INDICE 1.- PROCESO DE PILADO DE ARROZ 1.1.-Memoria descriptiva 1.2.-Flujograma 1.3.-Fases De La Elaboración Del Arroz 1.3.1.-Pesado de arroz 1.3.2.-Descarga 1.3.3.-Pilado del arroz 1.3.4.-Vaceado a la tolva 1.3.5.-Prelimpia 1.3.6.-Descascarado de arroz 1.3.7.-Mesa paddy 1.3.8.-Pulido de arroz 1.3.9.-Lustradora 1.3.10.-Zaranda clasificadora 1.3.11.-Clasificadores de arroz 1.3.12.-Dosificadores 1.3.13.-Selectora por color 1.3.14.- Ensacado Venta 2..-CÁLCULOS JUSTIFICATIVOS PARA EL DISEÑO DEL EJE 2.1.-Pulidora de piedra 3.-METRADO Y PRESUPUESTO 4.-PLANOS 5.-CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 6.-BIBLIOGRAFÍA
7.-ANEXO
CAPITULO I INTRODUCCION Producción La mayor producción de arroz se da en los departamentos de Lambayeque y Piura al norte del país y Arequipa al sur. Siendo la principal época de cosecha de mayo a septiembre. Para el 2009, se calcula una producción de 1 100 000 TM de arroz blanco, 10% menos que el año pasado. En cuanto al rendimiento y calidad, el arroz peruano tiene un amplio rango, debido principalmente a que las tierras están repartidas entre pequeños productores, cada uno con diferente nivel de tecnificación y mejoramiento. Es por eso, que aunque el rendimiento promedio es de 6.27 MT/Ha, existen tierras que producen 14 TM/Ha de arroz cáscara. Actualmente, uno de los mayores problemas para los agricultores es que el exceso de producción llevó los precios por debajo de los costos de producción. Por lo que muchos productores no pueden cumplir con los créditos adquiridos, perdiendo en muchos casos sus tierras de cultivo. Consumo El consumo per capita estimado del Perú es 46 kilogramos. Tradicionalmente, el arroz se vende en mercados mayoristas en sacos de 50Kg. Este tipo de ventas tienen una participación de alrededor del 88% en el Mercado. Hace algunos años el Mercado de arroz empacado en bolsas de 1 Kg y 0.75 Kg ha tomado fuerza. Este tipo de arroz generalmente es importado, sin embargo se nota una minima participación de arroz nacional de primera calidad. Importaciones Las importaciones del año 2009 se calculan en 100,000 TM. El principal exportador es Uruguay con cerca del 49%, seguido por E.E.U.U. (28%) y Argentina. Sumario de arroz.com del 12 de abril, Lima, Peru
1.1.1
OBJETIVOS: 1.1.1 Objetivo General Mejorar el pulido de la maquina con la finalidad de mejorar la calidad del arroz y así aumentar el nivel de producción de la industria. 1.2.2 Objetivos Específicos Hacer un estudio del diseño
del eje de la máquina (Pulidora) y
selección de rodamientos, planteando alternativas de diseño 1.2 .-
PROCEDIMIENTO DE TRABAJO
El procedimiento de trabajo empleado en el presente proyecto es teóricopráctico. La teoría es utilizada básicamente para analizar los distintos procesos que es sometido el arroz , la práctica está basada en algunos conocimientos obtenidos en las respectivas visitas técnicas en la Empresa con la observación y explicación del proceso productivo de la fábrica. Además cabe resaltar el apoyo que se nos brindo, por parte de los ingenieros y técnicos que laboran en la fábrica y que fueron de gran utilidad para el desarrollo de este proyecto.
CAPITULO II MEMORIA DESCRIPTIVA 2.1.-DESCRIPCION DE LA ZONA DE ESTUDIO.2.1.1.- Ubicación.- La Empresa MOLINERA GAVIMONTE. E.I.R.L. está ubicado a la salida norte de la provincia de Lambayeque al margen derecho de carretera PANAMERICANA NORTE Km. 00782 CPMe. Departamento de Lambayeque Además se encuentra ubicado de 6°41'20.89"S´ de latitud sur; 79°54'12.74" de longitud Oeste y 17 M.S.N.M. de altitud.
Vista superior del .La Empresa MOLINERA GAVIOMONTE. E.I.R.L.
2.2.- DESCRIPCION DEL PROYECTO Una breve descripción sobre la situación arrocera del Perú, hace referencia que la canasta familiar está fuertemente influenciada por seis productos que son el arroz, pan, fideos, papas, leches y carne de pollo. La importancia relativa del arroz en la canasta, debido a los hábitos de consumo, es tal que provee 24% de calorías y un 15 % de proteínas. La industria arrocera peruana, donde el pilado es una de sus mayores etapas productivas, en la últimas décadas ha sufrido los efectos de la falta de financiamiento para la renovación y o adquisición de modernos equipos, entre estos de secado, procesamiento, selección y almacenamiento, así como los efectos de la falta de poder adquisitivo, situación que no ah permitido la modernización en este campo. Cuando hablamos sobre el proceso de pilado de arroz, el cual consiste en remover del grano cosechado y seco, las glumas (descascarado), los tegumentos y el embrión que corresponden a la estructura de la cariópside y constituye el salvado o polvillo, para producir arroz pulido o blanco con un mínimo de grano quebrado y de impureza final. En cuanto a este proyecto hacemos hincapié en el Diseño de Elementos Máquinas, referente al cálculo de ejes, de una maquina pulidora de piedra tomado de la empresa molinera GAVIMONTE, habiendo tomado datos de referencia de dicha maquina, para su posterior cálculo del eje.
PROCESO DE PILADO DEL ARROZ
INICIO
FLUJOGRAMA DE PRODUCCIÓN DEL ARROZ
PESADO DEL ARROZ
“MOLINO GAVIMONTE”
SECADO DEL ARROZ ARROZ A LA PRELIMPIA GRANO IMPUREZAS MAQUINA DESCASCARADORA
GRANO
PAJILLA
Mesa Paddy
Descascascarado
No descascarado
PULIDORA DE PIEDRA ARROZ
POLVILLO
LUSTRADORA CICLON ARROZ
POLVILLO ZARANDA
CALSIFICADORES ARROZ ENTERO
ARROCILLO 3/4
ARROCILLO MEDIO
DOSIFICADORES SELECTORA POR COLOR ARROZ BUENO ENSACADO
ARROZ OSCURO VENTA FIN
ENSACADO
PASOS DEL PROCESO DE PILADO DEL ARROZ 1. El arroz para que ingrese a un molino debe ser pesado en una balanza electrónica
Transporte del arroz al molino
Balanza electrónica
FUNCIONAMIENTO Mediante sensores, se mide de forma precisa la presión del aire de la suspensión neumática del vehiculo para conocer su peso exacto. Con este sistema se detecta electrónicamente los cambios de la presión del aire y se traducen en una indicación en kilos en el equipo instalado en la cabina. Una vez realizada una fácil calibración se pueden conseguir precisiones < ± 200 kg. Pesado del arroz
CONTENIDO DE HUMEDAD
La determinación del contenido de humedad de los granos debe realizarse en todas sus etapas de manejo desde la cosecha hasta la salida del almacenamiento. La medición de humedad debe ser exacta, ya que el contenido de humedad de los granos es muy importante para mantener la calidad del producto almacenado. Esta determinación presenta también una gran importancia desde el punto de vista comercial, ya que el precio varía en función de la humedad del grano.
PROBADOR DE ARROZ
Fabricado sobre rigurosos padrones de calidad, el probador fue desarrollado para ser el principal equipamiento de un laboratorio de arroz. El resultado obtenido en este equipamiento retrata fielmente la renta que el arroz va a proporcionar al ser elaborado.
1.1 PROCESO DE SECADO Luego de pesar el arroz en cáscara, el arroz será descargado para pasar al proceso de secado.
OBJETIVO DEL SECADO El principal objetivo del secado es reducir el contenido de humedad hasta un 10 – 14 %. La temperatura del aire de secado tiene influencia significativa en la calidad del grano; temperaturas excesivamente altas ocasionan fisuras y fragmentación de los granos. En los granos de maíz se produce una separación de los carbohidratos, que afecta la calidad de la proteína y la recuperación del aceite durante su industrialización. Eliminación del agua hasta un nivel que prevenga el crecimiento de hongos y bacterias. 2.
MÁQUINA DE PRE LIMPIA Luego del proceso de secado, el arroz es puesto en una tolva, de ahí mediante un elevador es transportado a la primera máquina prelimpia.
MAQUINA PRE LIMPIA
Esta maquina se encarga de sacar todas las impurezas del arroz, trabajo con un motor principal de 2 c.v y consta de un aspirador de polvo de 7.5 c.v
Luego mediante un segundo elevador pasará la segunda máquina prelimpia, y su función será, igual que la anterior, retirar las impurezas que la primera maquina prelimpia no pudo retirar.
3.
MAQUINA DESCASCARADORA. Durante esta operación se elimina la cáscara (o corteza, o cubierta exterior) del arroz cáscara, para producir arroz integral. Las cáscaras no tienen ningún valor nutricional, pero pueden utilizarse como combustible. Existe una variedad de máquinas para el descascarado. Las tres más populares son:
Descascaradora tipo Engleberg de rodillos de acero y jaula. Descascaradora de rodillos de caucho. Descascaradora de discos.
En nuestro caso se utiliza la descascaradora de de rodillo de caucho, el cual hace pasar el arroz en un solo estrato entre rodillos recubiertos de caucho que giran en direcciones opuestas y con diferentes velocidades en la superficie. A medida que pasa entre el arroz es sometido a una acción de quebramiento que hace separar la cáscara. Esta acción es mucho más suave que en la descascaradora de eje de acero, y por lo tanto da un mayor porcentaje de arroz no quebrado. La descascaradora de rodillos es dotada de un accesorio de aspiración de las cáscaras. Sirve para separar las cáscaras y los granos de arroz cascar inmaduros de arroz descascarado. COMPUESTA POR:
Tolva de entrada con visor acrílico. Sensor capacitivo para control automático de carga por cilindros neumáticos. Ventilador a la estructura para enfriamiento de los rodetes de caucho. Salida para separación de cáscaras, granos inmaduros y arroz liviano a través de circuito de flujo cruzado de aire.
Cámara para separación de cáscaras, granos inmaduros y arroz liviano a través de circuito de flujo cruzado de aire.
TOLVA CON VISOR ACRÍLICO CIRCUITO
RODILLOS DE CAUCHO
VENTAJAS:
95 % a 98 % de descascarado. Bajo nivel de quiebra de granos. Separación eficiente de cáscaras y granos inmaduros.
ASPIRADORA DE PAJILLA Esta encargado de arrojar la pajilla que sale del circuito de la descascaradora hacia un lugar libre de maquinas de trabajo. Este aspirador trabaja con un motor de 7.5 cv.
ASPIRADORA
ALMACÉN DE PAJILLA
4.
MESA PADDY. El arroz descascarado proveniente de la descascaradora puede contener, según el grado de descascarado, aún el 5-20% de paddy (granos no descascarados). Para separar estos granos restantes no descascarados, de los descascarados, se usa con el mayor éxito la mesa paddy. Esta máquina consiste en lo esencial, de la artesa de alimentación, la mesa clasificadora, con cámaras y canales de descarga, y el soporte con el mecanismo de impulsión. El arroz es conducido a la artesa de alimentación y de allí, a través de conductos correspondientes, a las cámaras respectivas, donde se efectúa la clasificación entre arroz descascarado y no descascarado. por dos canales de descarga. Se designa por : (1) los granos descascarados (para la primera pulidora), y por (2) el paddy (devuelto hacia la descascaradora).
Granos descascarados y no descascara
Salida del arroz descascarado
CARACTERISTICAS DE LA MESA PADDY Mediante una excéntrica, la mesa separadora obtiene un movimiento de vaivén limitado. La velocidad del árbol es exactamente ajustable, bien por medio de poleas cónicas (en los modelos más antiguos), o bien mediante un variador ajustable sin escalonamiento (incorporado en los modelos más modernos). Además, puede moverse alrededor de su eje longitudinal. El fondo de las cámaras es de chapa de acero pulido, con intenso brillo, y las paredes están hechas con chapas de acero dispuestas en forma de zig-zag. En cantidad predeterminada el arroz llega a las cámaras y flota allí sobre el fondo pulido. A causa del movimiento de vaivén es arrojado contra las paredes de la cámara y desde allí rebota de pared a pared, dando una curva (figura 8). Estas curvas de tiro del arroz descascarado son distintas del no descascarado, lo que se explica por el diferente peso específico. Por este procedimiento y con ayuda de la inclinación de la mesa, el arroz descascarado, específicamente más pesado, y el no descascarado, más ligero, son transportados en dos direcciones opuestas y, de acuerdo con eso salen de la máquina por separado.
Acero Pulido Salida del arroz en cascara
Salida del arroz descascarado
5.
PULIDORAS.El arroz es conducido desde la mesa de paddy junto con los granos quebrados provenientes de la zaranda, a la pulidora. El arroz es pulido (blanqueado) de una a tres veces hasta que tenga aspecto limpio, vidrioso y blanco. El procedimiento de pulido es el siguiente: el arroz integral proveniente de la mesa de paddy o mesa densimétrica llega a la tolva y por medio del reglaje de alimentación es distribuido al cono blanqueador, cae sobre el tronco metálico y éste por fuerza centrífuga hace que se coloque sobre la parte abrasiva del cono. El arroz comienza a girar con el cono pero los frenos lo detienen en su giro y hacen que la superficie abrasiva lo blanquee mientras cae sobre la carcaza en su parte inferior. El arroz blanco es llevado por las barrederas hacia el orificio de salida. Mientras el arroz es blanqueado por la parte abrasiva del cono, la partícula grasosa que lo envuelve sale despedida por el recinto cónico perforado y choca contra la parte interior de la carcaza para luego ser barrido por los raspadores que lo llevan hasta la zona de evacuación de polvillo con el fin de sacarlo de la máquina.
Entrada del arroz de la mesa paddy
Cono pulidor
Salida del arroz pulido
Salida del polvillo
PARTES DE LA PULIDORA
CRIBAS
Polvillo
Conos de anillos deslizantes
Cilindro pulidor
El polvillo será aspirado por una turbina de las pulidoras, el cual se almacenara en un ciclón para luego ser envasado
Conductos
Lustradora
Pulidoras
Ciclón
6.
ZARANDA CLASIFICADORA
Zaranda Clasificadora, que con un movimiento de rotovaivén produce una separación de las fracciones, obteniéndose aproximadamente 70% de granos enteros, 20% de granos de segunda y 10% de granos de tercera.
7.
CLASIFICADORES.
Los granos finos y medianos que salen de la criba pasan a ser clasificados en el cilindro clasificador que tiene en la extensión interna las cavidades en forma de bolsas. En el árbol general, al centro de la clasificadora, están colocados un sinfín y la cuna cogedora. Esta última, sin embargo, está fija, lo que quiere decir que es ajustable y no toma parte en los movimientos del cilindro.
El arroz entra pasando al revestimiento giratorio y, a lo largo del circuito interno, se desliza en sentido de rotación. El grano pequeño y otros similares, se asientan en las cavidades y en ellas son retenidas por la fuerza centrífuga, hasta que la gravedad de los granos sobre pase la fuerza centrífuga y los deje caer. La cuna acogedora ajustable tiene que ser montada de manera que pueda recoger los granos seleccionados, éstos son luego transportados hasta la salida por medio del sinfín. Los granos mayores, que no pueden asentarse en las cavidades, corren por las hendiduras de salida del revestimiento, hacia la compresa de salida.
8.
El cilindro clasificador está montado horizontalmente, o sea sin grado de inclinación. DOSIFICADORES. Los diámetros iguales son de 500, 600 y 700 mm. La velocidad periférica es de 1.3 m/seg correspondiente al número de 50, 42 y 36 revoluciones por minuto
9.
SELECTORA.
10.
BALANZA
Tolva de almacenamiento
Balanza electrónica
11.
ENSACADO
12.
PRODUCTOS
CÁLCULOS JUSTIFICATIVOS
CALCULOS JUSTIFICATIVOS
Datos de las maquinas: Motor eléctrico
Potencia del motor: 25 HP Diámetro de la polea del motor(polea con canales): 5.5 pulg RPM: 1165 Fases del motor: 3 Principio de funcionamiento: inducción Frecuencia: 60/50 HZ Tipo de construcción: jaula de ardilla Posición de funcionamiento: vertical
Polea mayor:
POLEA MAYOR
Diámetro exterior: 31 pulg Diámetro interior: 30.2 pulg RPM: 207 Ancho: 8 pulg Peso: 44 lb
Polea menor:
Diámetro: 16 pulg RPM: 26 Ancho: 3.6 pulg Eje principal(eje a diseñar)
POLEA MENOR
Diámetro: 2 pulg
EJE PRINCIPAL
Cálculos en la polea mayor.
Tensiones en la polea mayor.
Torque en el eje principal.
Hallamos las RPM del eje principal:
Remplazando (ll) en (l)
…………………. (*)
Arco de contacto entre correa y polea.
Donde:
Angulo de garganta.
Luego tenemos la siguiente ecuación:
Donde:
…………………(**)
Resolviendo (*) y (**) tenemos: ………….(*) ……………….(**)
Fuerza resultante “
” a un ángulo de 75⁰
Tensiones en Polea Menor.
Arco de contacto entre correa polea menor.
Donde:
Angulo de garganta.
Luego tenemos la siguiente ecuación:
Donde:
…………………(**) Resolviendo (*) y (**) tenemos:
……………….(**)
Fuerza resultante “ ” a un ángulo de 45⁰
Diagrama de cargas.
Hallamos “Fa” ∑
Plano xz
∑
∑
Hallamos el diagrama de momento flector.
PARA
Plano yz
∑
∑
Hallamos el diagrama de momento flector.
PARA
Calculo de los momentos flectores resultantes:
√
√
Calculo del diámetro del Eje. FORMULA DE LA “ASME” PARA HALLAR EL DIAMETRO DE EJES.
√
: Ó
Si el eje tiene canal chavetero ó rosca, al valor del esfuerzo permisible se multiplica por 0.75
Hallamos diámetro del eje. En el punto “C”; con canal chavetero. Utilizamos acero comercial para ejes:
Utilizando los factores
y
Remplazando valores en la formula tenemos:
√
√
Resolviendo tenemos:
En el punto “D” sin canal chavetero.
√
√
Resolviendo tenemos:
ENTONCES ELEGIMOS EL DIAMETRO DEL EJE
Verificación por deformación torsional.
Donde:
Remplazando datos tenemos:
SELECCIÓN DE RODAMIENTOS
CALCULO DE RODAMIENTOS
Fuerza resultante en los Puntos “A” y “B”
⟦
⟧
⟦
⟧
Rodamiento “B” <> Radiales Rígidos de Bolas
Calculo de la carga dinámica equivalente
Donde: P: carga dinámica equivalente Fr: carga radial real.
Fa: Carga axial real. X: Factor radial. Y: Factor axial.
Para “B”
Fa = 0
Si Fa / FR ≤
X= 1 , Y= 0
En (I) se tiene lo siguiente: P = XFR + YFa P= (1) ( 762.531) + 0 = 762.531 lb
3391.89 N
Calculo de capacidad de carga dinámica “C”
……………… (I’) Donde: C: capacidad de carga dinámica. L: Duración nominal, en millones de revoluciones. P: Carga dinámica equivalente sobre el rodamiento. p: exponente (3 para rodamientos de bolas, 10/3 para rodamientos de rodillos.
Hallamos “L”
Donde: = Duración nominal en horas de servicio. . Tabla N° 1 - Pag. 116
Reemplazando “L” en (I’)
RODAMIENTO “A” <> Axiales de rodillos a rótula. Si Fr < 55% Fa
P= Fa + 1.2 Fr P= Fa +1.2 Fr P= 1102.4 + (1.2)(484.4713)= 1683.726 lb P= 7489.726 N
Cálculo de capacidad de Carga dinámica “C”
……………(II’) Hallamos “L”
Reemplazando “L” en (II’)
Luego vamos a tablas y ubicamos el tipo de rodamiento para los soportes “A” y “B” Pagina 139 – serie 60
Para el punto B d = 70 mm D= 110 mm B= 20 mm C = 29 kN Designación 6014 Pagina 153 – serie UN-10
Para el punto A d = 70 mm D= 110 mm B = 20 mm C = 48 kN Designación 1014
PLANOS DE DETALLE Y MONTAJE
VISTA FRONTAL
196
116,82
50,59
29,59
°
76
76 °
45,02
91,5
40,5
17,55
16,38
26,92
5,87
36,49
78,11
53,93
13,95
VISTA SUPERIOR ,99
R6
78,74
Polea del Motor
EJE PRINCIPAL
R3
9,
46
POLEA MAYOR
1 ,1 60
POLEA MENOR R
,3 20
METRADO Y PRESUPUESTO
Peso del eje WEje = ۷ x Vol WEje = 7850kg/m3 x (π x d2 x L / 4) WEje =7850 x (π x (0.0508)2 x 1.96/4) WEje = 31.18 kg
Precio del eje Precio del kilogramo de acero comercial = 29.5 soles Precio total = 29.5x31.18kg = 919.81 soles
Metrado Descripción
Eje
Cantidad
Costo (s/.)
Dimensiones(pulg)
Peso(Kg)
1
Total
31.18 kg 919.81 soles
919. 81 soles
SUBTOTAL :
Metrado Descripción
Cantidad
TIPO RODAMIENTOS
RODAMIENTO
1
Costo (s/.) COSTO AXIALES
RODILLOS A ROTULA
SUBTOTAL :
DE
Total
Metrado Descripción
Cantidad
TIPO
COSTO
RODAMINETOS RODAMIENTO
1
Costo (s/.) Total
RADIALES
DE BOLAS
SUBTOTAL :
Total del costo de Inversión -
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
El empleo de los rodamientos en máquinas alivian la fricción en los puntos de movimientos rotacionales.
Es de importancia el mantenimiento preventivo de los rodamientos, ya que fallar estos nos pueden llegar
a causar consecuencias mayores, tanto en lo
económico como en un aumento de perdidas internas.
El trabajo debe ser claro, preciso, limpio y ordenado.
Debemos saber escoger el elemento mecánico, capaz de cumplir las demandas de producción.
Sabemos que es muy importante escoger el rodamiento y eje precisos, tomando la decisión en base a criterios tales como: costo, facilidad de montaje, vida útil y además considerando la máquina en la que va a trabajar.
Aplicar la lubricación especificada por el fabricante rodamientos para poder preservar su vida útil.
Al concluir este proyecto se ha logrado como finalidad el planteamiento real físico de una maquina (pulidora de piedra) basado en principios de diseño.
SE RECOMIENDA:
El ingeniero examine, evalúe y revise la información, recopilada de la etapa anterior (referencia).
Es preciso evaluar por que el uso de elementos mal planteados resulta perjudicial para una maquina.
Principalmente se tienen en cuenta los objetivos, políticas y normas de fabricación.
Se debe revisar minuciosamente planos y cálculos expuestos en capítulos anteriores para así evitar confusiones previas a la construcción de la máquina.
Tener conocimiento de las disposiciones normativas establecidas y las prácticas informales.
Bibliografía Diseño De Elementos De Maquina Tomo I Alva Dávila
Diseño De Elementos de Maquinas Segunda Edición Robert Mott
Manual del Ingeniero Mecánico Segunda Edición Marks
Diseño en Ingeniería Mecánica Quinta edición. Joseph Edward Shigley. www.monografias.com/ejes/ejestransm.htm
ANEXOS.-
