INGENINC INCUBADORA DE HUEVOS DE GALLINA IME Oscar Leonardo Torres Saucedo (Líder) IME Armin Armin Melendez Ruiz (Secretario) IMT José Antonio Islas Martínez (Tesorero) IME Alfonso Alfonso González Duarte IME Ángel adán Villegas Silva ASESOR: DR. FRANCISCO GERARDO PÉREZ GUTIÉRREZ PROFESOR: DR. BAUDEL LARA LARA
[1]
[2]
INTRODUCCIÓN • La incubadora artificial de huevos, es un artefacto cuya función es crear un ambiente propicio para un buen desarrollo embrionario de los pollos. • El prototipo ayudará a pequeñas empresas a producir una cantidad considerable de pollos para cumplir la alta demanda de huevo y de pollo en México, con un consumo de 22,31 kilogramos de huevo por habitante al año, (UNA, 2017) [3] y 32 kilogramos de pollo al año (FIRA, (FI RA, 2017) [4].
ETAPAS DE INCUBACIÓN TEMPERATURA/DÍAS 40
S U I S L E C S O D A R G
35
Precalentamiento
30 25 20
Desarrollo
15 10 5
Nacimiento
0 0
5
10
15
20
25
DÍAS
Temperatura ambiente
Gráfico 1. Temperatura de etapas de incubación
HUMEDAD RELATIVA/DÍAS A V I T A L E R D A D E M U H E D %
70
Precalentamiento
60 50 40
Desarrollo
30 20 10
Nacimiento
0
0
5
Humedad relativa ambiente
10
15 DÍAS
20
25
Gráfico 2. Humedad relativa de etapas de
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OBJETIVOS Objetivo General Diseñar y construir una incubadora automática para 270 huevos que sea capaz de controlar las condiciones necesarias para el nacimiento de pollos, con la finalidad de disminuir el costo de la carne de pollo y el huevo.
Objetivos específicos 1. Controlar la temperatura, humedad relativa y movimiento del huevo en cada etapa. 2. Construir una incubadora que realice las tres fases de incubación: precalentamiento, desarrollo y nacedora en una sola máquina.
METODOLOGÍA DE DISEÑO
[6]
Figura 1. Urlich – Eppinger, 2013.
(Urich-Eppinger,2013)
Se planea lograr satisfacer la demanda de los productos derivados del pollo, provocando que el precio del producto sea más económico y la sociedad pueda alimentarse sanamente. Se desea un modelo compacto de incubadora, para reducir el uso de recursos naturales para el cumplimiento de sus procesos. [7] PLANEACIÓN
DIAGRAMA DE GANTT NOMBRE DE TAREAS INCUBADORA DE HUEVO
Planeación Redacción de documentos Desarrollo del concepto Diseño a nivel sistema Anteproyecto Diseño a detalle Avance Pruebas y refinamiento Presentación del proyecto
DURACIÓN PLANEADA (DÍAS)
DURACIÓN REAL (DÍAS) COMIENZO
124 3
33 11/01/2018 3 11/01/2018
109 16 15 1 38 1 42
33 11/01/2018 16 15/01/2018 11 01/02/2018 0 15/02/2018 3 16/02/2018 0 19/04/2018 0 30/03/2018
1
0 17/05/2018
FIN
% COMPLETADO PROGRAMADO
26.61% 100.00%
26.61% EN PROCESO 100.00% COMPLETADO
15/05/2018
26.61% 100.00% 100.00% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00%
26.61% EN PROCESO 100.00% COMPLETADO 100.00% COMPLETADO 0.00% EN ESPERA 7.8% EN PROCESO 0.00% EN ESPERA 0.00% EN ESPERA
17/05/2018
0.00%
17/05/2018 14/01/2018 17/05/2018 30/01/2018 14/02/2017 15/02/2018 30/03/2018 19/04/2018
Tabla 1. Tabla de actividades.
PLANEACIÓN
% COMPLETADO REAL ESTADO DE TAREA
0.00% EN ESPERA
IDENTIFICACIÓN DEL CLIENTE ¿Quién?
¿Qué?
¿Cuándo?
¿Dónde?
¿Por qué?
¿Cómo?
Criadores
Incubación de huevos de pollo de forma compacta Incubación económica
Diario
Espacios cerrados
Menor uso de empleados
Automático
Diario
Cualquier lugar
Necesidad de pollos
Manual o automático
Polleros
Tabla 2. Necesidades del cliente para la fabricación.
OBTENCIÓN DE LA VOZ DEL CLIENTE Respuestas comunes “Que sea automática y eficiente en su eclosión”. “No me interesa el tamaño, aunque me agradaría mejor la producción por día”. “Si tuviera todo por un precio accesible, sería mejor”. “El mantenimiento de esta debe de ser sencillo, no quiero estar desarmándola”. “Mi gente prefiere que se visualice bien el proceso”. Tabla 3. Respuestas comunes.
JERARQUIZACIÓN DE LAS NECESIDADES DEL CLIENTE Comparaciones entre necesidades para la obtención de prioridad.
Tabla 4. Necesidades del cliente para la fabricación.
PONDERACIÓN DE LOS REQUISITOS OPERACIONALES Y NO FUNCIONALES DEL SISTEMA 12.61% 25.66%
Eficiencia de eclosión Segura
13.37%
De Fácil mantenimiento Fácil de usar Que ahorre de energia
13.67% 19.73%
Económica
14.96%
Gráfico 3. Ponderación de las requisitos operacionales y no funcionales
DESPLIEGUE DE LA FUNCIÓN DE Requisitos funcionales y no CALIDAD (QFD) funcionales de implementación Control de Control de temperatura/ humedad/ etapa etapa
Requisitos operacionales y no funcionales del sistema
Control de espesor de paredes
Disminuir Optimizar Minimizar tiempo carcasa tiempo de necesario térmicamente introducción/ para la aislada del extracción del capacitación sistema producto del empleado
Que ahorre de energía De Fácil mantenimiento Fácil de usar Segura Eficiente Económica
Tabla 5. Matriz de relaciones entre requisitos operacionales y no funcionales del sistema con requisitos funcionales y no funcionales de implementación.
PONDERACIÓN DE REQUISITOS FUNCIONALES Y NO FUNCIONALES DE IMPLEMENTACIÓN NO.
REQUISITO FUNCIONAL Y NO FUNCIONAL DE IMPLEMENTACIÓN
1 2 3 4
Control de temperatura/etapa. Control de humedad/etapa. Control de espesor de paredes. Tiempo necesario para la capacitación del empleado. Optimizar de energía. Colocar los componentes de acuerdo con la medidas antropométricas del ser humano.
5 6
IMPORTANCIA
UNIDADES
21% 21% 22% 15.5%
°C % m h
10.4% 10.1%
kW-h Pz.
Tabla 6. Unidades e importancia de los requisitos funcionales y no funcionales de implementación.
GENERACIÓN DEL CONCEPTO REQUISITO FUNCIONAL Alimentación Control de temperatura Control de humedad
CONCEPTO 1 Corriente 127 volts AC Controlador programado Humidificador ionizado
Optimizar energía Ventilación
Contenedor Estática
Movimiento de huevos Servomotor Control de sistema IDE Arduino Control de espesor de paredes
Poliuretano
CONCEPTO 2 Batería 12 volts CD Regulador mecánico Humidificador ultrasónico Gotero Inyección de aire o forzada Motor reductor Integrados independientes Poliestireno extruido
Tabla 7. Desarrollo de concepto.
CONCEPTO 3 Fotoceldas Termostato Humidificador de vapor caliente Aspersores clima Motores paso a paso PLC o Relé programable Poliestireno expandido
PRIMER CONCEPTO: INCUBADORA DE CARRO DESLIZABLE
[8]
Figura 3. Primer concepto.
• • • • •
RESISTENCIAS TÉRMICAS CONTENEDOR DE AGUA SERVOMOTOR CON SEGURO POLIURETANO
SEGUND0 CONCEPTO: INCUBADORA ESTILO CÁPSULA
Figura 4. Segundo concepto.
• • • • •
BOMBA DE CALOR GOTERO MOTOR REDUCTOR CON SEGURO PLIESTIRENO EXTRUIDO
TERCER CONCEPTO: INCUBADORA TIPO GABINETE
Figura 5. Tercer concepto.
• • • • •
FOCOS ASPERSORES MOTORES PASO A PASO CON SEGURO POLIESTIRENO EXPANDIDO
PONDERACIÓN POR EL PROCESO ANALÍTICO DE JERARQUÍAS Seleccionando un concepto
Control de temperatura por etapa
Control de espesor de paredes
Control de humedad por etapa
Optimizar carcasa térmicamente aislada
Disminuir el tiempo necesario para la capacitación del empleado
Gráfico 4. Selección de concepto por proceso analítico de jerarquías.
Minimizar tiempo de introducción/ext racción del producto
PONDERACIÓN POR EL PROCESO ANALÍTICO DE JERARQUÍAS [NOMBRE DE CATEGORÍA] [PORCENTAJE]
INCUBADORA TIPO CÁPSULA 31% Gráfico 5. Ponderación de conceptos.
INCUBADORA DE CARRO DESLIZABLE 42%
ESTIMACIÓN DE COSTOS COSTOS DIRECTOS Manufactura Equipo térmico Sistema estructural Equipo de control Materia prima COSTOS INDIRECTOS Corriente eléctrica Transporte general Elementos de prueba
$ 1,000.00 $ 1,070.00 $ 2,270.00 $ 300.00 $ 200.00 $ 500.00 $ 1,000.00 $ 300.00
COSTO DEL DESARROLLO TECNOLÓGICO Costo por hora de diseño $ 1000.00 Gran total
Productos vendidos por año
25
TIR Subtotal
$ 5,340.00
0.29
Costo del producto
$ 30,000.00
Tabla 9. TIR de la empresa. Subtotal Precio Unitario
$ 1,800.00 $ 7,140.00
Hora de diseño empleadas 1400 Subtotal $1,400,000.00
$1,407,140.00
Tabla 8. Costos directos e indirectos.
Año Costos 0 $ 1,407,140.00
Ingresos
Valor Presente -$ 1,407,140.00
1 $ 178,500.00
$ 750,000.00 $
441,535.26
2 $ 178,500.00
$ 750,000.00 $
341,125.79
3 $ 178,500.00
$ 750,000.00 $
263,550.42
4 $ 178,500.00
$ 750,000.00 $
203,616.46
5 $ 178,500.00
$ 750,000.00 $
157,312.07
Tabla 10. Valor presente de la empresa con un TIR de 0.29.
DESPLIEGUE DE LA FUNCIÓN DE CALIDAD – SEGUNDA ETAPA (QFD 2)
Requerimientos técnicos
Térmico
Estructural
Electromecánico
Electrónico y de control
Equipo de calefacción
Armadura de soporte
Motor eléctrico
Circuito integrado
Control de temperatura/etapa Control de humedad/etapa Control de espesor de paredes
Requisitos funcionales y no funcionales de implementación
Disminuir tiempo necesario para la capacitación del empleado Optimizar carcasa térmicamente aislada del sistema Minimizar tiempo de introducción/extracción del producto
Tabla 5. Matriz de relaciones entre requisitos funcionales y no funcionales de implementación con los requerimientos técnicos.
CONCEPTO SELECCIONADO: INCUBADORA TIPO CARRO DESLIZABLE
Figura 6. Subsistemas de la máquina.
DIAGRAMA DE CONTROL Etapa de seguridad a nivel sistema
Etapa de potencia(Rectificador y convertidor)
Seguridad a nivel secuencia
Actuadores
Etapa de filtrado de señal
Etapa de control
Interfaz Gráfico 6. Diagrama de flujo del sistema de control.
Sensores
CÁLCULOS
Q = 2423.03*270 = 654.2 KJ Potencia (18hrs) = 654.2 KJ/ (3600*18) = 10 W
NORMATIVA • NOM-251-SSA1-2009 Prácticas de higiene para el proceso de producción de • • • •
pollos. [9] NORMA TIF NOM-008-ZOO/1994 Para la Construcción y Equipamientos, de Establecimientos. [10] NORMA TIF NOM-009-ZOO/1994 Para el Proceso Sanitario de la Carne. [10] NORMA TIF NOM-194-SSA1-2004 Especificaciones sanitarias en los establecimientos dedicados al sacrificio de animales de abasto, almacenamiento, transporte y Expendio. [10] NOM-008-SSCFI-2002 Sistema general de unidades de medida. [11]
REFERENCIAS [1] Fotografía, INGENINC (11/02/18) [2]https://www.google.com.mx/search?ei=hWV3WuazJ8rKsQWy0qlY&q=500px+egg&oq=500px+egg&gs_l=psyab.3..0i22i30k1l4j0i22i10i30k1j0i22i30k1j0i22i10i30k1l2j0i22i30k1l2.4646.6071.0.6404.4.4.0.0.0.0.367.854.22j1.3.0....0...1c.1.64.psy-ab..1.3.845...0.0.l9C4vKx1K2s (04/02/18) [3] UNA (Unión Nacional de Avicultores), 2017 http://www.elsitioavicola.com/poultrynews/31631/unian-nacional-deavicultores-el-dumping-es-causa-de-mas-importacian-de-pollo/ [4] FIRA 2017, https://www.gob.mx/cms/uploads/attachment/file/200631/Panorama_Agroalimentario_Avicultura_Carne_2016.pdf [5] http://www.elsitioavicola.com/articles/2496/cuidado-e-incubacian-de-los-huevos-fartiles/ [6] Diseño y desarrollo de productos, Urlich Karl-Eppinger Steven, Mc Graw Hill, México, 2013. [7] https://iso.500px.com/backlight-natural-light-portrait-photo-tutorial/ (04/02/18) [5] Asociación Mexicana de Nutriología (AMENAC), 2016 https://www.clarin.com/entremujeres/mexico/vidasaludable/Comer-huevos-beneficios-salud_0_HkRkkSHR.html [6] SAGARPA, 2016 http://www.sagarpa.gob.mx/Delegaciones/distritofederal/boletines/Paginas/JAC0513-26.aspx [7] OCDE‐FAO, 2016 https://www.gob.mx/cms/uploads/attachment/file/200631/Panorama_Agroalimentario_Avicultura_Carne_2016.pdf) [8] EDUARDO CASTILLA GÓMEZ JOAQUÍN MENDOZA GALICIA (2014) “DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN PROTOTIPO DE INCUBADORA AVÍCOLA BASADO EN EL ANÁLISIS FENOMENOLÓGICO DEL EQUIPO” (TESIS QUE PARA OBTENER EL GRADO DE INGENIERO) [9] NORMA Oficial Mexicana NOM-251-SSA1-2009, Prácticas de higiene para el proceso de alimentos, bebidas o suplementos alimenticios. http://www.dof.gob.mx/normasOficiales/3980/salud/salud.htm [10] NORMAS PARA EL PROCESO DEL POLLO http://www.industriasmac.com/normas-para-proceso-pollo.php [11] http://dof.gob.mx/nota_detalle.php?codigo=718870&fecha=27/11/2002 [12]https://www.pinterest.com/pin/176484879125768301/ (04/02/18)
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