidas generales del frjol [mm]
Una vez determinados cuantos frjoles hay por fila, se determinar el nmero de frjoles
existentes en la zona de pelado, mediante la siguiente expresin:
chocho
rod
pfrjolP
PN
Donde:
pfrjolsN : Nmero de frjoles en el permetro del rodillo [u]
rodP : Permetro del rodillo [mm]
frjolP : Permetro promedio del frjol [mm]
As la cantidad de frjoles existentes en la zona de desgranado es el resultado de:
a) pfrjolesfrjolestotal NNN *
Tambin es necesario establecer, el flujo necesario de frjoles para cumplir con la
capacidad establecida, dicho flujo est definido por la siguiente expresin:
b) )(*)( libraporfrjoldeCantidadMquinaladeCapacidadC
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Por lo tanto la velocidad angular del rodillo motriz ser:
totalN
C
Igualando las ecuaciones (a) y (b), se obtiene que:
totalN
libraporfrjoldeCantidadMquinaladeCapacidad
)(*)(
Donde:
: Velocidad angular del rodillo motriz [ rpm ]
C : Flujo de frjoles, necesarios para cumplir con
min
frjol
la capacidad de pelado establecida
DETERMINACIN DE LA INERCIA DE LOS ELEMENTOS
La inercia de un cilindro macizo est dada por la siguiente ecuacin:
8
* 2dmI
Donde:
I : Inercia del cilindro macizo [kg-m2]
m : Masa del cilindro macizo [kg]
d : Dimetro del cilindro macizo [m]
La inercia de un cilindro hueco est dada por la siguiente ecuacin:
int228
ddm
I ext
Donde:
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I : Inercia del cilindro hueco [kg-m2]
m : Masa del cilindro hueco [kg]
extd : Dimetro exterior del cilindro hueco [m]
intd : Dimetro interior del cilindro hueco [m]
Para determinar el volumen de un cilindro hueco se emplea la siguiente ecuacin:
LddV ext *4
int22
Donde:
V : Volumen del cilindro hueco [m3]
L : Longitud del cilindro hueco [m]
extd : Dimetro exterior del cilindro hueco [m]
intd : Dimetro interior del cilindro hueco [m]
La masa est definida por:
Vm *
Donde:
I : Volumen del material [m3]
m : Masa del material [kg]
: Densidad del material [kg/m3]
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DISEO
DETERMINACIN DE LA CANTIDAD DE FRJOLES POR LIBRA
qpZNd
qpZNn
**)1(*
***22
2
Donde:
n : Tamao muestral
N : Poblacin
Z : Desviacin 95% (1,96)
p : Informacin desconocida (50%)
q : )1( p
d : Estimacin
Los datos a utilizar son los siguientes, se asume una poblacin de 100:
05,05,05,096,1100 dqpZN
805,0*5,0*96,1)1100(*05,0
5,0*5,0*96,1*10022
2
n
De acuerdo al proyecto del Procesamiento de Cereales y Granos Andinos, han obtenido
los siguientes datos de la cantidad de frjoles:
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Fig. 1. Grfica de la cantidad de frjoles por libra
Fuente: HILARES GERMAN,: Procesamiento de Cereales y Granos, Andinos., Pg. 10
Una vez determinado el tamao de la muestra se determina la media aritmtica de la
cantidad de frjoles, utilizando la siguiente expresin: 3
n
x
X
n
j
j
!
__
Donde:
__
X : La media aritmtica
jx : Cantidades de frjoles
n : Tamao muestral
43,61480
49154__X
Para la determinacin del error se emplear la siguiente expresin:
3 HILARES GERMAN,: Procesamiento de Cereales y Granos, Andinos., Pg. 10
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2/1__
2
1
)()1(
16745,0
Xxnn
n
j
j
][72,74,910)180(80
16745,0
2/1
2u
Una vez calculados tanto la media aritmtica, como el error producto del clculo, se
obtiene la cantidad de frjoles que hay en una libra.
][8614__
uX
DETERMINACIN DE LAS MEDIDAS GENERALES DEL FRJOL.
Las medidas generales del frjol se determinarn mediante un anlisis estadstico; el cual
contendr la determinacin del tamao de la muestra, la media aritmtica y el clculo
del error; mediante la utilizacin de las ecuaciones mencionadas anteriormente.
Fig. 1. Dimensiones generales del frjoles
Fuente: Fotografa
Donde:
l : Largo [m]
h : Ancho [m]
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e : Espesor [m]
Fig. 1. Mediciones del frjol
Fuente: Fotografa
Para determinar el tamao de la muestra se utiliza la ecuacin anteriormente
mencionada.
qpZNd
qpZNn
**)1(*
***22
2
05,05,05,096,1614 dqpZN
23754,2365,0*5,0*96,1)1614(*05,0
5,0*5,0*96,1*61422
2
n
a) Largo
b) Alto
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Una vez calculado el tamao de la muestra que es de 237 se utiliza la ecuacin de la
media aritmtica; se realiza el mismo clculo para todas las medidas generales del
frjol.4
][00631,0][31,6237
32,1494
][01478,0][78,14237
88,3502
][01179,0][79,11237
16,2794
__
__
__
arg
mmmX
mmmX
mmmX
ancho
alto
ol
Para el clculo del error en todas las medidas, se utiliza la misma ecuacin del error
para cada medida:
][038,0
][060,0
][061,0
)()1(
16745,0
arg
2/1__
2
1
mm
mm
mm
Xxnn
espesor
alto
ol
n
j
j
A continuacin se muestran los valores que obtuvo el Ing. Germn Hilares para una
libra de frjol.
4 Se tom de referencia del proyecto de Procesamiento de Cereales y Granos Andinos
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Fig. 1. Grfica de las medidas generales del frjol
Fuente: HILARES GERMAN: Procesamiento de Cereales y Granos, Andinos., Pg. 12
DETERMINACIN DE LA DENSIDAD DEL FRIJOL
Para determinar la densidad del frjol se considerar los valores de algunos componentes
slidos tabulados por Peleg (1983).
Tabla. 1. Densidades de algunos componentes slidos
COMPONENTES DENSIDAD
[kg/m3]
Fraccin
Masa para 1kg COMPONENTES
DENSIDAD
[kg/m3]
Fraccin
Masa para 1kg
Glucosa 1560 0,046 Grasa 900-950 0,0276
Sacarosa 1590 0,050 Sal 2160 0,031
Almidn 1500 0,5543 cido Ctrico 1330 0,044
Celulosa 1270-1610 0,0475 Agua 1000 0,1
Protena 1400 0,1396
Fuente: LEWIS M. J.; Propiedades Fsicas de los Alimentos y de los Sistemas de Procesado: Editorial
ACRIBIA S.A.: Zaragoza Espaa: Pgina 41.
En la teora, si la composicin del alimento es conocida, la densidad puede expresarse
mediante la siguiente expresin:
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n
nfr mmmm
...
1
3
31
2
2
1
1
Donde:
fr : Densidad del frjol [kg/m3]
nmm 1 : Fracciones individuales de los componentes
n 1 : Densidades de los componentes [kg/m3]
El clculo de la densidad del frjol se basar en la composicin qumica de sus
componentes y sus respectivas densidades,
1000
1,0
1330
044,0
2160
031,0
950
0275,0
1400
1396,0
1610
0475,0
1500
5543,0
1590
050,0
1500
046,0
1
fr
34
/40,135610*37,7
1mkgfr
CLCULO DEL REA TRANSVERSAL DE FRJOL
El rea transversal del frjol, por su geometra, es lo ms prxima posible a la geometra
de una elipse, por lo cual el rea transversal del frjol se la calcular utilizando la
siguiente expresin:
baA **
Donde:
A : rea [m2]
a : Longitud del eje mayor/2 [m]
b : Longitud del eje menor/2 [m
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Para el clculo del rea transversal del frjol se ha determinado que la longitud del eje
mayor corresponde a la medida de la altura y la del eje menor a la medida del largo, por
lo tanto:
][10*37,12
01478,0*
2
01179,0* 24 mA
DETERMINACIN DE LA FUERZA DE CORTE DEL FRJOL
Estimando la fuerza de corte necesaria para desprender la cscara del frjol sera:
][5,2 kgfV
DETERMINACIN DE LA FUERZA DE COMPRESIN QUE EJERCEN LOS
RODILLOS SOBRE EL FRJOL
Estimando la fuerza de compresin necesaria para alcanzar la abertura de 3mm de
separacin de los rodillos ser:
][5,4 kgfP
ESQUEMA DEL SISTEMA DE TRANSMISIN
En el siguiente esquema mostrado a continuacin, se realiz el diseo para que pueda
reducir el nmero de revoluciones del motor desde 865 rpm, hasta 160 rpm (se podr
ver el clculo ms adelante), por medio de bandas y poleas de aluminio, para minorar la
Inercia, el torque y la potencia requerida
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CARGAS EN LOS RODILLOS
El esfuerzo de corte [ ] del frjol es igual a;
A
V
]/[17,1824810*37,1
5,2 224
mkgfm
kgf
El esfuerzo de compresin [ c ] es igual a:
A
Pc
]/[71,3284610*37,1
5,4 224
mkgfm
kgfc
MOTOR
POLEA
CONDUCTORA
POLEA
CONDUCIDA
BANDA
ENGRANAJE
CONDUCTOR
ENGRANAJE
CONDUCIDO
EJES
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ESFUERZOS UNITARIOS DE COMPRESIN O NORMALES Y
TANGENCIALES O DE CORTE
El esfuerzo de compresin unitario se lo determinar de acuerdo a la siguiente
expresin:
)arctan(** uRq cc
]/[4,213
)22,0arctan(*03,0*71,32846
mkgfq
q
c
c
El esfuerzo unitario de corte se lo determinar mediante la siguiente expresin:
)arctan(** uRq
]/[55,118
)22,0arctan(*03,0*17,18248
mkgfq
q
DETERMINACIN DE LA VELOCIDAD ANGULAR DEL RODILLO
prom
rod
frjolesL
LN
][30
2
78,1479,11
400 uN frjoles
Una vez determinados cuantos frjoles hay por fila, se determinar el nmero de frjoles
existentes en la zona de pelado, mediante la siguiente expresin:
frjol
rod
pfrjolesP
PN
][47**2
30**2 uN pfrjoles
As la cantidad de frjol existentes en la zona de pelado es el resultado de:
c) pfrjolfrijolesstotal NNN *
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]/[1204*30 revfrjolN total
Tambin es necesario establecer, el flujo necesario de frjol para cumplir con la
capacidad establecida, dicho flujo est definido por la siguiente expresin:
d) )(*)( libraporfrjolesdeCantidadMquinaladeCapacidadC
min]/[3421622*min60
*2,2
*150 frjoleslb
frjolesh
kg
lb
h
kgC
Por lo tanto la velocidad angular del rodillo motriz ser:
totalN
C
Igualando las ecuaciones (a) y (b), se obtiene que:
totalN
libraporfrjolesdeCantidadMquinaladeCapacidad
)(*)(
]/[98,2min]/[5,28/120
min/3421sradrev
revfrjoles
frjoles
CLCULO DE LA POTENCIA DEL MOTOR
El clculo de la potencia del motor se lo determinar de acuerdo al siguiente
procedimiento:
La inercia de un cilindro macizo est dada por la siguiente ecuacin:
8
* 2dmI
La inercia de un cilindro hueco est dada por la siguiente ecuacin:
int228
ddm
I ext
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Para determinar el volumen de un cilindro hueco se emplea la siguiente ecuacin:
LddV ext *4
int22
La masa est definida por:
Vm *
Una vez que se ha definido los diferentes componentes para el sistema de transmisin,
se puede calcular la potencia necesaria para el pelado de chochos. Para esto se calcular
cada elemento de forma individual.
Rodillo Motriz y Rodillo Conducido
El rodillo motriz de la mquina peladora de frjol presenta los siguientes componentes:
Ejes de acero
Rodamientos
Rueda Motriz
Recubrimiento de Neopreno Nylon
Por cuanto, empleando las ecuaciones anteriores se determin los siguientes valores:
descritas en la tabla que se presenta a continuacin:
RODILLO MOTRIZ
Parte Longitud dext dint Densidad Volumen Masa Inercia
m m m kg/m^3 m^3 kg kgm^2
Eje 0,40 0,01905 0 7850 6,82E-04 5,36 2,43E-04
Rodamiento 1 0,008 0,047 0,03 7850 8,22E-06 6,46E-02 1,06E-05
Rodamiento 2 0,008 0,047 0,03 7850 8,22E-06 6,46E-02 1,06E-05
Rueda Motriz 0,03781 0,0762 0,027 7850 1,51E-04 1,18E+00 7,51E-04
Polea conducida 0,035 0,658 0,03 2700 1,19E-02 1,60E+00 8,66E-02
Neopreno Nylon 0,35 0,03462 0,03 940 8,21E-05 7,71E-02 2,88E-06
TOTAL 8,34 0,0876
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En donde la inercia total es igual a la suma de la inercia de cada uno de elementos antes
mencionados, es decir:
][08760,0 2
1
mkgIIn
n
ntotal
Ya que el sistema parte desde el reposo 0ow , entonces la aceleracin angular es
igual a:
t
Donde:
: Aceleracin angular [rad/s2]
: Velocidad angular [rad/s]
t : Tiempo [s]
]/[94,11][25,0
]/[98,2 2srads
srad
La ecuacin para el clculo del torque es la siguiente:
*IT
Donde:
T : Torque [N-m]
I : Inercia del cuerpo [kg-m2]
: Aceleracin angular [rad/s2]
][05,1)94,11(*0876,0 mNT
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La expresin para determinar la potencia necesaria para poner en rotacin los elementos
mviles de la mquina es:
*TP
Donde:
P : Potencia [W]
T : Torque [N-m]
: Velocidad angular [rpm]
][13,398,2*05,1 WP
El motor a seleccionar debe cubrir la potencia requerida requeridaP para accionar los
elementos mviles de la mquina, adems de vencer las fuerzas de friccin de los
mismos.
SISTEMA DE TRANSMISIN
El sistema de transmisin de la mquina peladora de frjoles est conformado por los
siguientes elementos:
Eje Superior
Eje Inferior
Polea motriz
Polea conducida
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Empleando nuevamente las ecuaciones anteriormente mencionadas, se obtiene la
siguiente tabla.
SISTEMA DE TRANSMISIN, EJE INTERMEDIO E INFERIOR
Parte Longitud dext dint Densidad Volumen Masa Inercia
m m m kg/m^3 m^3 kg kgm^2
Eje Superior 0,4 0,01905 0 7850 1,99E-04 1,57E+00 7,83E-05
Eje inferior 0,381 0,03 0 7850 2,69E-04 2,11E+00 2,38E-04
Polea motriz (63,5mm)
0,0528 0,0528 0,0428 2700 4,19E-04 5,65E-02 6,76E-06
Polea conducida (355,6mm)
0,3556 0,3556 0,3456 2700 1,55E-02 2,09E+00 1,65E-03
TOTAL 5,83 1,97E-03
En donde las inercias y las potencias son las siguientes:
Inercia I1 0,00165 kg-m^2
Velocidad w 300 rpm 31,4 rad/s
Aceleracin 125,6 rad/s^2
Torque T 0,20 N-m
Potencia P 6,28 W 8,41E-3 HP
Inercia I2 6,76E-06 kg-m^2
Velocidad w 1750 rpm 183,26 rad/s
Aceleracin 376,99 rad/s^2
Torque T 0,00254 N-m
Potencia P 0,465 W 6,23E-4 HP
Ahora, para conocer la potencia necesaria para el desgranado de frjoles, se procede
primero a calcular la potencia real, la cul ser igual a 1,5 veces la potencia calculada; la
potencia calculada ser la sumatoria de la potencia de cada uno de los elementos que
intervienen en el sistema de desgranado, y la potencia de diseo a la cual se dar un
factor de seguridad de 1,5 para evitar de esta manera la probabilidad de falla en los
clculos.
Calculo de la Potencia de Diseo
Parmetro Abreviatura Frmula Resultado Unidad Resultado Unidad
Potencia Total Pt Pt = P1+P2+P3+P4 95 W 0,111 HP
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Potencia Real Preal Preal = 1,5Pt 142,5 W 0,1665 HP
Potencia Diseo Pdis Pdis = 1,5Preal 213,75 W 0,24875 HP
Potencia de Diseo = 0,25 HP
SELECCIN DEL MOTOR:
Para una potencia de diseo se tiene los siguientes datos del motor:
P = 0,25 HP
N = 865 rpm
DISEO DEL SISTEMA DE TRANSMISIN POR BANDAS
Para la seleccin de la banda utilizaremos los conocimientos aprendidos durante el
programa de estudios de la materia Diseo de Mquinas II. En el esquema
anteriormente mencionado, se realizar la reduccin en una etapa, desde 865 a 300 rpm.
De acuerdo al clculo de potencia requerida, se seleccion un motor de 0,25HP,
monofsico de corriente alterna, con 865 rpm. Con este dato se realizar el diseo de
todo el sistema de transmisin. Para esto se realiz una hoja electrnica en Excel, por
pasos, y se presentan los resultados a continuacin:
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Seleccin de la correa ms adecuada
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Se obtiene una correa tipo A
Identificamos las poleas y correas a utilizar
Para una correa tipo A, el dimetro primitivo mnimo es de 63 mm
Relacin de transmisin
Se selecciona un dimetro de la polea motriz de 63,5 mm = 2,5 in, y de la polea conducida de
355,6 mm = 14 in.
Identificamos las correas y poleas a utilizar
Para i mayor que 3
Tomamos C = 350 mm
Identificamos las correas y poleas a utilizar
( ) ( ( )) ( )
( ) ( ( )) ( )
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En la tabla escogemos las longitudes primitivas de las correas del perfil A
|
|
Signo (+) cuando LLn
Para la correa #51
|
|
|
|
Para la correa #55
|
|
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|
|
Determinar el ngulo de contacto menor
(
) (
)
(
)
Determinar la potencia que transmite una rea P1 y el factor de correccin C2
En tablas la potencia que transmite con y
Tomamos dos valores e interpolamos
i 800 865 950
1.5 0.47 0.496 0.53
3 0.50 0.5217 0.55
5,4 0.548 0.5627 0.5820
INTERPOLANDO
P1= 0.5627 HP para un i = 5,4
Con el nmero de correa encontramos el factor de correccin C2
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El valor de C2 para la correa #51 es C2 = 0.94
Clculo de la cantidad de correas necesarias
Interpolando tenemos un C3= 0.8837
i 800
133 0.87
137,13 0.8837
139 0.89
Nmero de correas:
( )( )( )
Clculo de la banda
Nmero de ciclos de flexin por segundo
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( )
Perfil normal
Control de tensin esttica
Relacin de Tensiones
/2)Sen(
*f
eTc-T2
Tc-T1
( )
( )
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( )
Torque
( )
( )
Potencia
( )
( )
Clculo de la durabilidad
(
) ( )
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(
)
DISEO DEL SISTEMA DE TRANSMISIN POR ENGRANAJES
Esta alternativa de engranajes es una muy buena opcin
puesto que la eficiencia es muy alta, respecto a otro sistema
de transmisin, a continuacin se mostrar las tablas
diseadas en hoja electrnica.
DIMENSIONAMIENTO ENGRANAJE
ENGRANAJES RECTOS Nomenclatura Frmulas Pion Rueda
Nmero de revoluciones de entrada N 28,5
Nmero de revoluciones de salida n 28,5
Relacin de Transmisin i i=N/n i=z2/z1 1,00
Mdulo m m = d / z 0,125 0,125
N.- dientes (Recomendado 17-21 Motriz) z z = d / m 22,00 22
Angulo de presin 20,00 20,00
Paso p p = pi * d /z 0,39 0,39
Paso diametral P P = z1/dp(in) P = pi/p 8,0 8,0
Dimetro primitivo o de paso dp d = m * z 2,75 2,75
Dimetro exterior o de cabeza de dc = d + 2 m de = (z + 2) x m 3,00 3,00
Dimetro de interior o fondo di di = d - 2,5 m di= m (z -2,5) 2,44 2,44
Dimetro base db db = d Cos m * z * Cos 2,58 2,58
Altura de cabeza (Addendum) hc hc = m * 1 0,13 0,13
Altura de pie (Dedendum) hp hp = 1,25 m 0,16 0,16
Altura de diente (profundidad) hz hz = hc + hp hz = 2,25 m 0,28 0,28
Anchura de diente b b = k m 1,25 1,25
Distancia entre centros c c = (dc + dp)/2 m ((z1 + z2)/2) 2,75 2,75
Factor k k 8 o 10 9 o 10 10,00 10,00
Espesor del diente e e =(Pi * m) /2 e = p/2 0,20 0,20
Radio de circunferencia de base o pie rb rb = 1,25 x m 0,16 0,16
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Aceros Recomendados
Acero Sy (Psi) Sut (Psi) HB dureza
1050 HR 49000 90000 111
1020 HR 30000 50000 104
1018 HR 32000 58000 106
1015 HR 27000 50000 101
Lim de Fluencia (Sy) Psi 49000
Res la tension (Sut) 90000
HB Dureza 111
Factor de Lewis Y
12 0,245
13 0,261
14 0,277
15 0,29
16 0,296
17 0,303
18 0,309
19 0,314
20 0,322
21 0,328
22 0,331
24 0,337
26 0,346
28 0,353
30 0,359
34 0,371
38 0,384
Lewis Y (Tablas AGME) 0,331
DISEO
Potencia de Entrada en el Sistema HP 0,4513 Hp
Velocidad en la lnea de paso V v =( pi*dp*n)/12 20,52 fpm
Carga Transmitida wt wt=33000HP/V 725,75 lb
Factor de Velocidad kv kv=1200/(1200+v) 0,983
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Esfuerzo =Sy/n 12250,00 Psi
Ancho de Cara F F=(wt*P)/(kv**y) 1,46 pulg
Verificacin de la condicin
1,178097245 1,456377662 1,963495408
VERIFICACIN A FATIGA
Factor de acabado superficial ka 0,76 Se'=0,5Sut 45000 Psi
Factor de Tamao kb 1 Se=ka.kb.kc.kd.ke.kf.Se'
40800,942
Psi
Factor de Confiabilidad kc 0,897
Factor de Temperatura kd 1
Factor de Concentracin de Esfuerzos
ke 1
Factor de Esfuerzos diversos kf 1,33
pFp 53
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FACTOR AGMA
Factor de Seguridad G nG nG=Se/ 3,331
Factor de Sobrecarga ko 1
Factor de Distribucin de Carga km 1,3
Factor de Seguridad n n=nG/(ko*km) 2,562068571 Resiste a Fatiga
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DURABILIDAD DE LA SUPERFICIE
Factor Dinmico Cp Aceros 2300
Factor de Configuracin Geomtrica I I=(cos.sen)/2*mg/(mg+1) 0,093139145
Relacin de Transmisin mg
mg=Nc/Np 1
Factor de Velocidad Cv Cv=kv 0,98318868
Tension de Contacto H =-Cp*(wt/(CvF.dp.I))^0,5 -102313,376
FATIGA SUPERFICIAL
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Factor de Vida CL 1,5
Factor de Confiabilidad CR 0,8
Factor de Dureza CH 1
Factor de Temperatura CT 1
Sc Sc Sc=(0,4HB-10) 34400
SH SH SH=(CL.CH)/(CT.CR)Sc 64500
TENSION PERMISIBLE
Tension permisible wtp
wtp=(SH^2.Cv.F.dp.I)/Cp^2
288,4294335
Coeficiente de Seguridad nG
nG nG=wtp/wt 2,5
Coeficiente de Seguridad n
n n=nG/(ko.km) 1,9 Resiste a fatiga Superficial
DETERMINACIN DE LAS FUERZAS Y MOMENTOS PRESENTES EN EL
EJE MOTRIZ
Para el clculo de las fuerzas en el rodillo (eje) motriz, se debe tomar en cuenta el
torque necesario para pelar los frijoles, adems de las fuerzas que son generadas por
cada uno de sus elementos, esfuerzo unitario de compresin y esfuerzo unitario de
corte.
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Anlisis en el programa MD Solid
PLANO XY
RAy RBy
qT = 213,4 Kgf/m
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PLANO XZ
Anlisis en el programa MDSolid
RAy RBy
qT = 118,55 Kgf/m
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Los resultados obtenidos son:
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Revisando los resultados tenemos que el momento resultante mximo se halla en el punto C; sin
embargo se realiza el anlisis en el punto B, ya que en ese punto existe el cambio de seccin.
Diseo esttico.
Si tomamos un material, que podramos conseguir fcilmente y de bajo costo en el mercado y
adecuado para la construccin de nuestro eje:
Acero AISI 1018 laminado en caliente
Propiedades:
El eje est sometido a flexin y torsin.
Coeficiente de seguridad = 3
Segn la norma ASTM se calcula el dimetro:
Tomamos un
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Diseo Dinmico.
Utilizando el criterio de Von Mises para esfuerzos combinados en B
( ) ( )
( ) ( )
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Para el lmite de fatiga tenemos:
Donde Se = 0.5 Sut
Sut = 621 Mpa
Partes que conforman el Rodillo
Alma del rodillo: Este es el eje en donde se soldarn las tapas laterales, estas a
su vez sern soldadas, al cilindro hueco
Tapas Laterales: Estas estn soldadas en el dimetro interior al alma del rodillo,
y en el dimetro externo al cilindro hueco.
Cilindro Hueco: Este es en el que est el recubrimiento de caucho.
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DISEO DEL EJE O ALMA DEL RODILLO 1
Se tomar en cuenta tanto las cargas por los elementos de transmisin, pesos de los
elementos y adems el torque generado. A continuacin se detalla en una tabla los
clculos obtenidos:
Plano XY
Ry2 84,94 lbf
Ry1 19,32 lbf
Para Diagrama de Corte
x 0 15 25 31,5 38 pulg
V 19,32 -147,78 97,84 84,94 0 lbf
Para Diagrama de Momentos
x 0 15 25 31,5 38 pulg
Mf 0 289,8 -1188 -552,04 0 lbf.pulg
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Plano ZX
Rz2 421,4 lbf
Rz1 191,49 lbf
Para Diagrama de Corte
x 0 15 25 31,5 38 pulg
V -191,49 -260,58 421,4 421,4 0 lbf
Diagrama de Momentos
x 0 15 25 31,5 38 pulg
Mf 0 -2872,4 -
5478 -2739,1 0 lbf.pulg
Momentos Resultates
-1400
-1200
-1000
-800
-600
-400
-200
0
200
400
0 15 25 31.5 38
Mo
me
nto
Fle
cto
r [lb
f.p
ulg
]
Distancia Eje X [pulg]
Diagrama Momentos Flector
-6000
-5000
-4000
-3000
-2000
-1000
0
0 15 25 31.5 38
Mo
me
nto
Fle
cto
r [lb
f.p
ulg
]
Distancia Eje X [pulg]
Diagrama Momentos Flector
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Momanto en Plano XY 1188 lbf.pulg
Momanto en Plano ZX 5478,2 lbf.pulg
Momento Mximo Resultante 5478,2 lbf.pulg
Calculo del Dimetro del Eje 2
Velocidad w 28,5 rpm 2,9845 rad/s
Potencia P 0,45125 HP 34,313 kgf.m/s
Momento Max Mmax 5478,2 lbf.pulg 980,35 kgf.cm
Torque T = P/w 11,497 kgf.m 0,115 kfg.cm
Coe. Seguridad n 2
Dimetro Eje 1 2,12 cm 0,083 pulg
SELECCIN DEL DIMETRO DEL EJE
Dimetro Eje 1 3 cm 0,118 pulg
DETERMINACIN DE LAS FUERZAS Y MOMENTOS PRESENTES EN EL
RODILLO 2.
Para el rodillo 2, tendremos solamente el engranaje conducido, para esto ser realiz el clculo
con el siguiente esquema de fuerzas:
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Para el clculo del sistema en los apoyos, se utiliza 0 oM y 0 yF
Plano XY
][97,222
9,1282,250
0
][75,40
15*5,8*9,122*82,250
0
1
21
2
2
lbfRy
RyRy
F
lbfRy
Ry
M
y
o
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Plano ZX
][05,591
98,681
0
][93,90
15*2*98,681
0
1
21
2
2
lbfRy
RzRz
F
lbfRz
Rz
M
z
o
DISEO DEL EJE O ALMA DEL RODILLO 2
Se tomar en cuenta tanto las cargas por los elementos de transmisin, pesos de los
elementos y adems el torque generado. A continuacin se detalla en una tabla los
clculos obtenidos:
Plano XY
Ry2 40,75 lbf
Ry1 222,97 lbf
Para Diagrama de Corte
x 0 2 8,5 15 pulg
V 222,97 -27,85 -40,75 0 lbf
Para Diagrama de Momentos
x 0 2 8,5 15 pulg
Mf 0 445,94 264,915 0 lbf.pulg
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Plano ZX
Rz2 90,93 lbf
Rz1 591,05 lbf
Para Diagrama de Corte
x 0 2 8,5 15 pulg
V 591,05 -90,93 -90,93 0 lbf
Diagrama de Momentos
x 0 2 8,5 15 pulg
Mf 0 1182,1 591,05 0 lbf.pulg
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
0 2 8.5 15
Mo
me
nto
Fle
cto
r [lb
f.p
ulg
]
Distancia Eje X [pulg]
Diagrama Momentos Flector
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Momentos Resultates
Momanto en Plano XY 445,94 lbf.pulg
Momanto en Plano ZX 1182,1 lbf.pulg
Momento Mximo Resultante 1182,1 lbf.pulg
Calculo del Dimetro del Eje 3
Velocidad w 28,5 rpm 2,98451 rad/s
Potencia P 0,475 HP 36,119 kgf.m/s
Momento Max Mmax 1182,1 lbf.pulg 211,543 kgf.cm
Torque T = P/w 12,102 kgf.m 0,12102 kfg.cm
Coe. Seguridad n 2
Dimetro Eje 1 1,27 cm 0,05 pulg
SELECCIN DEL DIMETRO DEL EJE
Dimetro Eje 1 3 cm 0,1181 pulg
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
0 2 8.5 15
Mo
me
nto
Fle
cto
r [lb
f.p
ulg
]
Distancia Eje X [pulg]
Diagrama Momentos Flector
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DETERMINACIN DE LAS FUERZAS Y MOMENTOS PRESENTES EN EL
EJE INTERMEDIO.
En el eje intermedio existen una polea mayor y una menor que transmiten potencias del
95% del la potencia nominal del motor. A continuacin se realiza el esquema y los
clculos:
Para el clculo del sistema en los apoyos, se utiliza 0 oM y 0 yF
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Plano XY
][686,8
10,147359,81
0
][824,53
20*15*10,14715*310*59,81
0
1
21
2
2
lbfRy
RyRy
F
lbfRy
Ry
M
y
o
Plano ZX
][43,20
09,6901,19
0
][65,36
15*09,6925*10*01,12
0
1
21
2
2
lbfRy
RzRz
F
lbfRz
Rz
M
z
o
DISEO DEL EJE INTERMEDIO
Se tomar en cuenta tanto las cargas por los elementos de transmisin, pesos de los
elementos y adems el torque generado. A continuacin se detalla en una tabla los
clculos obtenidos:
Plano XY
Ry2 53,824 lbf
Ry1 8,686 lbf
Para Diagrama de Corte
x 0 10 15 25 pulg
V -8,686 -90,276 53,824 0 lbf
Para Diagrama de Momentos
x 0 10 15 25 pulg
Mf 0 -86,86 -538,2 0 lbf.pulg
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Plano ZX
Rz2 36,65 lbf
Rz1 20,43 lbf
Para Diagrama de Corte
x 0 10 15 25 pulg
V -20,43 -32,44 36,65 0 lbf
Diagrama de Momentos
x 0 10 15 25 pulg
Mf 0 -204,3 -366,5 0 lbf.pulg
-600
-500
-400
-300
-200
-100
0
1 2 3 4
Mo
me
nto
Fle
cto
r [lb
f.p
ulg
]
Distancia Eje X [pulg]
Diagrama Momentos Flector
-400
-350
-300
-250
-200
-150
-100
-50
0
0 10 15 25
Mo
me
nto
Fle
cto
r [lb
f.p
ulg
]
Distancia Eje X [pulg]
Diagrama Momentos Flector
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Momentos Resultates
Momanto en Plano XY 538,24 lbf.pulg
Momanto en Plano ZX 366,5 lbf.pulg
Momento Mximo Resultante 538,24 lbf.pulg
322
22
3
3
2
3
2
32
16
1616
TMSy
nd
TPn
SsySy
TMdn
Ssy
d
T
d
MMAX
Calculo del Dimetro del Eje 1
Velocidad w 150 rpm 15,708 rad/s
Potencia P 0,475 HP 36,119 kgf.m/s
Momento Max Mmax 538,24 lbf.pulg 96,321 kgf.cm
Torque T = P/w 2,2994 kgf.m 0,023 kfg.cm
Coe. Seguridad n 2
Dimetro Eje 1 0,98 cm 0,0384 pulg
SELECCIN DEL DIMETRO DEL EJE
Dimetro Eje 1 2 cm 0,0787 pulg
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DISEO DEL PROCESO
DIAGRAMA DE FLUJO GENERAL
DESCRIPCIN DE PROCESOS
Para cada operacin se tomar en cuenta el cumplimiento de las normativa ASME
vigente, para las actividades de transporte, almacenamiento, operacin y distribucin
del producto terminado, de manera que los procesos que son llevados a cabo estn
dentro de los parmetros tcnicos tanto de trabajo como tambin los indicadores y
parmetros de seguridad que nos ayudarn al cuidado de la salud de los trabajadores y al
ambiente, garantizando adems, la eficiencia y productividad de la planta.
Disear
Dimensionar
Mecanizar
Cortar y Soldar
Trazar, Cortar, Taladrar y Remachar
Ensamblar
Almacenar
Transportar
Ejes y Engranajes
Tolva carga y descarga,
carcaza
Soporte
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Para aquello utilizaremos la Simbologa ASME para el entendimiento indicado en cada
proceso descritas a continuacin:
DIAGRAMA DE PROCESOS GENERAL
Disear
Dimensionar
Llevar material al rea de mecanizado
Mecanizar engranajes y ejes
Ensamblar caucho a ejes (rodillos)
Almacenar previamente de engranajes y rodillos
Llevar material, tubos cuadrados al rea de soldadura
Cortar tubos cuadrados
Soldar tubos cuadrados para soporte
Almacenar previamente de soporte
Llevar material told al rea de doblado y corte
Trazar esquema para tolva y carcasa
Cortar esquemas tolva carga y descarga, y carcasa
SIMBOLOGA ASME
Operacin Inspeccin
Transporte Almacenamiento
Demora Inspeccin y Operacin
Almacenamiento Previo
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Taladrar carcasa y tolva carga y descarga
Remachar tolva carga y descarga, y carcasa
Almacenar previamente de carcasa y tolva
Recibir accesorios (pernos, arandelas, resortes, chumaceras), piezas compradas
(manivela, polea)
Almacenar previamente los accesorios y piezas compradas
Llevar piezas almacenadas previamente al rea de ensamblaje
Ensamblar las partes y piezas de la mquina peladora
Inspeccin General
Embalar la mquina
Almacenar
Demora en el estibo de mquinas empacadas
Transporte a sitios de venta
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DIAGRAMA DE PROCESOS, MTODOS Y TIEMPOS POR ELEMENTO DE
MQUINA
Nombre del Proceso Soporte Estructura Metlica Cdigo PEL01
Propietario del Proceso DS (Design System), Alexis Sola
N Smbolo Procedimiento Tiempo
[s]
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Cortar tubos cuadrados horizontales segn medidas (Ver Planos)
Verificar medidas, dentro de tolerancias establecidas
Cortar tubos cuadrados verticales segn medidas (Ver Planos)
Verificar medidas, dentro de tolerancias establecidas
Soldar partes cortadas (Por arco elctrico)
Demorar, por enfriamiento de partes soldadas
Sacar la escoria
Pintar soporte
Almacenar previamente soporte Estructural
600
200
550
200
900
300
150
400
300
Indicadores
Personal utilizado: 3 personas
Tiempo proceso: 3600 s = 60 min = 1 h
Desecho: Escoria, Retazo de Tubos
ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DE CHIMBORAZO
FACULTAD DE MECNICA
ESCUELA DE INGENIERA MECNICA
Equipo y Herramientas Utilizadas: Cortadora de Tubos, Soldadora de Arco Elctrico,
Punzn, Compresor, Pistola para pintado.
Material Utilizado: Tubo Cuadrado de (20 x 20 mm) x 6m
Consumos Adicionales: Electrodos 6011
Parmetros de seguridad
Es necesario la utilizacin de materiales de proteccin como:
Calzado de seguridad
Guantes de cuero
Cinturn antilumbago
Protector auditivo (orejeras tapones)
Mscara para soldadura
Tal como lo estipula el Reglamento de Seguridad e Higiene Industrial del IESS en el
Art. 87
Nombre del Proceso Tolva de Descarga - Carcasa Cdigo PEL02
Propietario del Proceso DS (Design System), Alexis Sola
ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DE CHIMBORAZO
FACULTAD DE MECNICA
ESCUELA DE INGENIERA MECNICA
N Smbolo Procedimiento Tiempo
[s]
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Adquirir material para tolva de descarga (told 1mm)
Trazar dibujo en tolva de descarga teniendo en cuenta la mejor
disposicin, para menor desperdicio, tanto soporte, descarga,
sujeciones laterales, separador y carcasa propiamente dicha
Inspeccionar Medidas antes del corte
Cortar trazos con cortadora de told
Punzonar los sitios en donde van a ir los agujeros
Taladrar agujeros segn dimetro
Doblar pestaas de elementos de tolva de descarga
Remachar uniones
Almacenar previamente
300
1800
500
1800
600
300
300
300
300
Indicadores
Personal utilizado: 2 personas
Tiempo proceso: 6200 s = 103,33 min = 1,72 h
Desecho: Retazo de Told
Equipo y Herramientas Utilizadas: Tijera para told, Punzn, Taladro Manual,
Dobladora.
Material Utilizado: Planchas de Told de 1mm de espesor de 2,44 x 1,22
Consumos Adicionales: Ninguno
Parmetros de seguridad
Es necesario la utilizacin de materiales de proteccin como:
Guantes de cuero
Calzado de seguridad
Cinturn antilumbago
Protector auditivo (orejeras tapones)
Tal como lo estipula el Reglamento de Seguridad e Higiene Industrial del IESS en el
Art. 87
ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DE CHIMBORAZO
FACULTAD DE MECNICA
ESCUELA DE INGENIERA MECNICA
Nombre del Proceso Placa Soporte - Carcasa Cdigo PEL03
Propietario del Proceso DS (Design System), Alexis Sola
N Smbolo Procedimiento Tiempo
[s]
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Adquirir material para placa soporte - carcasa (Platina 6mm)
Trazar dibujo en placa soporte teniendo en cuenta la mejor
disposicin.
Inspeccionar Medidas antes del corte
Cortar trazos con cortadora de cortadora va y ven
Punzonar los sitios en donde van a ir los agujeros
Taladrar agujeros segn dimetro
Soldar Pestaas de placa soporte - carcasa
Trazar, Cortar y Doblar un tubo y soldar en placa soporte
izquierda
Almacenar previamente
300
2400
400
2400
600
400
400
500
300
Indicadores
Personal utilizado: 2 personas
Tiempo proceso: 8300 s = 138,33 min = 2,30 h
Desecho: Retazo de Platina
Equipo y Herramientas Utilizadas: Cortadora va y ven, Punzn, Taladro Manual,
Soldadora Arco Elctrico.
ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DE CHIMBORAZO
FACULTAD DE MECNICA
ESCUELA DE INGENIERA MECNICA
Material Utilizado: Platina 6x60mm x 6 m
Consumos Adicionales: Ninguno
Parmetros de seguridad
Es necesario la utilizacin de materiales de proteccin como:
Calzado de seguridad
Guantes de cuero
Cinturn antilumbago
Protector auditivo (orejeras tapones)
Tal como lo estipula el Reglamento de Seguridad e Higiene Industrial del IESS en el
Art. 87
Nombre del Proceso Ejes Cdigo PEL04
Propietario del Proceso DS (Design System), Alexis Sola
ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DE CHIMBORAZO
FACULTAD DE MECNICA
ESCUELA DE INGENIERA MECNICA
N Smbolo Procedimiento Tiempo
[s]
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Adquirir material para ejes, se recomiendo AISI 1018, de
dimetro 3pulg.
Cortar con cortadora elctrica vaivn, longitudes de ejes
Trasladar al torno
Montar en el torno, con porta herramientas
Ajustar parmetros de corte
Mecanizar eje con medidas establecidas en el plano, con cuchilla
HSS
Trasladar a limadora
Montar en la Limadora
Ajustar parmetros de corte
Mecanizar parte de seccin cuadrada del eje, segn medidas
Mecanizar chavetero
Inspeccionar medidas
Almacenar previamente
300
600
200
200
100
2700
200
200
100
200
600
500
300
Indicadores
Personal utilizado: 1 personas
Tiempo proceso: 8000 s = 133,33 min = 2,22 h
Desecho: Viruta
Equipo y Herramientas Utilizadas: Torno, Limadora, Cortadora vaivn, Cuchillas
HSS.
Material Utilizado: Eje de 3pulg AISI 1018 x 6m
Consumos Adicionales: Afila Cuchillas esmeril
Parmetros de seguridad
Es necesario la utilizacin de materiales de proteccin como:
Calzado de seguridad
Cinturn antilumbago
Protector auditivo (orejeras tapones)
Tal como lo estipula el Reglamento de Seguridad e Higiene Industrial del IESS en el
Art. 87
ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DE CHIMBORAZO
FACULTAD DE MECNICA
ESCUELA DE INGENIERA MECNICA
Nombre del Proceso Rueda Dentada Conductora Cdigo PEL05
Propietario del Proceso DS (Design System), Alexis Sola
N Smbolo Procedimiento Tiempo
[s]
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Adquirir material para engranajes, se recomiendo AISI 4340, de
dimetro 5pulg.
Cortar Longitud de engranaje
Trasladar al torno
Montar en el torno, con porta herramientas
Ajustar parmetros de corte
Mecanizar engranaje con medidas establecidas en el plano, con
cuchilla HSS, refrentado, cilindrado interior, chavetero
Trasladar a fresadora
Montar en la fresadora
Ajustar parmetros de corte
Mecanizar engranaje, con nmero de dientes establecido en plano
de construccin.
Inspeccionar medidas
Almacenar previamente
300
600
200
200
100
1500
200
200
100
1800
300
300
ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DE CHIMBORAZO
FACULTAD DE MECNICA
ESCUELA DE INGENIERA MECNICA
Indicadores
Personal utilizado: 1 personas
Tiempo proceso: 5800 s = 96,67 min = 1,61 h
Desecho: Viruta
Equipo y Herramientas Utilizadas: Cortador vaivn elctrico, torno, fresadora, fresas y
cuchillas HSS
Material Utilizado: Ejes 4340 de dimetro 5 pulg.
Consumos Adicionales: Esmeril afila cuchillas
Parmetros de seguridad
Es necesario la utilizacin de materiales de proteccin como:
Calzado de seguridad
Cinturn antilumbago
Protector auditivo (orejeras tapones)
Tal como lo estipula el Reglamento de Seguridad e Higiene Industrial del IESS en el
Art. 87
Nombre del Proceso Rueda Dentada Conducida Cdigo PEL06
Propietario del Proceso DS (Design System), Alexis Sola
ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DE CHIMBORAZO
FACULTAD DE MECNICA
ESCUELA DE INGENIERA MECNICA
N Smbolo Procedimiento Tiempo
[s]
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Adquirir material para engranajes, se recomiendo AISI 4340, de
dimetro 3pulg.
Cortar Longitud de engranaje
Trasladar al torno
Montar en el torno, con porta herramientas
Ajustar parmetros de corte
Mecanizar engranaje con medidas establecidas en el plano, con
cuchilla HSS, refrentado, cilindrado interior, chavetero
Trasladar a fresadora
Montar en la fresadora
Ajustar parmetros de corte
Mecanizar engranaje, con nmero de dientes establecido en plano
de construccin.
Inspeccionar medidas
Almacenar previamente
300
600
200
200
100
1500
200
200
100
1500
300
300
Indicadores
Personal utilizado: 1 personas
Tiempo proceso: 5500 s = 91,67 min = 1,53 h
Desecho: Viruta
Equipo y Herramientas Utilizadas: Cortador vaivn elctrico, torno, fresadora, fresas y
cuchillas HSS
Material Utilizado: Ejes 4340 de dimetro 3 pulg.
Consumos Adicionales: Esmeril afila cuchillas
Parmetros de seguridad
Es necesario la utilizacin de materiales de proteccin como:
Calzado de seguridad
Cinturn antilumbago
Protector auditivo (orejeras tapones)
Tal como lo estipula el Reglamento de Seguridad e Higiene Industrial del IESS en el
Art. 87
ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DE CHIMBORAZO
FACULTAD DE MECNICA
ESCUELA DE INGENIERA MECNICA
Nombre del Proceso Placa de Sujecin de Ejes Cdigo PEL07
Propietario del Proceso DS (Design System), Alexis Sola
N Smbolo Procedimiento Tiempo
[s]
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Adquirir material para placa sujecin de ejes (Platina)
Trazar dibujo de placa de sujecin teniendo en cuenta la mejor
disposicin.
Inspeccionar Medidas antes del corte
Cortar trazos con cortadora de va y ven
Punzonar los sitios en donde van a ir los agujeros
Taladrar agujeros segn dimetro
Soldar pestaas de elementos de placa sujecin
Trazar, Cortar, Doblar tubos de sujecin
Almacenar previamente
300
1200
400
1500
500
200
200
600
300
ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DE CHIMBORAZO
FACULTAD DE MECNICA
ESCUELA DE INGENIERA MECNICA
Indicadores
Personal utilizado: 2 personas
Tiempo proceso: 5200 s = 86,67 min = 1,44 h
Desecho: Retazo de Platinas
Equipo y Herramientas Utilizadas: Cierra, Taladro Manual, Dobladora.
Material Utilizado: Platina 6x50mm x 6 m
Consumos Adicionales: Ninguno
Parmetros de seguridad
Es necesario la utilizacin de materiales de proteccin como:
Guantes de cuero
Calzado de seguridad
Cinturn antilumbago
Protector auditivo (orejeras tapones)
Tal como lo estipula el Reglamento de Seguridad e Higiene Industrial del IESS en el
Art. 87
Nombre del Proceso Carcasa Cdigo PEL08
Propietario del Proceso DS (Design System), Alexis Sola
ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DE CHIMBORAZO
FACULTAD DE MECNICA
ESCUELA DE INGENIERA MECNICA
N Smbolo Procedimiento Tiempo
[s]
1
2
3
4
5
6
7
8
Adquirir material para carcasa (told 1mm)
Trazar dibujo de carcasa teniendo en cuenta la mejor disposicin,
para menor desperdicio, tanto soporte, descarga, sujeciones
laterales, separador y carcasa propiamente dicha.
Inspeccionar Medidas antes del corte
Cortar trazos con cortadora de told
Punzonar los sitios en donde van a ir los agujeros
Taladrar agujeros segn dimetro
Doblar pestaas de carcaza
Almacenar previamente
300
1500
400
1600
500
200
200
200
Indicadores
Personal utilizado: 2 personas
Tiempo proceso: 4900 s = 81,66 min = 1,36 h
Desecho: Retazo de Told
Equipo y Herramientas Utilizadas: Tijera para told, Punzn, Taladro Manual,
Dobladora.
Material Utilizado: Planchas de Told de 1mm de espesor de 2,44 x 1,22
Consumos Adicionales: Ninguno
Parmetros de seguridad
Es necesario la utilizacin de materiales de proteccin como:
Calzado de seguridad
Guantes de cuero
Cinturn antilumbago
Protector auditivo (orejeras tapones)
Tal como lo estipula el Reglamento de Seguridad e Higiene Industrial del IESS en el
Art. 87
ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DE CHIMBORAZO
FACULTAD DE MECNICA
ESCUELA DE INGENIERA MECNICA
Nombre del Proceso Tolva de Carga Cdigo PEL09
Propietario del Proceso DS (Design System), Alexis Sola
N Smbolo Procedimiento Tiempo
[s]
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Adquirir material para tolva de carga (told 1mm)
Trazar dibujo en tolva teniendo en cuenta la mejor disposicin,
para menor desperdicio, tanto soporte, descarga, sujeciones
laterales y separador
Inspeccionar Medidas antes del corte
Cortar trazos con cortadora de told
Punzonar los sitios en donde van a ir los agujeros
Taladrar agujeros segn dimetro
Doblar pestaas de elementos de tolva de carga
Remachar uniones
Almacenar previamente
300
1700
400
1600
500
250
250
250
250
Indicadores
Personal utilizado: 2 personas
Tiempo proceso: 5500 s = 91,66 min = 1,53 h
Desecho: Retazo de Told
ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DE CHIMBORAZO
FACULTAD DE MECNICA
ESCUELA DE INGENIERA MECNICA
Equipo y Herramientas Utilizadas: Tijera para told, Punzn, Taladro Manual,
Dobladora.
Material Utilizado: Planchas de Told de 1mm de espesor de 2,44 x 1,22
Consumos Adicionales: Ninguno
Parmetros de seguridad
Es necesario la utilizacin de materiales de proteccin como:
Guantes de cuero
Calzado de seguridad
Cinturn antilumbago
Protector auditivo (orejeras tapones)
Tal como lo estipula el Reglamento de Seguridad e Higiene Industrial del IESS en el
Art. 87
ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DE CHIMBORAZO
FACULTAD DE MECNICA
ESCUELA DE INGENIERA MECNICA
ANLISIS DE TIEMPO Y MOVIMIENTOS (RESUMEN)
La fabricacin de la mquina manual Peladora de Chochos comprende, le dividimos en
tres secciones de tiempos.
La adquisicin de la materia prima se har con anticipacin de manera que siempre
haya elementos en stock para construir sin dificultad nuestra mquina.
El Diseo de la mquina se lo hace una sola vez, ya que el proceso se estandariza.
En lo concerniente a los dems procesos de produccin, se muestra la tabla y
grficos siguientes:
N Cdigo Nombre del Proceso Tiempo
(min)
1 PEL01 Construccin Soporte Estructura Metlica
60
2 PEL02 Construccin Tolva de Descarga -
Carcasa
103,33
3 PEL03 Construccin Placa Soporte - Carcasa 138,33
4 PEL04 Construccin Ejes 133,33
5 PEL05 Construccin Rueda Dentada Conductora 96,67
6 PEL06 Construccin Rueda Dentada Conducida 91,67
7 PEL07 Construccin Polea - Manivela 225
7.1 PEL07.1 Preparacin para la fundicin 60
7.2 PEL07.2 Fundicin 165
8 PEL08 Construccin Placa de Sujecin de Ejes 86,67
9 PEL09 Construccin Carcasa 81,67
10 PEL10 Construccin Tolva de Carga 91,67
11 PEL11 Ensamblaje y Control de Calidad 76,67
ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DE CHIMBORAZO
FACULTAD DE MECNICA
ESCUELA DE INGENIERA MECNICA
60
103.33
138.33 133.33
96.67 91.67
60
165
86.67 81.67 91.67
76.67
TIEMP VS PROCESO
5%
9%
12%
11% 8%
8% 5%
14%
7%
7% 8% 6%
TIEMPO % VS PROCESO Construccin Soporte Estructura Metlica Construccin Tolva de Descarga -CarcasaConstruccin Placa Soporte -CarcasaConstruccin Ejes
Construccin Rueda DentadaConductoraConstruccin Rueda DentadaConducidaPreparacin para la fundicin
Fundicin
Construccin Placa de Sujecin deEjesConstruccin Carcasa
Construccin Tolva de Carga
Ensamblaje Y Control de Calidad
ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DE CHIMBORAZO
FACULTAD DE MECNICA
ESCUELA DE INGENIERA MECNICA
DISTRIBUCIN DEL MATERIAL
Nombre del Proceso Soporte Estructura Metlica Cdigo PEL01
Propietario del Proceso DS (Design System), Alexis Sola
Se realiz la distribucin para obtener la menor prdida posible de material, por cuanto,
se describir a continuacin la longitud que se necesitar del tubo cuadrado para cada
soporte y por las 80 unidades producidas al mes.
Longitud por soporte Nmero de tubos por 80
1,85 m 25
Nombre del Proceso Tolva de Descarga - Carcasa Cdigo PEL02
Propietario del Proceso DS (Design System), Alexis Sola
Se realiz la distribucin para obtener la menor prdida posible de material, por cuanto,
se describir a continuacin el rea de cada pieza de la tolva de descarga y el nmero de
planchas que se necesitar para producir las 80 unidades.
Nombre de la
pieza
rea
rea de la Plancha
Nmero de
Planchas por 80
unidades
producidas
Descarga 185,8 x 152,7 mm
20768cm2
3,65
Soporte 384 x 203 mm
Sujecin Lateral 100 x 120 mm
Separador 150 x 95 mm
Total 1325,74 cm2
ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DE CHIMBORAZO
FACULTAD DE MECNICA
ESCUELA DE INGENIERA MECNICA
Nombre del Proceso Placa Soporte - Carcasa Cdigo PEL03
Propietario del Proceso DS (Design System), Alexis Sola
Se realiz la distribucin para obtener la menor prdida posible de material, por cuanto,
se describir a continuacin la longitud que se necesitar de platina para cada placa
soporte y por las 80 unidades producidas al mes.
Longitud por placa soporte Nmero de platinas por 80
0,85 m 12
Nombre del Proceso Ejes Cdigo PEL04
Propietario del Proceso DS (Design System), Alexis Sola
Se realiz la distribucin para obtener la menor prdida posible de material, por cuanto,
se describir a continuacin la longitud que se necesitar de eje macizo para cada rodillo
y por las 80 unidades producidas al mes.
Longitud por rodillo Nmero de ejes por 80
0,34 m 4,45
Nombre del Proceso Rueda Dentada Conductora Cdigo PEL05
Propietario del Proceso DS (Design System), Alexis Sola
Se realiz la distribucin para obtener la menor prdida posible de material, por cuanto,
se describir a continuacin la longitud que se necesitar de eje macizo para cada rueda
dentada conductora y por las 80 unidades producidas al mes.
Longitud por rueda dentada Nmero de ejes por 80
0,017m 0,14
Nombre del Proceso Rueda Dentada Conducida Cdigo PEL06
Propietario del Proceso DS (Design System), Alexis Sola
Se realiz la distribucin para obtener la menor prdida posible de material, por cuanto,
se describir a continuacin la longitud que se necesitar de eje macizo para cada rueda
dentada conductora y por las 80 unidades producidas al mes.
Longitud por rueda dentada Nmero de ejes por 80
0,017m 0,14
ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DE CHIMBORAZO
FACULTAD DE MECNICA
ESCUELA DE INGENIERA MECNICA
Nombre del Proceso Placa de Sujecin de Ejes Cdigo PEL07
Propietario del Proceso DS (Design System), Alexis Sola
Se realiz la distribucin para obtener la menor prdida posible de material, por cuanto,
se describir a continuacin la longitud que se necesitar de platina para cada placa de
sujecin de ejes y por las 80 unidades producidas al mes.
Longitud por placa sujecin ejes Nmero de platinas por 80
0,2 m 2,7
Nombre del Proceso Carcasa Cdigo PEL08
Propietario del Proceso DS (Design System), Alexis Sola
Se realiz la distribucin para obtener la menor prdida posible de material, por cuanto,
se describir a continuacin el rea de cada pieza de carcasa y el nmero de planchas
que se necesitar para producir las 80 unidades.
Nombre de la
pieza
rea
rea de la Plancha
Nmero de
Planchas por 80
unidades
producidas
Carcasa 730 x 615 mm 20768cm2
13,35
Total 4489,5 cm2
Nombre del Proceso Tolva de Carga Cdigo PEL09
Propietario del Proceso DS (Design System), Alexis Sola
Se realiz la distribucin para obtener la menor prdida posible de material, por cuanto,
se describir a continuacin el rea de cada pieza de tolva de carga y el nmero de
planchas que se necesitar para producir las 80 unidades.
ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DE CHIMBORAZO
FACULTAD DE MECNICA
ESCUELA DE INGENIERA MECNICA
Nombre de la
pieza
rea
rea de la Plancha
Nmero de
Planchas por 80
unidades
producidas
Tolva de Carga 585,6 x 535,6 mm 20768cm2
8,9
Total 3136,5 cm2
ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DE CHIMBORAZO
FACULTAD DE MECNICA
ESCUELA DE INGENIERA MECNICA
ANLISIS DE COSTOS
Para cuantificar los costos es necesario, hacer una descripcin de los rubro s tomados en
cuenta para la construccin e la mquina pelador a de chochos.
Costos de Materiales
Costos de Fabricacin
o Costos Mano de Obra
o Costos por Equipos
Costos de Diseo
COSTOS DE MATERIALES
Para determinar los costos de materiales, se dividirn a estos en dos grupos; el primer
grupo ser el de los materiales que requieren de transformacin para ser utilizados, estos
materiales de detallan a continuacin, adems se muestra, dimensiones (antes de set
utilizado), cantidad peso y costo total.
MATERIAL DIMENSIONES (mm) CANT. Costo Unitario
USD
COSTO TOTAL (USD)
_MECANISMO PELADOR
Placas de acero inoxidable 304 310x200; e=3 2 10,00 20,00
Tubo mecnico e=30; int=29x1600 1 10,00
Acero de transmisin UNSG 1018 (HR) 30x80 1 1,00
Rueda Dentada Recto z = 22, m=0,125 2 5,20 10,40
Rodamiento 6201 4 2,80 11,20
Rodamiento 6202 1 6,72 6,72
Perno Hexagonal, M10x50 1 0,17 0,17
Tornillos Reguladores, M8x40 4 0,56 2,24
Tuerca Hexagonal M10 1 0,22 0,22
Arandela Plana 10mm 1 0,06 0,06
Arandela de Presin, 10mm 1 0,06 0,06
Anillos de retencin internos DIN 472, 31x1,2 8 0,22 1,76
_TRANSMISIN
Banda Trapezoidal 3 5,60 16,80
Polea Ranurada 5 in 2 4,92 9,84
Polea Ranurada 26 in 2 16,85 33,70
ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DE CHIMBORAZO
FACULTAD DE MECNICA
ESCUELA DE INGENIERA MECNICA
Prisionero Allen M8x20 4 0,25 1,00
Perno Hexagonal M10x30 12 0,17 2,04
Tuerca Hexagonal M10 12 0,22 2,64
_ESTRUCTURA
Perfil en L laminado en caliente (ASTM 36) 20x20x650; e=3 1 5,00
Perfil en L laminado en caliente (ASTM 36) 30x30x6cm; e=3 2 6,00
Platina Lmainada en caliente ASTM 36 225x160; e=4 1 5,00
Chumaceras de 3/4 in 6 4,00 24,00
Perno Hexagonal, M8x16 4 0,17 0,68
Tuerca Hexagonal M8 4 0,22 0,88
Arandelas DIN 125; 8,4 4 0,06 0,24
Perno Hexagonal M10x20 4 0,17 0,68
Tuerca Hexagonal M10 4 0,22 0,88
Motor Elctrico Trifsico Jaula de Ardilla 220 V, 900rpm, 0.5HP 1 134,40 134,40
_TOLVA
(Acero Inoxidable 304; e = 1,5mm)
Tapa Lateral 260x260 2
Tapa Posterior 400x315 2
Apoyo Placa Soporte 35x140 2
Tapas para Limpieza 450x120 2
Bandeja Inferior 610x440 1
Plancha Utilizada 610x1220 1 280,00
TOTAL 587,61
ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DE CHIMBORAZO
FACULTAD DE MECNICA
ESCUELA DE INGENIERA MECNICA
COSTOS DE FABRICACIN
Para los costos de fabricacin, se toma en cuenta los precios por la utilizacin de la
mquina, as como; el precio por mano de obra empleada.
A continuacin se muestran los costos de mano de obra, y los costos por la utilizacin
de los equipos.
COSTO MANO DE OBRA Mano de Obra Tiempo
Apro. [h] Costos/hora Costo
Total
Seccn B
Soldador elctrico 8 2,04 16,32
Torno - Fresador 16 2,04 32,64
Seccin C
Ayudante Mecnico 25 1,93 48,25
Pintor 2 1,93 3,86
Vulcanizador 2 1,93 3,86
TOTAL 104,93
COSTOS POR EQUIPOS Equipo Tiempo
Apro. [h] Costos/hora Costo
Total
Torno 6 5,00 30
Fresadora 9 5,00 45
Esmeriladora 0,5 2,00 1
Amoladora 0,3 2,00 0,6
Soldadora Elctrica
8 5,00 40
Equipo de Pintado 2 4,00 8
Remachado 0,4 0,20 0,08
Taladro Pedestal 0,3 1,00 0,3
TOTAL 124,98
ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DE CHIMBORAZO
FACULTAD DE MECNICA
ESCUELA DE INGENIERA MECNICA
Por lo tanto los costos de Fabricacin ser igual a:
USDCF
ObradeManoCostosnFabricaciCostos
91,22993,10498,124
COSTOS DE DISEO
Para determinar los costos de diseo, generalmente se utiliza el 20% de los costos de
construccin de la mquina
USDCMCFDiseoCostos 504,163)61,58791,229(*2,0)(*2,0
COSTOS POR IMPREVISTOS O INDIRECTOS
Para los imprevistos que se puedan generar durante la construccin, se adiciona un 10
30% del costo total de la mquina construida.
Una vez, obtenidos los valore por cada uno de los rubros a considerar, se obtienen los
costos totales por la fabricacin de la mquina.
][12,1079)504,163`61,58791,229(1,1)(1,1
1,1
1,0
usdCDCFCMC
CC
CCCCC
TOTAL
DIRECTOSTOTAL
DIRECTOSDIRECTOSINDIRECTOSDIRECTOSTOTAL
ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DE CHIMBORAZO
FACULTAD DE MECNICA
ESCUELA DE INGENIERA MECNICA
ANEXOS