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DISEÑO DE UN SISTEMA DE DOSIFICACIÓN DE PAPAS FRITAS BASADO EN PESO
Delina Murillo Torres
Centro de Estudio de Posgrado e Investigación
I
2024
Español
Español -
Bolivia
Código: DMI-29-24
Ubicación Física: M977d/DMI-29-24
Carrera: libro.carrera
Título: DISEÑO DE UN SISTEMA DE DOSIFICACIÓN DE PAPAS FRITAS BASADO EN PESO
Autor Institucional:
CAPITULO I .......................................................................................................................9 INTRODUCCIÓN ...............................................................................................................9 1.1. ANTECEDENTES ..............................................................................................10 1.2. SITUACIÓN PROBLEMÁTICA ..........................................................................11 1.2.1. Formulación del problema ..........................................................................11 1.3. JUSTIFICACIÓN ................................................................................................11 1.3.1. Justificación tecnológica .............................................................................11 1.3.2. Justificación económica .................................................................................12 1.3.3. Justificación social ......................................................................................12 1.4. METODOLOGÍA ................................................................................................12 1.4.1. Métodos. .....................................................................................................12 1.4.2. Técnicas e Instrumentos .............................................................................13 1.5. OBJETIVOS ......................................................................................................13 1.5.1. Objetivo general .........................................................................................13 1.5.2. Objetivos específicos ..................................................................................14 CAPÍTULO II ....................................................................................................................15 DESARROLLO ................................................................................................................15 2.1. MARCO CONTEXTUAL ............................................................................................15 2.1.1. Requerimientos y exigencias de producción en la ciudad de Sucre .......................15 2.2. MARCO CONCEPTUAL ...........................................................................................17 2.2.1. Papas fritas tipo chip ..............................................................................................17 2.2.2. Elaboración de papas fritas ....................................................................................17 2.2.3. Equipos de dosificación .........................................................................................18 2.2.3.1. Máquinas dosificadoras volumétricas ......................................................19 2.2.3.2. Máquinas dosificadoras gravimétricas: ....................................................20 2.2.3.3. Máquinas dosificadoras de tornillo sinfín: ................................................20 2.2.3.4. Máquinas dosificadoras por bombeo: ......................................................21 2.2.4. Arquitectura básica de una maquina dosificadora. ......................................22 2.2.5. Sistema de dosificación de la máquina .......................................................23 2.2.5.1. Sensor de peso .......................................................................................23 2.2.5.2. Válvula de dosificación ............................................................................24 2.2.5.3. Sistema de trasporte ...............................................................................25 vii 2.2.6. Sistema de control ......................................................................................27 2.2.7. Elementos mecánicos .................................................................................27 2.2.7.1. Estructura de la dosificadora ...................................................................27 2.2.7.2. Tolva .......................................................................................................27 2.2.8. Elementos electrónicos ...............................................................................28 2.3. CONSIDERACIONES DE DISEÑO ...................................................................28 2.3.1. ANÁLISIS DE LA INFORMACIÓN ..................................................................28 2.4. DETERMINACIÓN DE PARÁMETROS DE DISEÑO .........................................29 2.5. ELEMENTOS DE MÁQUINA .............................................................................30 2.5.1. Estructura de la maquina ............................................................................30 2.5.2. Diseño de tolvas .........................................................................................31 2.5.2.1. Tolva de carga o almacenamiento...........................................................31 2.5.2.2. Tolva de pesaje .......................................................................................32 2.5.3. Sistema de trasporte ...................................................................................32 2.5.3.1. Selección de banda trasportadora ...........................................................32 2.5.3.2. Rodillos de trasporte ...............................................................................33 2.5.3.3. Selección de motor DC ...........................................................................35 2.5.4. Sistema de pesado y dosificación ...............................................................36 2.5.4.1. Selección de celdas de carga..................................................................36 2.5.4.2. Selección de cilindros neumáticos...........................................................37 2.5.5. Dosificación ................................................................................................39 2.5.6. Alimentación y sistema de control ...............................................................42 2.5.6.1. Alimentación ...........................................................................................42 2.5.6.2. Tarjeta Arduino UNO R3 .........................................................................42 2.5.6.3. Diseño de interfaz con el usuario ............................................................43 3.4.6.4 Circuito electrónico ..................................................................................45 CAPÍTULO III ...................................................................................................................47 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ...................................................................47 3.1. CONCLUSIONES .....................................................................................................47 3.2. RECOMENDACIONES .............................................................................................47 BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................48 ANEXOS ..........................................................................................................................51 viii ÍNDICE DE TABLAS Y CUADROS Tabla 2-1: Datos de los envases de papas fritas Pat-Frit. ................................................16 Tabla 2-2: Tabla comparativa de tipos de dosificadora.....................................................29 Tabla 2-3: Propiedades del acero estructural ASTM A36 .................................................30 Tabla 2-4: Propiedades del acero inoxidable AISI 304 .....................................................31 Tabla 2-5: Especificaciones de la banda trasportadora ....................................................33 Tabla 2-6: Propiedades del aluminio 6063 .......................................................................34 Tabla 2-7: Especificaciones técnicas del Motorreductor A58SW-31ZY ............................36 Tabla 2-8: Tabla de especificaciones de electroválvula 3/2..............................................38 Tabla 2-9: Características de la fuente de alimentación ...................................................42 ÍNDICE DE FIGURAS Figura 2-1: Elaboración de papas fritas. ...........................................................................18 Figura 2-2: Maquina dosificadora volumétrica ..................................................................19 Figura 2-3: Maquina dosificadora gravimétrica .................................................................20 Figura 2-4: Maquina dosificadora de tornillo sin fin ..........................................................21 Figura 2-5: Maquina dosificadora por bombeo .................................................................22 Figura 2-6: Acople flexible robusto D30L35 .....................................................................35 Figura 2-7: Motorreductor A58SW-31ZY ..........................................................................36 Figura 2-8: Celda de carga de 20 kg de capacidad ..........................................................37 Figura 2-9: Cilindros neumáticos AMSA (Derecha:16075 Izquierda:16025) .....................38 Figura 2-10: Sistema en reposo .......................................................................................40 Figura 2-11: Transporte y pesado de producto ................................................................40 Figura 2-12: Despache de producto .................................................................................41 Figura 2-13: Placa Arduino UNO R3 con cable USB compatible ......................................43 Figura 2-14: Esquema de la interfaz con el usuario .........................................................44 Figura 2-15: Esquema de la interfaz con el usuario .........................................................46
El trabajo está enfocado en el diseño de un sistema de dosificación de papas fritas basado en el peso. El estudio partió de un análisis de los requisitos y especificaciones de la empresa Pat-Frit, una productora de papas fritas local, con respecto a su capacidad de producción y a las características de operaciones. Actualmente, la empresa carece de una máquina dosificadora, lo que resulta en la separación manual del producto. En vista de esta situación, se identifica una necesidad de implementar una máquina dosificadora para optimizar el proceso de producción y mejorar la eficiencia operativa. Para realizar este trabajo se tomaron en consideración datos recopilados de la empresa antes mencionada, con el fin de dar dimensiones al diseño y seleccionar los actuadores adecuados. El diseño fue realizado haciendo uso del software CAD AUTODESK INVENTOR tomando en cuenta materiales de fácil acceso en la ciudad de Sucre, con el objeto de dar factibilidad técnica y económica a la máquina. El sistema funciona de la siguiente manera: inicialmente, las papas fritas se almacenan en una tolva y son liberadas a través de un dámper que las dirige hacia una cinta transportadora que las moviliza hasta llegar a una tolva de pesaje. En esta etapa, la cantidad de papas fritas se controla mediante una celda de carga integrada con una interfaz de control, lo que permite ajustar con precisión la cantidad deseada para la dosificación; finalmente, una vez realizada la dosificación se abre una compuerta que libera el producto para su posterior envasado. Los resultados finales de un análisis de costos demostraron la viabilidad de implementación tanto técnica como económica en la ciudad de Sucre; ya que el costo final de fabricación es menor con respecto a las alternativas presentes en el medio local.