INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL COORDINACION GENERAL DE POSGRADO E INVESTIGACION CARTA CESION DE DERECHOS AGOSTO del año _____, 04 del mes __________ 2004 el (la) En la Ciudad de México, Distrito Federal, el día ___ ABRAHAM RODRÍGUEZ RODRÍGUEZ GALEOTTE GALEOTTE que suscribe ______________________________________ alumno(a) del Programa de
__ ____Maestría ________en __Ciencias ________con ____especialidad __________en ___Ingeniería ________Mecánica _____________ con número de B-011021 adscrito a la Sección de Estudios de Posgrado e Investigación de la ESIME registro __________,
Unidad Zacatenco, manifiesta que es autor(a) intelectual del presente Trabajo de Tesis bajo la M. en C. GABRIEL VILLA Y RABASA dirección del ______________________________________________ y cede los derechos del D I Á Q AN Z A IS S E E Ñ ÑO O D E E U N N A M QU U I I N N A E X XT TR R A C T TO O R R A D E E J U UG G O O D E E M Z A N trabajo intitulado: _______________________________________________________________ A A A_ P C Ó V R A R O _D D _U U __ C _C C _I I _ Ó _N N __ D D E N _O O __ E E N E _ R_R R _ A O_R R _T T _E _ D E _B B _L _ __ _P AR __R _ A L __ LL_ A P _P _R _O _ _E __ V _I I_N _N __ L_ A__S _I I_E _ _N __O _E __EE _ P _U _U_E __.________________,
__ ___________________________ al Ins Institu tituto to Po Polité litéccnico ico Na Nacion ional para su su dif difu usión ión, con fine fines académicos y de investigación. Los usuarios de la información no deben reproducir el contenido textual, graficas o datos del
AGRA A GRADECIMIENTOS DECIMIENTOS
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_________________________________________________________________________________________________________
CONTENIDO ÍNDICE
I
ÍNDICE DE FIGURAS
VI
ÍNDICE DE TABLAS
VII
SIMBOLOGÍA
VIII
RESUMEN
XIII
ABSTRACT
XV
OBJETIVOS
XVI
JUSTIFICACIÓN XVII INTRODUCCIÓN XVIII CAPÍTULO 1. EL CULTIVO DE LA MANZANA.
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_________________________________________________________________________________________________________
8 9 9 9 9 9 1.6.12. GRANNY SMITH
10
1.7.
10
PARTICULARIDADES DEL CULTIVO
1.7.1. PLANTACIÓN
10 11
1.7.3. ABONADO
12 12
1.7.4. PODA
14
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_________________________________________________________________________________________________________
28 28 29 1.13. PROCESO DE OBTENCION DEL JUGO 1.13.1 EXTRACTORES DE TIPO ARTESANAL .
29 30
1.13.2. EXTRACTORES DE TIPO MECÁNICO.
31
1.14.
34
REFERENCIAS
CAPÍTULO 2. INTRODUCCIÓN AL DISEÑO MECÁNICO. 36 2.1.
EL DISEÑO MECÁNICO
2.1.1. ENFOQUES DEL DISEÑO 2.2.
OBJ ETIVOS DEL EQUIPO DE DISEÑO:
2.3.
COMPRENSIÓN DEL PROBLEMA
37 39
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_________________________________________________________________________________________________________
CAPIITULO 3. METODOLOGÍA DEL DISEÑO. 3.1. LA METODOLOGÍA DEL DISEÑO MECÁNICO 3.2. 1A ETAPA: COMPRENSIÓN DEL PROBLEMA
46 46 49
3.3. 2A ETAPA: DISEÑO CONCEPTUAL 3.4. 3A ETAPA: DISEÑO DE DETALLE 3.5. DESPLIEGUE DE FUNCIONES DE CALIDAD
50 51 52
3.6. FUNCIONES DE LA CALIDAD 53 3.7. ASPECTOS ESCENCIALES DEL QFD 3.7.1. PRIMER PASO IDENTIFICACIÓN DEL CLIENTE
54 56
3.7.2. SEGUNDO PASO. DETERMINACIÓN DE LOS REQUERIMIENTOS
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_________________________________________________________________________________________________________
CAPÍTULO 4. QUE ES EL DISEÑO CONCEPTUAL Y DE DETALLE
4.1 GENERALIDADES DEL DISEÑO CONCEPTUAL 4.2 GENERALIDADES DISEÑO DE DETALLE 4.2.1 PROCESO ITERATIVO EN EL DISEÑO DE DETALLE. 4.2.2 CONDICIONES INICIALES 4.2.3 EL MODELO GEOMÉTRICO. 4.2.4 MODELO DE MANUFACTURA. 4.2 SUMARIO 4.3 REFERENCIAS
74 77 79 80 80 81 83 84
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_________________________________________________________________________________________________________
5.2.6. TRADUCCIÓN DE LOS REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE A TÉRMINOS MENSURABL ES.
90
5.2.7. ESTABLECIMIENTO DE LAS METAS DE DISEÑO.
92
5.3. DISEÑO CONCEPTUAL.
93
5.3.1. CLARIFICACIÓN DEL PROBLEMA.
93
5.3.2. FUNCIÓN GLOB AL DE SERVICIO.
94
5.3.2.1 LIIMITES DEL SISTEMA
94
5.3.2.2. FUNCIONES DE SERVICIO
96
5.3.2.3. CLASIFICACIÓN DE FUNCIONES.
96
5.3.2.4. ANÁLISIS FUNCIONAL
96
5.4. GENERACIÓN DE CONCEPTOS.
97
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_________________________________________________________________________________________________________
5.8.1.4. ANÁLISIS DEL NÚMERO DE COMPONENTES.
107
5.8.1.5. CÁLCULO Y REVISIÓN DE MATERIALES, CARGAS Y MASAS.
108
5.9. RESUMEN DE RESULTADOS.
112
5.10. REFERENCIAS.
113
CAPÍTULO 6. ESTUDIO SOCIO TÉCNICO – ECONÓMICO. 6.1 ANÁLISIS DE COSTOS.
114
6.2 COSTOS DE LA PRENSA EXTRACTORA.
114
6.2.1. COSTO DE MATERIALES. 116 6.2.2. COSTOS DE MANO DE OBRA.
(1)
6.2.3 COSTOS DE USO DE LA MÁQUINA.
116 117
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_________________________________________________________________________________________________________
6.2.3.2.3. MANO DE OBRA.
120
6.2.3.2.4. Determinación de los costos variables.
121
6.3 EVALUACION DE RESULTADOS
6.2 REFERENCIAS.
CONCLUSIONES RECOMENDACIONES ANEXOS
122
122
123 124 125
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_________________________________________________________________________________________________________
INDICE DE FIGURAS CAPÍTULO 1. 2 FIGURA 1. 2. ALGUNOS EXTRACTORES MANUALES UTILIZADOS
32
EN LA PRODUCCIÓN DEVINO FIGURA 1. 3. EXTRACTORES MECÁNICOS PARA ALTA PRODUCCIÓN DE VINO DE FRUTAS
34
CAPÍTULO 2.
FIGURA 2.1 CONFORMACIÓN DEL EQUIPO DE DISEÑO FIGURA 2.2 PARADOJA DEL DISEÑO.
38 40
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_________________________________________________________________________________________________________
FIGURA 4.1 METODOLOGÍA DE LA FASE DEL DISEÑO
75
CONCEPTUAL. FIGURA 4.2. EL PASO DEL DISEÑO CONCEPTUAL AL DISEÑO DE DETALLE
78
FIGURA 4.3. OPERACIONES BÁSICAS EN EL DISEÑO DE DETALLE 80 FIGURA 4.4. DESARROLLO DEL MODELO GEOMÉTRICO (VA DE LO GENERAL A LO PARTICULAR). CAPITULO 5. FIG. 5.1 RELACIÓN DE LA FUNCIÓN GLOBAL CON EL SISTEMA (DIRECTO E INDIRECTO). FIGURA 5.2. DIMENSIONES DEL BASTIDOR FIGURA 5.3. DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE FIGURA 5.3. DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE DE LOS LARGUEROS.
95 109 110 111
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_________________________________________________________________________________________________________
ÍNDICE DE TABLAS CAPÍTULO 1. TAB LA 1.1. TIPOS DE IRRIGACIÓN EN DIFERENTES TIPOS DE
11
SUELO. TABLA.1. 2. TIPOS DE ABONOS QUÍMICOS MAS UTILIZADOS EN LA
14
FERTILIZAR MANZANOS TABLA 1.3. SUSTANCIAS MÁS UTILIZADAS EN EL CONTROL DE
16
MALA HIERBA TABLA 1. 4. PRINCIPALES AGENTES ANT-IPLAGAS , DOSIS CORRECTAS Y PRESENTACION COMERCIAL
26
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_________________________________________________________________________________________________________
TABLA 5.4. CLASIFICACIÓN DE FUNCIONES
96
CAPÍTULO 6. TABLA 6.1. COSTOS DE MATERIALES DE PRODUCCIÓN.
115
TABLS 6.2. COSTOS DE MANO DE OBRA POR PROCESO
119
TABLA 6.3. DEPRECIACIÓN ANUAL DE LA PRENSA EXTRACTORA (3).
119
TABLA 6.4.COSTO VARIABLE TOTAL DE LA PRENSA
121
EXTRACTORA TABLA 6.4.COSTO VARIABLE TOTAL DE LA PRENSA EXTRACTORA
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RESUMEN
EL CAPÍTULO UNO MUESTRA TODAS LAS CARACTERÍSTICAS DEL OBJETO
DE
ESTUDIO
(LA
MANZANA),
CONOCER
SUS
TIPOS,
PROPIEDADES MECÁNICAS. PROPIEDADES NUTRICIONALES Y TÉCNICAS DE CULTIVO Y CONSERVACIÓN, ADEMÁS DE CONOCER LOS PROCESOS Y MAQUINARIA QUE SE UTILIZA PARA LA EXTRACCIÓN DEL JUGO.
EL CAPÍTULO DOS SE ADENTRA A LO QUE HA SIDO EL DISEÑO MECÁNICO A TRAVES DE LA HISTORIA, MOSTRANDONOS SU INFLUENCIA Y DESARROLLO, ASÍ COMO ALGUNAS METODOLOGÍAS PARA LA EFICIENTACION DEL PROCESO DE DISEÑO.
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EL CAPÍTULO CINCO ES LA APLICACIÓN DE LAS METODOLOGÍAS DESCRITAS EN LOS CAPÍTULOS DOS, TRES Y CUATRO PARA EL DESARROLLO DE LA MÁQUINA.
EL ÚLTIMO CAPÍTULO MUESTRA EL COSTO DE PRODUCCIÓN DEL DISEÑO OBTENIDO, ADEMÁS DEL IMPACTO QUE PRODUCIRÁ LA INTRODUCCIÓN DE ESTA TECNOLOGÍA EN ALGUNOS ÁMBITOS DE LA REGIÓN DE ESTUDIO. EL DISEÑO OBTENIDO ES UNA MÁQUINA CUYO COSTO ES MUY ECONÓMICO,
ADEMAS
MANTENIMIENTO
FÁCIL
DE Y
EXPECTATIVAS DEL CLIENTE.
CONTAR NADA
CON
CARO,
REFACCIONAMIENTO CUMPLENDO
CON
Y
LAS
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_________________________________________________________________________________________________________
ABSTRACT CHAPTER ONE DISUSSES THE MAIN OBJEBTIVES OF THIS STUDYS (THE (APPLE). MECHANICAL PROPERTIES, NUTRITIVE PROPERTIES AS WELL AS GROW
AND CONSERVATION TECHNIQUES, AS WELL AS THE
PROCESS AND MACHINERY USED IN JUICE EXTRACTION. CHAPTER TWO ANALIZES IN DEPTH THE MECHANICAL DESIGN HISTORY, DISSUES ITS YOUR INFLUENCE AND DEVELOPMENT, AS WELL AS SOME METHODOLOGIES, WICH TO IMPROVES THE DESIGN PROCESS. ON CHAPTER TREE THE METHODOLOGY FOLLOWED, IN THE SOLUTION OF A PROBLEM USING THE QUAL ITY FUNCTION DIPLAY (QFD). CHAPTER FOUR IS THE CONTINUATION OF THE DESIGN PROCESS, HERE
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OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
•
Diseñar una máquina extractora de jugo de manzana, para eficientar económica y técnicamente la producción artesanal de vino, en la sierra norte de Puebla.
OBJETIVOS PARTICULARES •
Conocer el proceso de extracción de jugo de manzana
Utilizar una metodología para el diseño, utilizando
•
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JUSTIFICACIÓN
El estado de puebla es uno de los más ricos de la república mexicana, hablando en términos de recursos naturales; pero también es uno de los más atrasados a nivel de aplicación de tecnología debido a diversos factores.
Uno de los campos mas afectados por esta falta de tecnología es precisamente la agricultura o a la producción de artículos de modo artesanal; a causa de que la mayoría de la población de este estado basa su manutención en estas actividades, es necesario de proveerlos de tecnología suficiente para eficientar los procesos que se utilizan el día de hoy, para así poder explotar estos recursos de una menor manera, no atentando con la ecología, elevando, por consiguiente el nivel de vida de sus habitantes.
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INTRODUCCIÓN El poder producir suficientes alimentos, que estos sean de calidad y además que su elaboración sea tan económica como se pueda es un asunto prioritario para cualquier nación, en especial para aquellas que como México no han logrado subsanar estos problemas debido a diversos factores, algunos de estos son la falta de apoyos económicos reales a la agricultura, así como la falta de desarrollo y aplicación de tecnología eficaz para el campo mexicano.
Como se sabe la independencia económica de un país, depende en su gran mayoría de la satisfacción de sus consumos alimenticios. Pero la producción de alimentos no se puede lograr plenamente sin tener una agricultura eficiente. Aparentemente, la agricultura se conoce como una actividad económica demasiado sencilla, pero puede llegar a ser tan complicada como el diseñar una máquina, porque depende de factores climáticos, geográficos, demográficos,
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geografía, procesos, etc..) y por consiguiente el rendimiento de esta no es el requerido, perdiéndose gran parte de su eficacia en modificaciones que muchas veces resultan contraproducentes.
En muchas regiones de nuestro país existen recursos agrícolas desperdiciados por falta de apoyos económicos y tecnológicos cómo ya se comentó líneas arriba, y un caso en particular, que será al que nos avoquemos en este estudio es la utilización del cultivo de manzana para la elaboración de productos vinícolas.
En la actualidad, la elaboración de vinos frutales es un mercado totalmente virgen, ya que no existe una infraestructura adecuada para su elaboración
y
comercialización dentro y fuera del país. En gran medida, el desarrollo de esta industria se puede atacar
por el lado de que su producción es totalmente
orgánica, es decir no existe el manejo de tantos químicos como se utiliza en la producción de otras bebidas alcohólicas, además de innovar con el tipo de fruta para su elaboración, ya que la mayoría de vinos que se fabrican en nuestro país provienen del fruto de la vid (uva).
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_________________________________________________________________________________________________________
pueden
encontrar
en
el
INSTITUTO
POLITECNICO
NACIONAL,
LA
UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO, LA UNIVERSIDAD DE CHAPINGO, así como en algunos centros regionales de investigación tecnológica como el CIIDIR – OAXACA perteneciente al IPN y la SEPI ESIME ZACATENCO cuyas investigaciones tecnológicas a nivel posgrado han obtenido diversidad de premios y reconocimientos, todos estos apoyados por el CONACYT ( Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología), cuyo objetivo es promover, apoyar y elevar la capacidad de investigación tecnológica para subsanar las demandas de bienestar de la población.
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CAPITULO I
1.-EL CULTIVO DE LA MANZANA 1.1. ORIGEN
Se desconoce el origen exacto del manzano, aunque se cree que procede del cruzamiento y selección de varias especies de manzanos silvestres europeos y asiáticos.
(1)
Según V.V. Ponomarenko es ( Malus sieversi ledeb Roem )., una
especie de manzano silvestre que crece de forma natural en las regiones montañosas de Asia media, podría ser esta especie de la que se habrían originado, hace 15.000-20.000 años, las primeras razas cultivadas de manzano. El manzano fue introducido en España por los pueblos del norte de África y durante el proceso de romanización de la península. (2) Se cree que el manzano fue introducido a México debido a las migraciones prehistóricas a través del estrecho de Bering, y durante la conquista española se introdujeron otros tipos de manzana formando así algunos híbridos adaptándose a las condiciones propias del país.
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CAPITULO I
Esta región consta de un clima templado – frío, con una humedad excelente, para el cultivo de casi todas las variedades de manzana existentes en el mundo. Así mismo, la hidratación necesaria para el buen cultivo del producto se obtiene gracias a que la región también es rica en ríos, que sirven como afluentes de grandes presas, que son utilizadas para la obtención de energía eléctrica, como la presa de Necaxa y la del Tejocotal entre otras.
(5)
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1.2. TAXONOMÍA Y MORFOLOGÍA DE LA MANZANA
CAPITULO I
(1)
-Familia: Rosaceae. -Especie: Pyrus malus
Porte: alcanza como máximo 10 m. de altura y tiene una copa globosa. Tronco derecho que normalmente alcanza de 2 a 2,5 m. de altura, con corteza cubierta de lenticelas, lisa, adherida, de color ceniciento verdoso sobre los ramos y escamosa y gris parda sobre las partes viejas del árbol. Las ramas se insertan en ángulo abierto sobre el tallo, de color verde oscuro, a veces tendiendo a negruzco o violáceo. Los brotes jóvenes terminan con frecuencia en una espina. Tiene una vida de unos 60-80 años.
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CAPITULO I
-Floración: tiene lugar en primavera, generalmente por abril o mayo, las manzanas más precoces maduran en junio, aunque existen razas que mantienen el fruto durante la mayor parte del invierno e incluso se llegan a recoger en marzo o abril. -Fruto: pomo globoso, con pedúnculo corto y numerosas semillas de color pardo brillante. 1.3. IMPORTANCIA ECONÓMICA Y DISTRIBUCIÓN GEOGRÁFICA
El manzano es una de las especies de fruta dulce de mayor difusión a escala mundial, debido fundamentalmente a:
•
Su facilidad de adaptación a diferentes climas y suelos.
•
Su valor alimenticio y terapéutico.
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CAPITULO I
Las flores son sensibles a las heladas tardías de primavera, la utilización utilizac ión de riego anti-heladas u otros sistemas de protección son habituales en aquellas zonas con elevado riesgo. Es menos exigente en suelo que el peral, ya que se adapta a la mayoría de los terrenos, aunque prefiere los de aluvión, silíceo-arcillosos, pero de regadío o muy frescos. Por tener el sistema radicular superficial puede vivir en terrenos poco profundos. El agua estancada le resulta perjudicial y tolera el césped mejor que ningún frutal. El manzano soporta temperaturas inferiores a los -10ºC, sin que por ello se afecte su corteza, aunque al descender por debajo de los -15ºC pueden perderse algunas yemas florales. Es importante observar que la principal limitación para el cultivo del manzano en comarcas meridionales es el requerimiento de horas frío, por encima de las 1.000 horas frío (en función de las variedades).
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CAPITULO I
•
Franco: tierras de secado profundas, pero con elevado nivel pluviométrico. pluviométri co.
•
East Malling II (EM-II): es vigoroso vigoroso (sistema radicular radicular expansivo y penetrante), se recomienda para la mayoría de las variedades comerciales y para su uso en cualquier tipo de suelo, aunque es susceptible del exceso de humedad, por ello le conviene los suelos bien drenados.
Su entrada en producción se inicia al segundo o tercer año de plantación según la variedad sobre la que esté injertado. Presenta resistencia marcada a la pudrición del cuello y ligeramente a la agalla de corona, pero no al pulgón lanígero.
•
East Malling VII (EM-VII): (EM-VII) : de vigor medio (de inferior desarrollo que el anterior). Sistema radicular de relativa expansión y penetración en el suelo, llega a determinar un buen anclaje en los suelos limosos. Fácil adaptación a suelos húmedos o con elevadas temperaturas.
Entra en producción al segundo o tercer año de plantación. Es susceptible a la
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CAPITULO I
1.6. VARIEDADES
Las razas y variedades de manzano son innumerables (pasan del millar), ya que ha acompañado al hombre desde tiempos remotos. Como la naturaleza propia de la manzana es ser un fruto con una pulpa demasiado jugosa se pueden utilizar la mayoría de estas variedades para producir jugo y utilizarlo
para diferentes
procesos relacionados con este. 1.6.1. -Golden -Golden Delicious (De Delicious (Delic liciosa iosa Dor ada): ada):
El fruto es grande y de color amarillo dorado, más largo que ancho, con la carne blanca amarillenta, fija, jugosa, perfumada y muy sabrosa. El pedúnculo es largo o muy largo y la piel delgada y resistente, cubierta con lenticelas grisáceas. Es una excelente polinizadora polinizadora para la mayoría de las variedades comerciales. Es sensible al mal blanco, moteado y pulgón lanígero. Resistente a chancro. Se trata de una variedad muy productiva. Así mismo este variedad de fruto tiene buena
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CAPITULO I
1.6.3. -Starking: es una mutación de Red Delicious .
Es un fruto grande, cónico, con cinco lóbulos alrededor del ojo muy marcado. Carne amarilla crujiente, de sabor muy agradable. Epidermis de color rojo vinoso y con estrías más oscuras. Árbol de buen vigor y fertilidad. Buena conservación en frigorífico. Y su recolección es en octubre. 1.6.4. -Richared :
Es una mutación de Red Delicious. Su fruto es grande y más coloreado que los anteriores. Carne crocante, fundente, jugosa y perfumada. Es una variedad productiva. Resistente a manipulaciones, transporte ,etc. De excelente conservación y su recolección es en septiembre-octubre. 1.6.5. -Starkr imson:
Es una mutación de la Starking. Su fruto es grande, de forma tronco-cónica, con las cinco protuberancias características muy pronunciadas. De color rojo brillante. Con carne crocante, semi azucarada y perfumada. Tiene buena conservación en
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CAPITULO I
1.6.7. -Verde doncella:
Árbol de vigor más o menos escaso, muy productivo. Su fruto es de tamaño mediano, más ancho que alto, de contorno irregular, elíptico y casi siempre rebajado de un lado. Piel acharolada, blanco amarillento, cerosa con chapa sonrosada más o menos viva en la insolación. Carne blanco-verdosa, jugosa, dulce y perfumada, y de muy buena conservación. Considerada autofértil, con maduración en invierno. 1.6.8. -Galiaxis:
Árbol vigoroso con fruto grande, globoso y aplastado en la base. Sensible al frío, y su recolección es de noviembre a enero. 1.6.9. -Belleza de Roma (Roma Beauty):
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CAPITULO I
Los frutos tienen unos calibres medios de 60-80 mm, la manzana es de coloración amarilla y conviene cosecharla a tiempo para evitar la aparición de grietas en la zona del pedúnculo. 1.6.12. -Granny Smith:
Es una variedad de origen australiano introducida en España. En Europa goza de un excelente mercado compitiendo con Golden Delicious . Los árboles son vigorosos, precoces en la fructificación y muy productivos; tienen tendencia a dar frutos en la extremidad de las ramas, por tanto es importante saber podarlas; prefiere la formación en palmeta; son algo sensibles al moteado y al frío. La manzana es de buen tamaño, esférica y simétrica. Tiene color verde intenso que se vuelve más claro en la madurez, con numerosas lenticelas de color blanquecino. Se poliniza con Golden y suelen hacerse plantaciones con estas dos variedades exclusivamente
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CAPITULO I
Se aconseja hacer la plantación a distancia tal que no queden ni muy distanciados, de forma que se desaproveche el terreno, ni tan juntos que lleguen a perjudicarse mutuamente. 1.7.2. Riego
El sistema de riego más empleado es el de inundación o a manta. Aunque en las nuevas zonas de producción es cada vez más frecuente la utilización de riego localizado, bien sea por goteo o por micro aspersión. En este caso se utiliza fertirrigación.
Características
Goteo
As per sión
Surcos
Inundación
Profundidad mínima 0.6
0.8
1
1.5
Suelos pesados
Bueno
Regular
Malo
Bueno
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CAPITULO I
Al tratarse de un árbol de abundante y follaje delgado en épocas calurosas transpira y evapora más que otros, y si sufre en esta época un ligera sequía puede provocar la caída de las hojas viejas y prematura del fruto. El árbol adulto de manzano requiere de forma general entre 200 y 300 litros de agua por año y kilo de fruta producido. Desde la entrada en vegetación a la de otoño los riegos deben ser abundantes y frecuentes. 1.7.3. Abonado
El abonado de un manzano es una parte trascendente en el cultivo exitoso del fruto ya que de no hacerlo el fruto crecerá con muchas modificaciones en sus características, siendo, la mayoría de las veces inservibles para su comercialización directa o para su utilización en la producción de jugo. 1.7.3.1. Principales elementos fertilizantes: -NITRÓGENO:
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CAPITULO I
Esta deficiencia es especialmente importante en tierras muy ligeras o francoarenosas, los plantones de un año o dos injertados sobre patrones clonables; Pueden verse las hojas manchadas, provocando la necrosis y su caída, dejando a la entrada del otoño el plantón totalmente deshojado. Se recomienda aplicar este elemento fertilizante a la entrada del otoño. -ZINC:
Su carencia se manifiesta en las hojas por la pérdida de clorofila, manteniéndose verde el nervio central, doblándose los bordes hacia el haz. -HIERRO:
La falta de este elemento se traduce en las hojas por una pérdida de clorofila, manteniéndose verdes sus nerviaciones, desprendiéndose algunas hojas apicales y en las basales aparecen manchas pardas, que después se necrosan. -MANGANESO:
La ausencia de manganeso se manifiesta en las hojas por la pérdida de clorofila
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CAPITULO I
De forma orientativa un abonado para una plantación adulta de manzanos podría ser la siguiente: Abonado
Nitrato amónico cálcico (20.5% N)
Kg/ha
500
Superfosfato (18% P 2O5)
300
Cloruro potásico (60% K 2O)
200
TABL A.1. 2. TIPOS DE ABONOS QUÍMICOS MAS UTILIZADOS EN LA FERTILIZAR MANZANOS FUENTE: SAGARPA, (4)
1.7.4. Poda
Los objetivos de la poda son ayudar y corregir los hábitos de crecimiento y de fructificación de cada variedad, de forma que se obtengan árboles de esqueleto equilibrado y robusto, capaz de soportar el peso de las cosechas, conseguir una producción abundante, airear e iluminar el centro del árbol y eliminar toda la madera seca, enferma o no productiva.
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CAPITULO I
El aclareo químico se realiza con productos hormonales. Las dosis y momentos dependen de cada variedad y circunstancia particular. Normalmente, el aclareo químico precede a un ajuste del número de frutos final, mediante un aclareo manual después de la caída fisiológica de frutos que tiene lugar en junio. El aclareo químico está indicado, sobre todo, para las variedades autofértiles con excesiva producción. Se ha comprobado en la variedad de manzana Red Delicious que el aclareo aumenta la cantidad de azúcar en los frutos, la materia seca y algo de su acidez. La fructificación del manzano se produce en forma de corimbo, dando lugar a dos, tres o más frutos en un solo ramillete, cuando solamente debería producir un solo fruto, por lo tanto deben suprimirse los restantes. Los frutos deben aclarase al alcanzar el tamaño de una avellana, dándoles un movimiento de torsión. Más eficaz que el aclareo de los frutos es el de las flores, porque el árbol no pierde una parte de las reservas que emplea en la formación de
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CAPITULO I
Materia activa
Diuron
28.5%
Terbutilazina 28.5% Terbacilo 80%
Dosis
+
Presentación
del
producto
4-8 l/ha
Suspensión concentrada
2-4 l/ha
Polvo mojable
TABLA 1.3. SUSTANCIAS MÁS UTILIZADAS EN EL CONTROL DE MALA HIERBA FUENTE:
SAGARPA (4)
Cuando los árboles son muy jóvenes pueden resultar dañados por la acción de los herbicidas de contacto o sistémicos, por lo que es preferible dar labores mecánicas al terreno con arado, cultivador grada o rotovactor, y trabajar cuidadosamente con la azada alrededor del plantón. 1.8. RECOLECCIÓN
Las manzanas se recolectan entre septiembre y octubre, exceptuando las variedades más precoces que se recogen en julio y agosto. Es importante
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CAPITULO I
1.9. PRINCIPALES PLAGAS Y ENFERMEDADES 1.9.1 Plagas -GORGOJO DE LA FLOR DEL MANZANO (Anthon omus pomoru m)
Este coleóptero causa daños exclusivamente a las flores del manzano, en cuyo interior
habitan
las
larvas
que
provocan
su
destrucción.
Ciclo de vida
El desarrollo de la larva es muy rápido, aproximadamente 15 días; después se transforma en ninfa en el mismo capullo floral y sale el adulto al exterior 8-10 días más tarde, generalmente en el mes de mayo. Pasa el invierno en estado adulto, abrigado en las rugosidades de la corteza, bajo las piedras o en cualquier otro refugio. Los adultos empiezan a aparecer cuando la temperatura máxima diurna es de 1011ºC y la temperatura media de 7 a 8ºC. Se alimentan picando los botones
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CAPITULO I
Entre los productos a emplear, se muestran eficaces: Triclorfon, Fosalone, Diazinon,etc. -ARAÑUELO DEL MANZANO Y DEL CIRUELO ( Hyponomeuta malinellus)
Los daños que esta plaga causa en frutales mal cuidados pueden ser muy grandes, ya que destruye todas las partes verdes, y no sólo pierde la cosecha, sino que se pone en peligro la vida del árbol al quedar desprovisto de hojas. Métodos d e control
Cuando aparezcan las primeras orugas, después de la floración, debe de darse un tratamiento con Malation, Triclorfon, Carbaril, Fention, etc. Este tratamiento debe realizarse antes de que se formen las telas, pues de lo contrario es difícil que el líquido penetre en su interior. Debe repetirse el tratamiento a los 10 ó 12 días, especialmente en los años de fuerte ataque. LGÓN LANÍGE
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CAPITULO I
Control
-Empleo de portaincertos resistentes: Merton’s, Nothern Spy. -Empleo de variedades resistentes. -Lucha biológica con Aphelinus mali , que pone sus huevos en el cuerpo de estos pulgones. -Lucha química: •
Tratamiento de invierno con aceites minerales amarillos al 2%.
•
En primavera, desde la caída de los pétalos, tratamientos con Fentoato, Pirimicarb, etc.
•
Tratamientos curativos a lo largo del período vegetativo con insecticidas sistémicos. Se recomiendan las siguientes materias activas:
-ZEUZERA Y COSSUS:
Las orugas de Zeuzera pyrina tiene un color amarillo vivo, con la cabeza negra.
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CAPITULO I
de las jóvenes larvas transcurre entre 1 y 3 semanas, lo que suele ocurrir en los meses de julio-agosto. -Entre los productos a emplear, dan buenos resultados los siguientes: Triclorfon, Fenitrotion, Fosalone, etc. -ARAÑA ROJA (Tetranyc hus urticae)
Varias especies de ácaros, denominados “arañas rojas”, causan daños en el manzano, peral y melocotonero Pasan el invierno en forma de huevo sobre la corteza, principalmente en la bifurcación de las ramas, y en las rugosidades de la corteza; la madera toma un color rojo característico. A simple vista los huevos tienen el aspecto de pequeñísimos puntos rojos. En abril nacen las larvas provistas de 6 patas y a las 4 ó 6 semanas se han transformado en adultos, que tienen color rojo y por eso se les llama “arañas rojas”. Estos adultos ponen huevos que a los 10 ó 15 días dan lugar a nuevas larvas.
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-BORDADORES DE LAS FRUTAS (Adoxophyes reticulana, Pandemis
ribeana)
Se trata de pequeñas mariposas pertenecientes a la familia de los Tortrícidos que, en estado de larva provocan unas características en los frutos: erosiones superficiales irregulares, cuya forma recuerda a un verdadero bordado.
Control
-El tratamiento debe realizarse en el periodo prefloral, las materias activas recomendadas son: Armitraz, Tebufenocida y Bifentrin -AGUSANADO DE MANZANAS Y PERAS (Cydia pomonella)
Es un insecto que causa muchos daños en los manzanos, ya que en estado de larva se nutre, exclusivamente, de las semillas del fruto en vías de desarrollo o ya
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de adultos con feromona sexual, en una proporción mínima de una trampa por cada 4 hectáreas. -COCHINILLA PERNICIOSA O PIOJO DE SAN JOSÉ (Quadraspidiotus perniciosus)
Ataca a todas las especies de árboles frutales, tanto de pepita como de hueso, y también a numerosas plantas ornamentales, arbustivas o arbóreas. Generalmente inverna en su segunda edad. Al llegar la primavera reanuda su actividad y crecimiento y alcanza el estado adulto después de sufrir varias mudas. Métodos de contr ol
-Para poder combatir eficazmente esta plaga es fundamental llevar a cabo los tratamientos de invierno, época en que pueden aplicarse insecticidas enérgicos sin causar daño a los árboles, por estar en ese momento desprovistos de hojas.
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Métodos d e control
-Para frenar la invasión del verano se recomienda dar tratamientos preventivos en el invierno con polisulfuro de calcio. -CHANCRO DEL MANZANO (Nectria galligena)
Originado por un hongo parásito que causa daños muy importantes en ramas y provoca la podredumbre de los frutos. Este hongo encuentra el ambiente favorable para su desarrollo en las zonas de clima húmedo y donde vegeten plantas mal cuidadas. Las lesiones pueden afectar a todos los órganos leñosos, del tronco a las ramas y de las ramas más gruesas a las de un año. Inicialmente, aparecen unas pequeñas manchas, que pueden localizarse, sobre todo, alrededor de cualquier herida producida por los insectos, el granizo, el hielo o por algún instrumento
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CAPITULO I
Materia activa
Dosis
Amitraz 20% + Bifentrin 2.5% 0.15-0.30% Amitraz 20% + Cipermetrin 1.5% Diazinon 60%
0.05-0.12%
Dimetoato 30% + Flucitrinato 3% Fenpropatrin
7.5%
+
Tetradifon 7.5% Tau-Fluvalinato Tiometon 20% Materia activa
0.10-0.20%
7.2%
+
0.10-0.15% 2-3 l/ha
0.04-0.05%
Dosis
Presentación producto
Concentrado emulsionable Concentrado emulsionable Concentrado emulsionable Concentrado emulsionable Concentrado emulsionable Concentrado emulsionable Presentación del
del
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Es especialmente elevado su contenido en potasio y bajo en sodio. Además que el contenido en vitamina C es variable según el tipo de variedad y las condiciones de almacenamiento. Valor n utricio nal de la manzana en 100 g de sustancia com estible
Agua (g)
84
Proteínas (g)
0.3
Lípidos (g)
0.6
Carbohidratos (g)
15
Calorías (kcal)
58
Vitamina A (U.I.)
90
Vitamina B1 (mg)
0.04
Vitamina B2 (mg)
0.02
Vitamina B6 (mg)
0.03
Ácido nicotínico (mg)
0.1
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Cobre (mg)
0.08
Fósforo (mg) ;azufre (mg)
10; 5
TABLA 1. 5. ELEMENTOS NUTRICIONALES DE LA MANZANA FUENTE: SAGARPA, INSTITUTO NACIONAL DE NUTRICION (4) (8)
1.11. POSTCOSECHA
La poscosecha es el último paso en el cultivo de la manzana pero también es demasiado importante debido a que al realizarse el levantamiento de una cosecha incorrecto puede traer como consecuencia la falta de maduración y por lo consiguiente la falta de jugo obteniéndose una pulpa demasiado seca, inservible para la obtención del primero. A continuación se presentan los procesos mas representativos de los tipos de manzana mas comunes. 1.11.1. Manzana "Golden Delicious"
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1.11.2. Manzana " Red Delicious"
-Cosecha: Corazón sin almidón. -Calidad: •
Firmeza, crujiente, ausencia de harinosidad.
•
Sabor, incluye sólidos solubles, acidez titulable y compuestos aromáticos
volátiles. •
Ausencia de defectos como golpes, pudrición, partiduras de la cavidad
calicinar y peduncular, picado amargo (bitter pit), escaldado, pardeamiento interno, arrugamiento y corazón acuoso. •
Color de la piel rojo intenso y uniforme.
-Temperatura óptima: 0 ± 1°C (32 ± 2°F); punto de congelamiento es -1.7 °C. .
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-Temperatura óptima: 0° ± 1°C (32 ± 2°F). Enfriar rápidamente, ya que esta manzana
se
ablanda.
1.11.4. Manzana " Starkin g" -Cosecha:
•
El cambio de color de fondo de verde a verde claro o blanco puede ser un
indicador útil para los cosechadores. •
La fruta debe ser cosechada antes de la completa degradación del almidón.
•
En base a una limitada investigación, la cosecha de la fruta debe efectuarse
alrededor de los 180 y 190 días después de la floración para reducir la incidencia de desórdenes fisiológicos [partidura de la piel y pardeamiento interno (skin cracking-internal browning)]. -Calidad: •
Firmeza, crujiente y ausencia de harinosidad.
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Sabor, incluye sólidos solubles (12% o mayor), acidez titulable (0.75% o
menor) y compuestos aromáticos volátiles. •
Para mejorar la calidad de consumo, los frutos cosechados temprano en la
temporada pueden ser acondicionados con un tratamiento con etileno de 100 ppm por 24 horas a 20°C para la venta inmediata. •
Ausencia de defectos como golpes, pudrición, partiduras de la cavidad
calicinar o peduncular, bitter pit, daño por insectos y corazón acuoso. •
Color verde profundo y ausencia de colores atípicos y/o quemado de sol
(manchas amarillas o pardas). -Temperatura óptima:
0.5 ± 0.5 °C; el punto más alto de congelamiento es
1.5°C. Algunos reportes indican que 0°C puede resultar en daño por frío (chilling) en temporadas. 1.12. SANIDAD EN LOS SISTEMAS DE AGUA
La sanidad de los sistemas de agua utilizados para manipulación de manzanas es importante. El cloro entre 50-100 ppm es muy efectivo, pero el nivel de cloro activo
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1.13.1 Extractores de tip o artesanal.
La extracción de jugo artesanal es el proceso con mayor antigüedad ya que solo se necesita un extractor manual; la diversidad de formas de este tipo de extractores varia dependiendo de la región y los recursos económicos con que se cuente, pero un ejemplo muy sencillo es el extractor de rueda que no es mas que una tinaja de forma circular hecha de madera con una tapa y una flecha roscada también de madera. El procedimiento de extracción es muy sencillo, solo basta colocar el fruto al que se extraerá el jugo (este tipo de extractor se puede utilizar casi con toda la fruta ),colocar la tapa y hacerla girar en la flecha roscada, el sistema funciona como si se apretara una tuerca en un tornillo, por lo que la tapa va bajando y va presionando la fruta hasta que se le extrae el jugo, cabe mencionar que la tinaja tiene en su parte inferior un orificio donde lleva un sifón por donde desahogará el jugo. La desventaja de este tipo de extractor, tan rudimentario es que la mayor parte del
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FIGURA 1. 2. ALGUNOS EXTRACTORES MANUALES UTILIZADOS EN LA PRODUCCIÓN DE VINO
También existen extractores de uso doméstico pero estos de antemano quedan fuera para su utilización en la producción, por muy pequeña que esta sea.
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como Chile, que ocupan los primeros lugares de producción de vinos de frutas a nivel mundial.
A) Extractor industrial tipo molino B) Extractor de aspas
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Figura 1. 3. Extractor es mecánico s para alta producc ión de vino de frutas
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CAPITULO I
1.14. REFERENCIAS. (1) MATA, INOCENTE 1989. “ LA PRODUCCION DE LA MANZANA” ED. LIMUSA – NORIEGA. (2) CLARKE, OZ. 1995. “ ATLAS DEL VINO” ED. BLUME, ESPAÑA. PAG 134. (3) INTERNET, YAHOO BUSCADOR “ INDUSTRIA VINÍCOLA” MEXICO D. F. 2003 (4) SECRETARIA DE AGRICULTURA Y GANADERIA. ANUARIO. MEXICO. 2002. (5) INSTITUTO NACIONAL DE ESTADÍSTICA, GEOGRAFÍA E INFORMÁTICA, INEGI. MEXICO. 2003.
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CAPÍTULO II
2. INTRODUCCIÓN AL DISEÑO MECÁNICO 2.1. EL DISEÑO MECÁNICO Diseñar es un conjunto de actividades que apoyadas en los conocimientos, la experiencia, el ingenio y el intelecto, pretende resolver necesidades humanas, anticipando, a través de la ideación, los medios con los cuales se busca satisfacer esas necesidades. En consecuencia, el diseño tiene implicaciones con el futuro en tanto se trata de una actividad proyectual.
El diseño es creativo cuando busca la representación anticipada de algo que no existe todavía y es reiterativo cuando repite o modifi ca para adecuar lo ya existente. La palabra diseño pro cede del italiano “ disegnare” que a su vez se deriva del latín designare que significa marcar, designar. "Diseñar es la etiqueta que ponemos a esta acción que da significación a las cosas, mediante la transformación grave o ligera de las mismas”. (1)
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CAPÍTULO II
Muchos productos diseñados para la producción artesanal basan su valor de estima precisamente en que se trata de productos únicos e irrepetibles, como en el caso de los muebles de estilo. Por su parte la producción industrial pretende asegurar la ínter cambiabilidad de los productos a través de la normalización y la reproducción idéntica de sus característica por medio de la fabricación con máquinas. Difícilmente un producto se diseña bajo uno solo de los seis enfoques mostrados en la siguiente tabla:
2.1.1. ENFOQUES DEL DISEÑO •
(1)
POR LOS CONOCIMIENTOS EMPLEADOS :
Diseño empírico Diseño científico •
POR LA FUNCION DEL PRODUCTO
Diseño empírico
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CAPÍTULO II
En el caso específico del diseño mecánico, los retos para desarrollar un nuevo producto incluyen aspectos exclusivamente mecánicos, así, como otros cuyo contenido rebasa el ámbito de la ingeniería mecánica, como en los productos electromecánicos, electrónicos, y los llamados productos mecatrónicos, que requieren la participación de los integrantes de todo un equipo de diseño conformado por expertos en diferentes campos del conocimiento, cuyos esfuerzos se dirigen siguiendo un objetivo común. El trabajo en equipo es uno de los factores más importantes hoy día para lograr un producto exitoso y una de las primeras actividades que tienen lugar durante el desarrollo de un producto es precisamente la conformación del equipo de diseño. En ocasiones es necesario que exista un "equipo ampliado de diseño" cuya eventual participación depende del estado de avance del proyecto. Así se puede prever la participación de representantes del cliente, proveedores de materiales y componentes, personal de ensamble, servicio, asesores legales, expertos en materiales, etc.
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CAPÍTULO II
2.2. OBJETIVOS DEL EQUIPO DE DISEÑO: Las actividades del equipo de diseño deben desarrollarse teniendo presentes los siguientes cuatro objetivos. •
Comprender perfectamente el problema a resolver.
•
Descomponer el problema en partes los suficientemente simples par su mejor manera.
•
Generar y controlar la información que se produzca durante el desarrollo del producto.
•
Planificar las actividades del proyecto.
2.3. COMPRENSION DEL PROBLEMA
(3)
El diseño mecánico es un proceso de solución de problemas. Como tal, el primer paso de este proceso consiste en comprender el problema que se trata de resolver. No es posible resolver correctamente un problema si no se tiene la
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CAPÍTULO II
proyecto se va reuniendo información con la que el problema se va comprendiendo cada vez mejor, pero esa flexibilidad inicial se va reduciendo hasta el grado en que los únicos cambios que se permiten, son aquellos que tienen repercusiones económicas mínimas. Al final del proceso, cuando se tiene el mayor conocimiento del problema, la libertad para efectuar cambios es prácticamente nula. Esto que se conoce como la paradoja del diseño.
% de comprensión
% de comprensión Comprensión
100%
Cambios
Comprensión 100%
Cambios
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CAPÍTULO II
En la etapa inicial de análisis del problema, el equipo de diseño deberá dar respuesta a las siguientes tres preguntas:
• Es un problema de ingeniería? Es necesario saber si se justifica la integración de un equipo de diseño del que se requiera la aportación de conocimientos científicos y tecnológicos característicos de la ingeniería.
• Existe mercado para el produ cto? El tamaño del mercado; características como la edad, sexo, ubicación, poder adquisitivo; restricciones legales y ambientales; registros y patentes de productos de la competencia, etc. son datos que debe reunir el equipo de diseño.
• El desarrollo del proyecto es congruente con la misión y objetivos de la empresa? Es necesario saber si se poseen los recursos humanos y materiales con las capacidades técnicas para abordar el problema en cuestión; si
los recursos
financieros de que se puede disponer son compatibles con la necesidad que se
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2.3.1. Obstáculos que impiden el paso del estado in icial al estado fin al Cuando se percibe que entre los estados inicial y final del problema existen obstáculos, es necesario en primer lugar reconocer el tipo y magnitud de tales obstáculos, y enseguida planificar la mejor forma de superarlos. Los obstáculos pueden ser de carácter legal, tecnológico, financiero, político, limitación de tiempo, suministros de materiales, carencia de los medios de distribución adecuados, falta de recursos humanos con la capacidad para desarrollar o fabricar el producto, entre otros. La revisión amplia y detallada de los diferentes tipos de obstáculos que se interponen entre los estados inicial y final del problema, debe basarse en información correcta, suficiente y oportuna. Se trata de evitar con ello, en la medida de lo posible el surgimiento de condiciones sorpresivas durante el desarrollo del producto. Esta revisión permitirá decidir si el proyecto continúa a fases más avanzadas, se posterga para mejores épocas en que las condiciones sean más propicias, o se cancela definitivamente desde su fase preliminar por no ser viable.
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FUNCIÓN DE MERCADOTECNIA
CAPÍTULO II
FUNCIÓN DISEÑO
FUNCIÓN MERCADOTECNIA
FIGURA 2.3 La función di seño y su interrelación co n mercadotecnia y manufactura (4)
2.4.1. La mercadotecnia: La mercadotecnia tiene la finalidad de establecer vínculos entre la empresa y sus clientes. Algunas de sus actividades están enfocadas hacia la identificación de oportunidades para sus productos, definición de los nichos de mercado, identificación de las necesidades de los clientes, facilitación de la comunicación entre la empresa y sus clientes, fijación de precios, promoción y lanzamiento del producto.
2.4.2. El diseño:
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CAPÍTULO II
2.4.3. La función m anufactur a: (1) La función manufactura tiene la finalidad de organizar y aprovechar eficientemente los medios de producción que tiene disponibles, diseñar e implantar los procesos de fabricación necesarios para materializar los productos previamente diseñados. Aunque este tipo de trabajo es en apariencia sencillo, se requiere además de los conocimientos relativos al producto en proceso de diseño, un amplio dominio de lo que se denomina ingeniería de detalle. La especificación de formas, dimensiones, tolerancias, materiales, estados de superficie, recubrimientos superficiales, etc. Requiere entre otros temas, conocimientos sólidos de la metrología dimensional, los procesos de manufactura y la ciencia de los materiales. En los años recientes se ha sistematizado el proceso de análisis de los productos de la competencia a través del método conocido como benchmarking. Bajo una filosofía de mejora continua, se analizan las fortalezas y debilidades de diferentes productos de la competencia tomando como referencia los requerimientos del cliente. Si se tiene un producto en el mercado, se incluye en el estudio para tener
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CAPÍTULO II
2.5. SUMARIO. Se puede definir que el diseño es una herramienta fundamental para poder satisfacer las necesidades que tienen lo seres humanos, así como el entorno que los rodea. También se define que ligado con el diseño se encuentra la creatividad, pero todos estos conceptos tienen que ser ordenados y capitulados en una metodología capaz de poder resolver problemas de diseño de una manera sencilla pero eficaz. El diseño , como tal no nos sirve si no existe una aplicación real, donde pueda desplegarse todos sus aspectos, teniendo como apoyo, las relaciones con otras ciencias, y la interacción entre estas. Se puede definir que el diseño está relacionado con casi todas las ciencias, pues la necesidad imperiosa de mejorar continuamente los procesos, procedimientos, herramientas y técnicas ya existentes, a la vez que se puedan desarrollar otras nuevas y mas innovadoras.
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CAPÍTULO II
2.6. REFERENCIAS.
(1) RAMOS WATA WATANAB NABE, E, JORGE. “ CURSO DISEÑO MECÁNICO 1” . SEPI ESIME. MEXICO. 2002. (2) SHIGLEY, J.P. “ DISEÑO DISEÑO EN EN INGENI INGENIERÍA ERÍA MECÁNICA” MECÁNICA” . ED. MC GRAW HILL.5ª. EDICIÓN. MEXICO. (3) HIDALGO R., MARTÍN. MARTÍN. “ DISEÑO DE UNA MAQ. PARTIDORA DE PÍÑAS PÍÑAS DE AGAVE PARA PA RA PRODUCCIÓN PRODUCCIÓN DE MEZCAL MEZCAL EN EL ESTADO DE OAXACA” OAXACA ” . TESIS MAESTRIA, SEPI ESIME. ESIME. MEXICO. MEXICO. 2001. (4) PLATA PLA TA C., GERARDO. DISEÑO, DISEÑO, ANÁLISIS ANÁ LISIS Y CONSTRUCCIÓN CONSTRUCCIÓN DE UN UN CHASIS PARA UN AUTO SAE MINIBA MINIBAJA JA”” . TESIS TESIS MAESTRÍA MAESTRÍA SEPI ESIME. MEXICO. 2003.
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CAPÍTULO lII
3. METODOLOGÍA DEL DISEÑO. De manera general, un método es un modo de decir o de hacer con orden una cosa, es un modo de obrar o proceder. Consecuentemente, plantea una serie de actividades a realizar para lograr un propósito. En el diseño mecánico, la metodología debe plantear los pasos a seguir para que, con la aplicación de los conocimientos provenientes de diferentes fuentes, entre ellas la ingeniería mecánica, se pueda llevar a cabo el desarrollo de productos, desde su etapa de comprensión del problema, hasta la generación de toda la información necesaria y minuciosamente detallada que haga factible su fabricación, uso, conservación y retiro.
3.1. LA METODOLOGÍA METODOLOGÍA DEL DISEÑO MECÁNICO
(5)
Como se ha comentado anteriormente, el diseño mecánico es el eslabón entre las funciones de mercadotecnia y manufactura. Previo al inicio del proceso de diseño propiamente dicho, ha tenido lugar la identificación de la necesidad, el estudio de
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CAPÍTULO lII
REFINAMIENTO DEL PROCESO
PROCESO DE DISEÑO
DISTRIBUCION EN PLANTA FABRICACION Y ENSAMBLE
RECURSOS
MATERIA PRIMA
FIGURA 2.6. Relación entre el proceso de diseño y l a fabricación
La metodología que se aplique durante el proceso de diseño debe permitir que el eslabonamiento entre los servicios de mercadotecnia y manufactura se lleve a
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CAPÍTULO lII
1era. Etapa COMPRENSIÓN DEL PROBLEMA
2DA. ETAPA DISEÑO CONCEPTUAL
3ERA. ETAPA
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CAPÍTULO lII
3.2. 1a etapa: Comprens ión del problema Para la etapa de comprensión del problema se aplicará la metodología del despliegue de funciones de calidad, que se describirá mas adelante. En este capítulo se explica cómo se pueden determinar los requerimientos de calidad del producto de manera cuantificable a través de la interpretación y traducción de los requerimientos del cliente. Además, se explica en qué consiste la filosofía japonesa de "escuchar la voz del cliente" para conducir los esfuerzos del equipo de diseño hacia la obtención de un producto que responda a sus expectativas. El objetivo del despliegue de funciones de calidad consistirá en definir las características que deberá tener el producto, expresadas como una serie de metas de diseño, para que a partir de allí, el resto del proceso de diseño se enfoque en el logro de esas metas. La información que se genere en esta primera etapa del proceso de diseño, debe permitir la elaboración del modelo funcional del producto, que se trata en la etapa de diseño conceptual. De manera general, la primera etapa del proceso de diseño debe permitir pasar de los requerimientos del cliente a las metas de diseño a partir
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3.3. 2a etapa: Diseño Conceptual :
CAPÍTULO lII
(1)
La etapa de conceptualización se apoyará, entre otras metodologías, en el análisis del valor. Para este efecto, se aprovechará la información generada en la primera etapa del proceso de diseño, para definir en primer lugar el modelo funcional del producto, para después pasar a conceptuar las posibles soluciones al problema.
Se trata aquí de identificar primero el "qué" y después proponer alternativas del cómo" . El "qué" consiste en la identificación de todas las funciones que es necesario que desarrolle el producto; desde las funciones más generales hasta las más particulares, con las cuales se puede lograr satisfacer las expectativas del cliente. Por otro lado, el "cómo" consiste en generar una serie de alternativas de solución en base al modelo funcional descrito antes; después se evalúan esas alternativas de manera sistemática para llegar a una propuesta de solución con la cual se pueda continuar a etapas más avanzadas del proceso de diseño. El objetivo de la etapa del diseño conceptual es lograr la mejor propuesta de solución posible para que en la siguiente etapa los esfuerzos del equipo de diseño
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CAPÍTULO lII
3.4. 3a etapa: Diseño de Detalle: El diseño de detalle se planteará conforme a la metodología. Su objetivo consiste en definir, sin lugar a dudas, el producto, de tal manera que sea posible su manufactura. Es decir, en esta etapa se debe definir "el modelo de manufactura del producto". Los materiales, las formas, las dimensiones, tratamientos
térmicos,
tolerancias,
rugosidades,
recubrimientos superficiales, y todo aquello que sea
necesario definir para que el producto se pueda fabricar de modo que sus características puedan cumplir con las funciones previstas.
El resultado de la etapa del diseño de detalle es propiamente el resultado de todo el proceso de diseño del producto. La información que se genera en esta etapa sirve a la función manufactura para fabricar el producto y sus componentes, así como para llevar a cabo el ensamble. Por consiguiente el, proceso de diseño consiste en "darle forma al concepto de diseño" tomando como base toda la información generada hasta ahora:
(5)
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CAPÍTULO lII
CONCEPTO DE DISEÑO
MODELO DE MANUFACTURA
FUNCIONES DE CONCEPTO
FIGURA 2.10. 3era. Etapa del Proceso d e Diseño. Pasos a segui r p ara obtener un modelo de manufactura utilizando los conceptos de dieño.
3.5. DESPLIEGUE DE FUNCIONES DE CALIDAD:
(1)
Es claro que un producto de calidad es aquel que satisface los requerimientos y expectativas de los clientes. Uno de los primeros pasos dentro del proceso de diseño del producto consiste en identificar claramente cuales son estos requerimientos y
expectativas. La
identificación de requerimientos y expectativas se puede hacer de diferentes maneras; entrevistas personales, entrevistas a distancia, encuestas, cuestionarios,
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CAPÍTULO lII
Aunque el enfoque más difundido del QFD se refiere al proceso del diseño, esta metodología trasciende a todas las etapas del desarrollo del producto: diseño, producción, control. Inclusive, algunos autores proponen al QFD como una excelente metodología para las empresas que presta n únicamente servicios. .
CLIENTE
QFD
EMPRESA PROVEEDORA
FIGURA 2.11. Diagrama de eslabonamiento entr e las necesidades y d eseos del cl iente con la empresa proveedora
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El QFD se apoya en gráficos para que la información relevante que se va generando pueda utilizarse fácilmente durante el proceso de diseño. Por la forma que adquieren, en Estados Unidos de Norteamérica se conoce a los gráficos que resultan del QFD como
"q uality house" o " casa de la calidad" . Los principales aspectos se pueden resumir como sigue:
3.7. ASPECTOS ESCENCIALES DEL QFD •
El QFD es una metodología para planificar el proceso de diseño eslabonando al cliente con la empresa.
•
Los datos de entrada del proceso de diseño, son lo requerimientos y expectativas de los clientes. Es escuchar la voz del cliente.
•
Los requerimientos y las expectativas de los clientes deben traducirse en metas de diseño mensurables.
•
El QFD utiliza gráficos para desplegar información relevante.
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CAPÍTULO lII
Para la etapa de comprensión del problema, la mitología del QFD se puede aplicar en los siguientes seis pasos:
Primer paso Identificación del cliente Segundo paso DETERMINACION DE LOS REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE
Tercer paso DETERMINAR LA IMPORTANCIA DE LOS REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE
Cuarto paso ESTUDIO COMPARATIVO CON
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CAPÍTULO lII
3.7.1. Primer Pri mer pas o IDENTIFICACIÓN IDENTIFICACIÓN DEL CLIENTE
La primera tarea del equipo de diseño al aplicar la metodología QFD es la identificación del cliente. Si los requerimientos y expectativas del cliente son los datos de entrada para la aplicación del QFD, es natural que lo primero que debe definirse es a quién o a quienes se debe considerar como clientes. Al tener varios clientes en el diseño de un producto se debe tener una definición de lo que es un cliente:
Un Cliente Cliente es es todo aquel aquel que sea impactado impactado por el producto o por el proceso, pudiendo ser int ernos o externos. Cliente externo: son impactados por el producto pero no son miembros de la compañía que lo produce. Aquí se incluyen a quienes compran el producto, instituciones gubernamentales, y al público en general (que pueden ser impactados por productos inseguros o que dañan el entorno ambiental)
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CAPÍTULO lII
Es previsible que el cliente-consumidor desee, entre otras cosas, que el producto funcione correctamente, que sea durable, que su mantenimiento sea fácil, que se vea atractivo, que tenga incorporadas las últimas tecnologías, y que ofrezca muchas características, además de que su precio sea correcto. El cliente-productor desea normalmente que el producto sea fácil de fabricar y ensamblar, que las tolerancias de fabricación sean las más amplias posibles, que los medios de producción necesarios (mano de obra, maquinaria, equipo y materiales) estén disponibles. Que incluya partes estandarizadas y preferentemente componentes que ya se tengan desarrollados. Que se puedan utilizar las instalaciones existentes y los procesos de fabricación ya dominados. Que se produzca el mínimo de desperdicio y rechazos de producción.
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CAPÍTULO lII
Lo importante es que esta información corresponda efectivamente, y con el lenguaje utilizado utilizado p or lo s cl ientes, ientes, a sus r equerimientos equerimientos y expectativas. expectativas. Requerimientos se pueden agrupar como se muestra en la lista siguiente:
1.- Económicos : • Precio objetivo de venta • Costo unitario de fabricación • Gastos de la inversión • Costos de financiamiento • Contratación de expertos
2.- Funcionales: • Disponibilidad de la tecnología implicada (si se conoce) • Medio ambiente de funcionamiento
> Temperatura
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>
Términos y plazos de garantía
3.- Restricciones espaciales: • Espacios disponibles • Acometidas de energía, agua, aire comprimido, etc. • Accesos para la instalación • Accesos para la operación • Limitaciones de espacio para el transporte
4.- Apariencia: • Tamaño •
Restricciones legales
• Forma • Color
CAPÍTULO lII
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• Disponibilidad de refacciones • Períodos de mantenimiento
7.- Restricciones de tipo legal: • Patentes y derechos de autor • Restricciones ecológicas
8.- restricciones de tiempo: • Tiempo para desarrollo del producto • Plazo para el lanzamiento al mercado • Fechas críticas para el avance del proyecto • Trámites para financiamiento • Trámites legales
CAPÍTULO lII
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CAPÍTULO lII
A los primeros se les asignará el mismo grado de prioridad; es decir, todos ellos tienen el mismo nivel de importancia y los esfuerzos del equipo de diseño deberán aplicarse para su cumplimiento total. La verdadera ponderación se aplica a los requerimientos deseables. Para ello se recomienda la aplicación de la comparación por pares; este procedimiento consiste en analizar cada uno de los requerimientos con el resto. Esta comparación debe hacerse sobre la base de que cada requerimiento es más importante o menos importante que aquel con el que se compara; por lo tanto, no se acepta que dos requerimientos tengan el mismo grado de importancia .
REQUERIMIENTOS OBLIGATORIOS
LISTADO DE REQUERIMIENTOS
PONDERACIÓN
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CAPÍTULO lII
a
b
c
d
e
f
(+)
%
a
0
+
+
+
-
-
4
26.66
b
-
0
+
-
-
+
2
13.33
c
-
-
0
+
-
-
1
6.66
d
-
+
-
0
+
-
4
26.66
e
+
+
+
-
0
+
4
26.66
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CAPÍTULO lII
3.7.4. Cuarto paso: ESTUDIO COMPARATIVO (BENCHMARKING) A PRODUCTOS DE LA COMPETENCIA
El cuarto paso de la metodología del QFD consiste en estudiar productos de la competencia para determinar en qué grado estos productos satisfacen todos los requerimientos y expectativas de los clientes. En realidad, ninguna empresa debería invertir en el desarrollo de un producto sin conocer a su competencia y tener la seguridad de que puede ofrecer al mercado un mejor producto. Dos preguntas surgen de inmediato: ¿qué productos evaluar?, ¿qué elementos de comparación utilizar para hacer la evaluación? Salvo raras excepciones, normalmente en el mercado en donde se ha identificado una necesidad pueden existir uno o varios productos que satisfacen los requerimientos de los clientes de manera parcial o casi por completo. De entre estos productos, uno o dos se distinguen porque comparten la mayor parte del mercado, y por esa razón se les considera como productos líderes.
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CAPÍTULO lII
En cambio los requerimientos subjetivos deben evaluarse con ayuda de los mismos clientes. Este tipo de requerimientos no son directamente mensurables y por lo tanto su evaluación no se basa en una métrica. Por ejemplo, si el requerimiento se expresa como: "que se instale fácilmente", será mejor que sean los mismos clientes, en este estado de avance del proyecto, quienes identifiquen cuales productos de la competencia cumplen mejor con este requerimiento. Para apoyar la evaluación se puede utilizar algún sistema de calificación, como el siguiente basado en una escala de 1 a 5, donde:
(5).
1= el diseño no c umple en absoluto co n el requerimiento 2= el diseño cumple ligeramente con el requerimiento 3= el diseño cumple medianamente con el requerimiento 4= el diseño cump le casi en su t otalidad con el requerimiento 5= el d iseño cum ple totalmente con el r equerimiento
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CAPÍTULO lII
El cómo
Listado de requerimientos
Ponderación de requerimientos
Estudio comparativo de productos de la competencia
Voz del cliente ( el qué)
2º paso
3er. Paso
FIGURA 2.14. Construc ción del gráfic o de despliegu e de funcion es de calidad (1).
4º paso
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CAPÍTULO lII
3.7.6. Sexto paso : ESTABLECER LAS METAS DE DISEÑO El sexto y último paso de la metodología del QFD consiste en fijar las metas de diseño.
Cada meta de diseño debe expresar una característica mensurable que debería tener el producto, y que se debe alcanzar a través del proceso de diseño. El establecimiento de las metas de diseño se lleva a cabo tomando en cuenta:
•
Los requerimientos del cliente
•
El valor agregado que se desea imprimi r al nuevo pro ducto
•
Las características de los prod uctos de la competencia
(3)
En los tres casos se trata de características mensurables que llevan asociadas magnitudes y unidades de medición.
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CAPÍTULO lII
En muchas ocasiones el equipo de diseño determina que el producto podría llevar incorporadas algunas características que, aunque no fueron expresadas como requerimiento por el cliente, podrían aumentar el valor agregado al producto. A este respecto, Noriaki Kano (5) ha establecido un modelo que divide las características del producto en tres distintas categorías; cada una de ellas tiene efectos diferentes sobre el consumidor. Las tres categorías son: •
CARACTERISTICAS INSATISFACTORIAS :
Son todas aquellas características que el cliente da por descontado que debe contener el producto, y que si están ausentes, le causan insatisfacción. En otras palabras, se asume que deben estar implícitas en el producto y que rutinariamente están presentes en productos similares. Si un producto con muchas características insatisfactorias llega al mercado, provocará descontento en los clientes. Si se corrigen todas las características insatisfactorias, el cliente dejará de estar descontento, pero no estará altamente satisfecho. En el mejor de los casos, se
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CAPÍTULO lII
las que se consideran en los estudios comparativos de mejora (benchmarking). En otras palabras, las características satisfactorias están presentes, en mayor o menor medida, en todos los productos competitivos.
•
CARACTERÍSTICAS ENCANTADORAS:
Son aquellas conocidas como atractivas o excitantes ya que causan una sorpresa agradable al cliente cuando la descubre en el producto. Si no están presentes no causan
insatisfacción.
Del
mismo
modo
que
para
las
características
insatisfactorias, las encantadoras no son solicitadas por el cliente, de manera que no será a través de la consulta al cliente como se pueden descubrir. Este tipo de atributos deberían ser propuestos y desarrollados por el equipo de diseño. La figura siguiente nos representa gráficamente el modelo de Kano.
Grado de satisfacción
Encantadoras (Calidad excitante)
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CAPÍTULO lII
insatisfactorias. Su cumplimiento al 100% no produce insatisfacción, pero tampoco satisfacción del cliente.
La línea recta del centro corresponde a las características satisfactorias; la satisfacción del cliente aumenta en la medida en que estas características están presentes en el producto. Por otra parte la curva de la parte superior corresponde a las características encantadoras, cuya presencia siempre incrementarán la satisfacción en el cliente.
El modelo de Kano que relaciona las características del producto con el grado de satisfacción de! cliente, confirma la importancia de la aplicación de la metodología QFD. Entre otros aspectos se puede señalar lo siguiente:
• No todas las características del p roduc to ti enen la mis ma importancia para el cliente. • La estrategia de calidad basada en corregir las características insatisfactorias no prod uce clientes satisfechos.
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CAPÍTULO lII
En esta zona del gráfico se puede registrar, a manera de referencia, los valores obtenidos del estudio comparativo a productos de la competencia. En la zona central del gráfico se anota la relación que existe entre los requerimientos del cliente y los términos mensurables. Puede no haber relación, en tal caso el espacio se deja en blanco. También puede haber una fuerte relación o una pequeña relación. Normalmente se utiliza un número o un símbolo para expresar el grado de relación entre los requerimientos.
David Ullman
(5)
en su libro “The Mechanical Design Process” recomienda
utilizar las siguientes cifras:
9 = fuerte relación 3 = mediana relación
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CAPÍTULO lII
5º paso Traducción de los requerimientos del cliente Términos de ingeniería Listado de requerimientos
Ponderación de
Estudio comparativo
de Requerimientos
2º paso
productos de la
Relación entre los requerimientos del cliente y los Términos de ingeniería.
competencia
3er. Paso
4º paso
6º paso Metas de diseño y Referencias de la competencia
FIGURA 2.16. Segunda parte de la cons truc ción del gráfico de despliegue de fun cion es de calidad.
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CAPÍTULO lII
3.8. SUMARIO.
La metodología que se estudió en este capítulo proviene del Japón, lugar donde se comenzó a desarrollar esta y otras filosofías para aumentar la eficacia de los procesos de diseño, cabe mencionar que día con día nacen otras filosofías mas innovadoras, pero esta en particular ataca aspectos fundamentales que se deben tener en cuenta al momento de diseñar; los mas importantes, tienen que ver con los beneficiarios finales de productos diseñados, pues para que pueda decirse que un producto ha satisfecho al usuario en su totalidad, se debe de atacar precisamente eso, los requerimientos que necesita un cliente y que espera que contenga un producto. Así, se pueden obtener diseños muy satisfactorios para un cliente, e inclusive rebasando sus expectativas.
Podemos enumerar una cantidad de aspectos que pueden influir en el proceso de diseño, pero los que abarca esta metodología cubren en su totalidad los puntos requeridos para poder diseñar.
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CAPÍTULO lII
3.9. REFERENCIAS
(1) RAMOS WATANABE, JORGE. “ CURSO DISEÑO MECÁNICO 1” . SEPI ESIME. MEXICO. 2002. (2) CROSS NIGEL. ENGINEERING DESIGN METHODS. WILEY. ENGLAND. 1994. (3) HIDALGO R., MARTÍN. “ DISEÑO DE UNA MAQ. PARTIDORA DE PÍÑAS DE AGAVE PARA PRODUCCIÓN DE MEZCAL EN EL ESTADO DE OAXACA” . TESIS MAESTRIA, SEPI ESIME. MEXICO. 2001. (4) PLATA C., GERARDO. DISEÑO, ANÁLISIS Y CONSTRUCCIÓN DE UN CHASIS PARA UN AUTO SAE MINIBAJA” . TESIS MAESTRÍA SEPI
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CAPÍTULO IV
4. EL DISEÑO CONCEPTUAL Y DE DETALL E 4.1 GENERALIDADES DEL DISEÑO CONCEPTUAL
El proceso de diseño abarca las actividades y eventos que transcurren en el reconocimiento de un problema y la especificación de una solución del mismo, que sea funcional, económica y satisfactoria de algún modo. El diseño es el proceso general mediante el cual el diseñador aplica sus conocimientos, aptitudes y puntos de vista a la creación de dispositivos, estructuras y procesos. Por tanto, es la actividad primordial de la práctica de la ingeniería. Cualquier cosa que se diseñe, ya sea un reactor nuclear, un barco, un automóvil o una línea procesadora de alimentos, se realizará mediante el proceso básico de diseño.
La fase del diseño conceptual es probablemente la que requiere mayor creatividad dentro del proceso de diseño. La originalidad de un producto depende de las decisiones que se tomen en esta fase. Pero el diseño conceptual es importante no
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CAPÍTULO IV
Desde perspectivas de costo y tiempo empleado en el diseño conceptual, no se justifica que esta fase se desarrolle de manera incompleta o que simplemente se trabaje a partir de un solo concepto, y que se pase por alto la explotación del mayor número posible de opciones.
(6)
Todo diseño tiene un propósito concreto; la obtención de un resultado final al que se llega mediante una acción determinada o por la creación de algo con una realidad física. Un problema de diseño no es un problema hipotético en absoluto. Diseñar es formular un plan para satisfacer una demanda o necesidad humana, no solo implica la actividad inventiva del diseñador, sino la aplicación correcta de los conocimientos adquiridos durante la formación; así como la solución satisfactoria de las necesidades planteadas, además de una fundamentacion científica y tecnológica acorde a la situación socio-económica.
La necesidad particular que habrá de satisfacerse en este trabajo de tesis, se encuentra en la fase de extracción del jugo a la manzana dentro del proceso de elaboración de vino de frutas, es por eso que se plantea el diseño de una máquina
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CAPÍTULO IV
A partir de este modelo, que al mismo tiempo representa el conjunto de funciones que es necesario que realice el producto, también se puede interpretar como la fragmentación (descomposición funcional) del problema en su conjunto (función global). Una vez
definido el modelo funcional, el siguiente paso consistirá en
generar conceptos de diseño, es decir, generar las ideas con las cuales se pretende dar solución a cada una de las funciones definidas en el modelo funcional. (6)
CLARIFICACION DE LOS REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE
DEFINICIÓN DEL MODELO FUNCIONAL GENERACIÓN DE CONCEPTOS
EVALUACIÓN DE CONCEPTOS
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•
CAPÍTULO IV
Ponderación de los r equerimientos del cliente
Se les asigna un valor correspondiente, tomado de la evaluación entre ellos, con la finalidad de obtener el concepto principal y de mayor porcentaje de evaluación.
•
Obtención de las metas de diseño.
Se analizará cada uno de los requerimientos (obligatorios y deseables), describiendo brevemente el planteamiento que resolverá dicha meta.
•
Descrip ción d e funciones.
Se establecerá cada una de las funciones que el diseño debe realizar así como la manera en que se lleve a cabo.
•
Diagrama de funciones
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•
CAPÍTULO IV
Evaluación absoluta.
Se combinan los sistemas, para que cada conjunto realice la función a desarrollar, para evaluarlos conjuntamente.
•
Comparación de los con ceptos obtenidos
Se evalúa cada concepto obtenido en función de cumplir con los requerimientos obligatorios, teniendo la elección de cada conjunto que mejores resultados haya obtenido.
•
Evaluación relativa
Si existieran dos o más conceptos que cumplan con las expectativas obligatorias se procederá a evaluarlos con las deseables, utilizando los requerimientos del cliente. (4)
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CAPÍTULO IV
En la fase del diseño conceptual se definen un conjunto de funciones estructurado en un modelo funcional, por lo que este modelo abstracto se convierte ya en esta última etapa en algo mas concreto , expresado mediante formas, dimensiones, materiales,
tolerancias,
acabados
superficiales,
tratamientos
térmicos,
recubrimientos y otras mas.
La transformación del concepto en un objeto físico se realiza en dos pasos: El primero es del modelo funcional a un modelo geométrico. El segundo va del modelo geométrico al modelo de manufactura, siendo este último el que hace posible la obtención del modelo físico.
(5)
DISEÑO DE DETALLE MODELO FUNCIONAL 1. CONCEPTO 2. ÁRBOL
MODELO GEOMÉTRICO
MODELO DE MANUFACTURA
1. FORMAS 2. ARQUITECTURA
1. DIBUJO
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CAPÍTULO IV
4.2.1 Proceso iterativo en el Diseño de Detalle.
(6)
Cada decisión que se va tomando durante el diseño de detalle, se verifica y se corrige hasta que se alcanza un grado de equilibrio entre los diferentes compromisos y restricciones que rodean el desarrollo del producto.
El costo de fabricación, la fiabilidad, durabilidad, la materia prima, etc. Son algunas de las restricciones típicas a considerar en el diseño de detalle. Lo importante es encontrar aquella solución que cumpla lo mejor posible con todas las restricciones de diseño.
DECISIÓN
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CAPÍTULO IV
4.2.2 Condiciones ini ciales Es la información de base que se utilizará al inicio del diseño de detalle y proviene de las dos etapas anteriores. •
Las que corresponden a la comprensión del problema. En especial al gráfico de funciones de la calidad y las metas de diseño, ya que deben irse confrontando con las decisiones que se van tomando a medida que se avanza en el diseño de detalle.
•
El concepto de diseño, que corresponde a la información que expresa de manera sintética las ideas fundamentales de los principios funcionales, tipo de tecnología que se empleará para el producto en proceso de diseño y la arquitectura del sistema.
4.2.3 El modelo geométric o.
(6)
La elaboración del modelo geométrico concierne con la concepción del conjunto, subconjuntos y componentes aislados. Su elaboración consiste en definir las
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CAPÍTULO IV
PIEZA A1
SUBCONJUNTO A DIBUJO DE CONJUNTO (LAYOUT)
PIEZA B1 SUBCONJUNTO B PIEZA B2
. FIGURA 4.4. Desarroll o del mo delo geométri co (va de lo general a lo parti cular).(6)
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CAPÍTULO IV
El modelo de manufactura constituye uno de los mayores valores que puede poseer una empresa, es la expresión del desarrollo tecnológico, es el medio informativo con el cual se puede reproducir industrialmente un producto, es la culminación del proceso de diseño.
La viabilidad de las empresas está íntimamente ligada con su capacidad para desarrollar lo que aquí se ha definido como modelo de manufactura.
(1)
4.4. SUMARIO. Ya que se han considerado todos los aspectos teóricos del diseño, es necesario plasmar todas las ideas obtenidas con anterioridad físicamente en un modelo o prototipo donde se realizarán todas las pruebas necesarias así como los ajustes que se le tengan que hacer para la corrección de fallas. Es necesario también tomar en cuenta algunos aspectos que intervienen en la fase conceptual y de detalle como los tecnológicos, la disponibilidad de maquinaria, refaccionamiento,
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CAPÍTULO IV
4.3 REFERENCIAS. (1) RAMOS WATANABE, JORGE. “ CURSO DISEÑO MECÁNICO I” . SEPI ESIME. MEXICO. 2002. (2) CROSS NIGEL. “ ENGINEERING DESIGN METHODS” . WILEY. ENGLAND. 1994. (3) HIDALGO R., MARTÍN. “ DISEÑO DE UNA MAQ. PARTIDORA DE PÍÑAS DE AGAVE PARA PRODUCCIÓN DE MEZCAL EN EL ESTADO DE OAXACA” . TESIS MAESTRIA, SEPI ESIME. MEXICO. 2001. (4) PLATA C., GERARDO. “ DISEÑO, ANÁLISIS Y CONSTRUCCIÓN DE UN CHASIS PARA UN AUTO SAE MINIBAJ A” . TESIS MAESTRÍA SEPI ESIME. MEXICO. 2003.
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CAPÍTULO IV
5. DISEÑO DE LA MÁQUINA. 5.1. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA El problema consiste en el diseño de una máquina capaz de extraer jugo de manzana para la fabricación de vinos; como se describió al inicio de este trabajo, la necesidad de crear tecnología adecuada para el desarrollo de regiones específicas de nuestro país es una de las metas que como estudiantes de maestría debemos atacar con mayor énfasis, ya que es de dominio público que el campo mexicano particularmente hablando es uno de lo sectores productivos con mayor rezago. Existen en el mercado algunas prensas extractoras de jugo, pero tienen algunos inconvenientes, principalmente, el costo, pues son excesivamente caras, aunado que los países que poseen la tecnología para su fabricación son principalmente europeos (ESPAÑA, ITALIA, FRANCIA, INGLATERRA, ALEMANIA), por lo que sus tiempos de entrega se extienden a meses después de hacer el pedido,
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CAPÍTULO IV
5.2. Aplicación del despliegue de funciones de calidad. 5.2.1. Identifi cación del cliente.
•
Cliente usuario, productores artesanales de vino de frutas con una producción discreta. (500 a 700 Kg. por semana).
•
Cliente p atrocinador , la SEPI ESIME ZACATENCO.
5.2.2. Determinación de los requerimientos de calidad y expectativas del cliente. 1. Requerimi entos económico s.
•
El costo de su producción no debe de pasar de $30,000.00 m.n. ya que es el presupuesto medio con lo que cuentan los productores. La fabricación deberá ser con materias primas que se obtengan fácilmente
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•
Mantenimiento sencillo.
•
Refacciones fáciles de conseguir.
CAPÍTULO IV
3. Restricciones espaciales.
•
De altura no mayor a dos metros.
•
De frente no mayor a dos metros.
•
De profundidad no mayor a dos metros.
•
Que utilice las rejillas de madera con dimensiones de 70 x 50 cm. que poseen lo productores.
•
Montaje sencillo de las rejillas.
4.- Apariencia.
•
El chasis o cuerpo deberá tener un acabado en pintura anticorrosivo,
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O5
CAPÍTULO IV
Ambiente corros ivo por manejo de sustancias de conservación de alimentos.
O6
Que el operador no expong a partes de su cuerpo .
O7
Que se fabrique con materiales que no contaminen el produc to.
O8
Refacciones fáciles de conseguir .
O9
De altura no mayor a dos metros .
O10
Montaje rápido de refacciones
O11
El chasis o cuerpo deberá tener un acabado en pintura anticorrosi vo, especial para industri a alimenticia.
O12
Utilizar corriente eléctrica. REQUERIMIENTOS DESEABLES
D1
Que sea de fácil manejo .
D2
Mantenimi ento sencil lo.
D3
De frente no mayor a dos metros.
D4
De profun didad no mayor a dos metros.
D5
Que util ice las rejill as de madera con dimension es de 70 x 50
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REQUERIMIENTO
CAPÍTULO IV
D1
D2 D3 D4 D5 D6 D7
D8
(+)
Ir(%)
D1
0
-
+
+
-
+
+
+
5
17.8
2
D2
+
0
-
+
+
+
+
+
6
21.5
1
D3
+
+
0
-
-
-
-
+
3
10.7
4
D4
-
-
+
0
-
+
+
+
4
14.3
3
D5
+
-
+
+
0
+
+
+
6
21.5
1
D6
-
-
+
-
-
0
+
+
2
7.1
5
D7
-
-
+
-
-
-
0
+
2
7.1
5
D8
-
-
-
-
-
-
-
0
0
0
6
total 28 100% TABLA5.1. PONDERACION DE REQUERIMIENTOS
De la anterior tabla, podemos concluir la importancia que tienen la ponderación de los requerimientos deseables para saber los alcances del diseño de la máquina,
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CAPÍTULO IV
Tipo de
REQUERIMIENTO
W
PTA
MD
QUE EL COSTO DE FABRICACIÓN NO EXCEDA
1
5
5
2
5
5
1
5
5
4
1
5
4
1
5
3
1
4
requerimiento
O1
LOS $30.000.00 O2
La fabricación deberá ser con materias primas que se obtengan fácilmente en nuestro país.
O3
Su costo de refaccionamiento y mantenimiento será muy bajo.
O4
Máquina extractora de jugo de fruta (manzana y/o similares).
O5
Ambiente corrosivo por manejo de sustancias de conservación de alimentos.
O6
Que el operador no exponga partes de su cuerpo.
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CAPÍTULO IV
D3
De frente no mayor a dos metros.
2
3
4
D4
De profundidad no mayor a dos metros.
2
3
4
D5
Que utilice las rejillas de madera con dimensiones
3
N/A
4
de 70 x 50 cm. QUE YA SE TIENEN. D6
Montaje sencillo de las rejillas.
2
N/A
3
D7
Que no tenga demasiadas uniones con soldadura.
4
N/A
3
D8
Que posea dispositivos de manejo cromados o
4
1
3
pulidos detalladamente. CONTINUACION
TABL A 5.2. ESTUDIO COMPARATIVO BENCHMARKING
De la anterior tabla, se concluye, después de comparar los requerimientos y aplicándose a las características de cada una de las máquinas analizadas, se encontró que la maquinaria en funcionamiento no cumple con la mayoría de los requerimientos.
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CAPÍTULO IV
5.2.6. Traducción de los requeri mientos del cliente a términos mensurables. REFER.
REQUERIMIENTO
O1
QUE EL COSTO DE FABRICACIÓN NO EXCEDA LOS $30.000.00
O2
La fabricación deberá ser con materias primas que se obtengan
UNIDAD
VALOR
PESOS
30.000
fácilmente en nuestro país.
O3
Su costo de refaccionamiento y mantenimiento será muy bajo.
O4
Máquina extractora de jugo de fruta (manzana y/o similares).
O5
Ambiente corrosivo por manejo de sustancias de conservación de
PESOS Unidades Años
alimentos.
O6 Que el operador no exponga partes de su cuerpo.
O7
Que se fabrique con materiales que no contaminen el producto.
O8
Refacciones fáciles de conseguir.
O9 O10 O11
De altura no mayor a dos metros. Montaje rápido de refacciones. El chasis o cuerpo deberá tener un acabado en pintura anticorrosivo, especial para industria alimenticia.
Metros Segundos
2
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CAPÍTULO IV
Los requerimientos qué serán sujetos de una traducción serán aquellos que no puedan asociarse directamente con una unidad de medición. En la tabla anterior se han agrupado todos los requerimientos y sus respectivas unidades con objeto que se visualice cuales son aquellos que deberán traducirse. 1.- La fabricación deberá ser con materiales que se encuentren fácilmente en el país.
•
Utilizar materiales producidos en el país.
•
Los materiales deben encontrarse en el mercado con facilidad.
2.- Que el operador no exponga partes de su cuerpo.
•
Acondicionar un alimentador de producto.
•
Diseño de guardas de seguridad.
•
Acondicionar equipo de seguridad.
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CAPÍTULO IV
5.- Que sea de fácil manejo.
•
Mínimo número de piezas de sujeción.
•
Mínimo número de movimientos corporales.
•
Utilización de herramientas auxiliares.
•
Tiempo de adiestramiento
•
Manual de operación.
6.- Mantenimiento sencillo.
•
Mínimo número de piezas de sujeción.
•
Manual de operación
•
Selección de materiales de calidad alta, resistentes a la corrosión
7.- Que posea dispositivos de manejo cromados o pulidos detalladamente.
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CAPÍTULO IV
5.3. Diseño conceptual. 5.3.1. Clarificación del pr oblema. El diseño consiste en desarrollar una máquina extractora de jugo de manzana y frutas similares, de producción artesanal, con un costo menor de treinta mil pesos, con materiales, componentes y aditamentos que se encuentren en un mercado vasto para obtener un refaccionamiento, rápido y económico. Que su mantenimiento sea sencillo, así como su operación. Asimismo, la máquina deberá trabajar en un ambiente extremo ya que el clima es húmedo y muy corrosivo, debido al manejo de conservadores de alimentos. Los materiales para su fabricación deberán estar regidos por las normas de producción de alimentos, (NOM y FPA). De preferencia deberá ser operada con energía eléctrica, ya que es barata y de poco mantenimiento, se utilizarán elementos de sujeción estándar como tornillería, sujetadores, etc.
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CAPÍTULO IV
5.3.2. Funció n glo bal de servic io. L a función global, se puede definir de la siguiente manera:
“ TRANSFORMAR EL FRUTO DE LA MANZANA EN JUGO PARA LA FABRICACIÓN DE VINO, MEDIANTE ENERGÍA MECANICA APLICADA A UN SISTEMA EXTRACTOR.”
ENERGÍA T RMICA
MANZANA
MÁQUINA EXTRACTORA DE JUGO DE JUGO DE MANZANA ENERGÍA MECÁNICA
DESPERDICIO JUGO DE MANZANA
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•
CAPÍTULO IV
PERSONAL DE MANTENIMIENTO
OPERADOR
MATERIA PRIMA SUJECIÓN DEL ALIMENTADOR
DESPERDICIO
MÁQUINA EXTRACTORA DE JUGO DE MMANZANA MEDIO AMBIENTE
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CAPÍTULO IV
5.3.2.2. Funciones de servic io Las funciones de servicio quedarán conformadas de la siguiente manera: A1 Ali men tar la fru ta A2 Tr ans mitir ener gía mecán ic a A3 Ex tr aer j ug o d e la fruta A4 Obten er j ug o de man zana A5 Dar man tenimien to A6 Des alo jar des perd ic io
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5.3.2.4. Análisis fu ncio nal Función global A3.Ex traer ju go de f ru ta (manzana). •
A3.1 Prensar la fruta
•
A3.2 Dosificar la fuerza de prensado.
Funciones complementarias A1. Al imentar l a fr uta. •
A1.1 Adaptar un alimentador de fruta
A2. Tran smitir en ergía mecán ic a. •
A2.1 Utilizar dispositivo de transmisión de energía.
CAPÍTULO IV
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•
A6.1 Contener desperdicio (BAGAZO).
•
A6.2 Vaciar contenedores.
5.4. Generación d e conc eptos. Resumen de propuestas. Función A3 “ Extraer jugo de fruta” A3.1 Pr ens ado de fruta 1. Prensa hidráulica 2. Prensa neumática 3. Prensa manual A3.2 Dosi fi cac ió n de fuerza
CAPÍTULO IV
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Función A2 “ Transmitir energía mecánica” 1. Dispositivos mecánicos “volantes” 2. Eléctricamente 3. Hidráulicamente 4. Neumáticamente 5. Manualmente con sistema “cremallera- piñon”
Función A4 “ Obtener jugo de manzana” A4.1 Recol ecci ón de j ug o 1. Por ductos de flujo 2. Mangueras 3. Por bombeo 4. Campana recolectora
CAPÍTULO IV
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CAPÍTULO IV
Función A6 “Desalojar desperdicio” A6.1 Contener desp erd ic io 1. Filtros de malla acero inoxidable 2. Filtro de tela A6.2 Retir ar des per di cio 1. Desalojo manual 2. sistema de rieles 3. Sistema de guías
5.5 Matriz Morfológica FUNCIÓN EXTRAER JUGO DE FRUTA ALIMENTAR
SUBFUNCIÓN A. PRENSADO DE FRUTA B. DOSIFICAR FUERZA C.
1 HIDRÁULICA
2 MECÁNICA
3 MANUAL
PEDAL
PALANCA
MANUALMENTE
ALIMENTADOR
CONTROLADOR NEUMATICO BANDA TRANS-
4
5
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CAPÍTULO IV
5.6 Evaluación de conceptos 5.6.1 Por factibilid ad Esta forma de evaluar se basa en la experiencia del diseñador, por lo tanto se enumera los conceptos no factibles: • • • • • • • • • • •
A3 MANUAL B3 CONTROLADOR NEUMATICO C1 MANUALMENTE D1 DISPOSITIVOS MECÁNICOS “VOLANTES” D5 SIST. CREMALLERA – PIÑON E1 DUCTOS DE FLUJO E2 MANGUERAS F1 RECIPIENTES DE PLÁSTICO F2 BARRICAS DE MADERA K2 FILTROS DE TELA L1 DESALOJO MANUAL
FUNCIÓN EXTRAER JUGO DE FRUTA
SUBFUNCIÓN A. PRENSADO DE FRUTA
1 HIDRAULICA
2 MECANICA
3 MANUAL
4
5
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CAPÍTULO IV
5.6.2 Evaluación por requerimientos del cliente
Se evaluaron los conceptos restantes para saber cuales no cumplen con lo requerimientos del cliente, enumerándose en la siguiente tabla:
• • • •
C2 D3 D4 E3
ALIMENTACIÓN POR TOBOGÁN SISTEMA HIDRÁULICO SISTEMA NEUMÁTICO POR BOMBEO
FUNCION EXTRAER JUGO DE FRUTA ALIMENTAR FRUTA TRANSMITIR ENERGÍA MECANICA
SUBFUNCION A. PRENSADO DE FRUTA B. DOSIFICAR FUERZA C.
1 HIDRAULICA
2 MECANICA
3 MANUAL
PEDAL
PALANCA
MANUALMENTE
D.
DISP. MECANICOS “VOLANTES”
ALIMENTADOR DE TOBOGAN SISTEMA ELECTRICO
CONTROLADOR NEUMATICO BAMDA TRANSPORTADORA SISTEMA HIDRAULICO
4
5
SISTEMA NEUMATICO
SIST. CREMALLERAPIÑON
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CAPÍTULO IV
5.6.3 Evaluación por matrices de decisi ón. Los conceptos a evaluar correspondi entes a la función de “ Extraer jugo de fruta” subfunción “ Dosificar fuerza de prensado” son: Pedal y palanca Factores de decisión: Y1. Facilidad de manejo Y2. Precisión al aplicar fuerza Y3. Costo de manufactura Y4. Restricción de espacio Y1
Y2
Y3
Y4
(+)
Ir (%)
Y1
0
-
-
+
1
16.7
Y2
+
0
+
-
2
33.3
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CAPÍTULO IV
Los conceptos a evaluar correspond ientes a la función de “ Desalojar desperdicio” subfunción “ Retirar desperdicio” son: Sistema de rieles y Sist ema de guías
Factores de decisión: X1. Facilidad de maniobra X2. Mayor sujeción X3. Costo de manufactura X4. Restricción de espacio X1
X2
X3
X4
(+)
Ir (%)
X1
0
+
+
+
3
50
X2
-
0
+
+
2
33
X3
-
-
0
+
1
17
X4
-
-
-
0
0
0
IPN SEPI ESIME
CAPÍTULO IV
5.7 Conclusiones del diseño conceptual FUNCION EXTRAER JUGO DE FRUTA ALIMENTAR FRUTA TRANSMITIR ENERGÍA MECANICA OBTENER JUGO DE MANZANA
DAR MANTENIMIENTO
SUBFUNCION A. PRENSADO DE FRUTA B. DOSIFICAR FUERZA C.
1 HIDRAULICA
2 MECANICA
3 MANUAL
PEDAL
PALANCA
MANUALMENTE
D.
DISP. MECANICOS “VOLANTES” DUCTOS DE FLUJO RECIPIENTES DE PLASTICO
ALIMENTADOR DE TOBOGAN SISTEMA ELECTRICO
CONTROLADOR NEUMATICO BAMDA TRANSPORTADORA SISTEMA HIDRAULICO
MANGUERAS
BOMBA
EN BARRICAS DE MADERA
CONTENEDOR DE ACERO INOXIDABLE
E RECOLEC. DE JUGO F. CONTENER JUGO G. DESARMAR H. LIMPIAR I. LUBRICAR J. ARMAR
DESALOJAR DESPERDICIO
K. CONTENER DESPERDICIO L. RETIRAR DESPERDICIO
HERRAMIENTAS NECESARIAS HERRAMIENTAS NECESARIAS HERRAMIENTAS NECESARIAS HERRAMIENTAS NECESARIAS FILTROS DE MALLA ACERO INOXIDABLE DESALOJO MANUAL
4
5
SISTEMA NEUMATICO
SIST. CREMALLERAPIÑON
CAMPANA RECOLECTORA
FILTROS DE TELA SISTEMA DE RIELES
SISTEMA DE GUÍAS
TABLA 5.12. RESULTADO FINAL DE LA EVALUACION DE CONCEPTOS
En base a la evaluación anterior, se ha determinado, que la siguiente combinación
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CAPÍTULO IV
Por último y no por ser menos importante, el desperdicio se recolectará por medio de filtros de malla metálica en acero inoxidable y se retirará por medio de un sistema de guías. 5.8. Diseño de detalle 5.8.1. Diseño de conjunto 5.8.1.1. Componentes disponibles Los componentes disponibles en el mercado o que ya están desarrollados para otros modelos de máquinas extractoras, son lo siguientes: • • • • • • • •
TORNILLERIA SOLDADURA SELLOS PINTURA MOTOR ELÉCTRICO REJILLAS DE PRENSADO BANDA TRANSPORTADORA PISTON HIDRAULICO
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CAPÍTULO IV
Los materiales a utilizar son en su mayoría diferentes tipos de acero: • • •
ACERO INOXIDABLE CALIDAD NORMA ALIMENTICIA ACERO ESTRUCTURAL ACEROS PARA HERRAMIENTAS
Así como materiales plásticos para empaques, sellos y uniones. 5.8.1.3. Diseño a partir de las restricciones espaciales Las restricciones espaciales son dadas por el cliente, debido al lugar disponible que se posee en promedio en las plantas destiladoras, y que en esta caso es un cubo con dimensiones de 2 x 2 x 2 metros. 5.8.1.4. Análisi s del número de co mpon entes. Los componentes básicos de una máquina extractora de jugos son lo siguientes. BASTIDOR
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CAPÍTULO IV
2. GUARDAS DE SEGURIDAD 3. RECIPIENTES
•
SISTEMA DE DESALOJO DE DESPERDICIO 1. FILTROS METALICOS 2. RECIPIENTES DE ALMACENAJE
5.8.1.5. Cálculo y revisió n de materiales, cargas y m asas. Memoria de cálculo. BASTIDOR. Un diseño de bastidor del prototipo de prensa hidráulica puede adoptar cualquier forma deseada y estará en función de la necesidad propia del trabajo requerido, la representación típica propuesta es la que consiste de un bastidor en forma de marco regular con un actuador hidráulico montado al centro en el par de largueros
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CAPÍTULO IV
Diseño d e tirantes y largueros del bastidor. Basándonos en los datos proporcionados por los clientes finales -los productorestomados de su experiencia de trabajo, se tomó, de común acuerdo diseñar con una transmisión de fuerza de 20 toneladas.
10,000 kg 170 10,000 kg
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CAPÍTULO IV
10.000 kg
A
B
Cálculo de las reacciones ΣFy= 0 Ra= 10.000 + R b = 0
150 cm.
Ra = 10.OOO - Rb ………….1 Σma
V
= 0 – 10000(75)+ Rb(150)
Rb = 5000 kg. De ecuación 1
Ra Rb
Ra = 5000 kg. Para el momento flector
M x
Mmax = P L /8 Mmax = 10000(150) / 8 Mmax = 187,500 kg-cm.
(5)
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CAPÍTULO IV
Se sabe que δt = P / A t . Considerándose, tenemos un factor de seguridad de 4 δt = xxxxxxx kg / cm2. Luego, 10000
10000
At = 10000 / xxxxxx At = xxxxxxxcm2. Se propone un espesor de
20000
cm cm.
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CAPÍTULO IV
requerida por el trabajo de prensado, la carga y descarga del material, así como la ejecución mientras se maximiza la rapidez del pistón.
FIGURA 5.4. ACTUADOR HIDRAÚLICO
La capacidad de la fuerza, la longitud del pistón, la velocidad y el tonelaje de una prensa hidráulica no son interdependientes. En la figura 5.5, se observa un émbolo de gran tamaño con una baja capacidad de fuerza, asimismo un cilindro pequeño con una capacidad de fuerza grande.
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CAPÍTULO IV
El área neta (An) requerida del émbolo del cilindro será: An = (P) / (p)
(cm2).
Donde: P fuerza de accionamiento P presión de fluido
(kg) (kg/cm 2)
Sustituyendo: An = (20000)/(209.24) An = 95.6 cm 2 El diámetro correspondiente a esta sección circular será: dc = (4A / π)1/2 dc = (( 4*95.6) / 3.14)1/2 d c = 19.47 cm (7.7 pulgadas) Las características comerciales del tubo honeado (anexos) para el cilindro son:
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CAPÍTULO IV
FIGURA 5.6. CONDICIONES DE MONTAJE
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CAPÍTULO IV
TABLA 5.7. DIÁMETRO DEL VÁSTAGO.
El vástago será de barra cromada para vástagos de cilindros hidráulicos.
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CAPÍTULO IV
Unidad de potencia Los cálculos para la unidad de potencia son lo siguientes: Va = velocidad de aproximación = 2 cm/s. Para suministrar la presión máxima continua de 209.2 kg/cm 2 se utilizará una bomba hidráulica de desplazamiento positivo de engranes rectos externos, por las siguientes ventajas: •
Bajo costo de adquisición .
•
Diseño si mple y com pacto.
•
Operación silenciosa.
•
Disponibilid ad inmediata entre las diferentes marcas.
El gasto requerido será de:
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CAPÍTULO IV
Cálculo de la potencia del motor eléctrico . Considerando por experiencia una eficiencia de la bomba del 85% se tiene: HP = GPM *P*0.0007 HP = 3.01 *3000* 0.0007 HP = 6.32 hp ó 4.72 kw. Diámetro de las válvulas y conexiones. Se determinará sobre la base de las siguientes condiciones
(2).
El tamaño de la tubería en un sistema hidráulico deberá ser
•
cuidadosamente considerado, si es muy pequeña, la velocidad del aceite será excesiva y la caída de presión elevada. •
Todas las tuberías para sistemas hidráulicos deben tener cuerdas NPT, con la finalidad de evitar fugas.
•
Checar la velocidad del fluido.
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CAPÍTULO IV
Por lo tanto se tiene: Tomando la velocidad mínima, Para la línea de presión: dp =(4*191.2/3.14 * 4.57) 1/2 d p = 33.3 mm Para la línea de retorno: dr =(4*191.2/3.14 * 3.05) d r = 43.16mm Para la línea de succión: ds =(4*191.2/3.14 * 0.61) d s = 8.70 mm De los cálculos realizados con anterioridad se deberán utilizar las siguientes medidas comerciales para el diámetro interior. Líneas de presión:
38.1 mm = 1.5 pulg
Líneas de retorno:
44.45 mm = 1.750 pulg
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CAPÍTULO IV
Se debe procurar que la unidad quede instalada lo más cercana posible de los elementos que serán accionados, igualmente se debe evitar que en la instalación haya exceso de conexiones pues le resta eficiencia
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CAPÍTULO IV
Los resultados obtenidos del diseño de detalle se concentran en la siguiente tabla: NOMBRE
No. piezas
Denominación
material
unidad
Precio unitario
Precio total
Tirantes Larg uero s Soldadu ra Cama
2 2
1700x80x19mm CPS 304l 8mm SE 70 Placa ¼” 80 x 60 cm.
6.8 Kg. Kg. 2 Kg. 48 Kg.
40.00 40.00 35.00 60.00
760.00 560.00 70.00 2880.00
Guías deslizantes
2
Perfil ¼” x 2“ x 90 cm
20 Kg.
60.00
1200.00
palanca
2
3 Kg.
40.00
120.00
Plancha
1
Carga y descarga Placa ¼” x 2“ x 90 cm
ASTM A36 ASTM A36 P/Acero Ac ero inoxidable 302 Ac ero inoxidable 302 acero A36
48 Kg.
60.00
2880.00
Guardas SISTEMA HIDRÁULICO Actuador
2
lámin a cal. 12
Ac ero inoxidable 302 Alu mini o
6 Kg.
35.00
210.00
1
---------------
Pi eza
2570.00
2570.00
Mangueras Motor
2 1
Pis tón hidráuli co MF-1 Alta presión Eléctrico 7 hp. Trifásico
compuesto Metálico
4 m. pieza
70.00 2800.00
70.00 2800.00
BASTIDOR
1
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CAPÍTULO IV
5.10. REFERENCIAS. (1) RAMOS WATANABE, JORGE. “ CURSO DISEÑO MECÁNICO 1” . SEPI ESIME. MEXICO. 2002. (2) SANDOVAL P. JHONNY. “ ANALISIS TEC. DE UNA PRENSA DE 50 TONS.” .TESIS ESIME AZCAPOTZALCO. MEXICO. 2002. (3) HIDALGO R., MARTÍN. “ DISEÑO DE UNA MAQ. PARTIDORA DE PÍÑAS DE AGAVE PARA PRODUCCIÓN DE MEZCAL EN EL ESTADO DE OAXACA” . TESIS MAESTRIA, SEPI ESIME. MEXICO. 2001. (4) PLATA C., GERARDO. “ DISEÑO, ANÁLISIS Y CONSTRUCCIÓN DE UN CHASIS PARA UN AUTO SAE MINIBAJA” . TESIS MAESTRÍA SEPI ESIME. MEXICO. 2003. (5) MATAIX, CLAUDIO. MEC. DE FLUIDOS Y MAQ. HIDRAÚLICAS”
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CAPITULO Vl
6. ESTUDIO SOCIO TÉCNICO ECONOMICO. 6.1 Análisis de costos.
Como ya mencionamos al principio de este trabajo, la ingeniería está estrechamente relacionada con la economía, por lo que para el diseño estas dos ciencias van ligadas; la primera
se ocupa de todos los aspectos técnicos,
mientras que la segunda tiene como misión vigilar todo el aspecto de costo de producción. En el capítulo 4 se establece “que la máquina sea de costo bajo” por lo que se debe tomar en cuenta siempre qué el diseño deberá ser lo más económico posible, no sacrificando la calidad de los componentes ni de la mano de obra. La toma de decisiones de carácter económico es un sentido integral; incluye tanto la generación cómo la evaluación de alternativas y esto a su vez deberá prever las posibles consecuencias que implique la posible implementación de cada una de las alternativas.
(3).
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NOMBRE
CAPITULO Vl
No. piezas
Denominación
material
unidad
Precio unitario
Precio total
Tirantes Largu eros Soldadu ra Cama
2 2
Perfil ¼” x 2“ Perfil ¼” x 2“ SE 70 Placa ¼” 80 x 60 cm.
19 Kg. 14 Kg. 2 Kg. 48 Kg.
40.00 40.00 35.00 60.00
760.00 560.00 70.00 2880.00
Guías deslizantes
2
Perfil ¼” x 2“ x 90 cm
20 Kg.
60.00
1200.00
palanca
2
3 Kg.
40.00
120.00
Plancha
1
Carga y descarga Placa ¼” x 2“ x 90 cm
Acero A36 Acero A36 P/Acero Acero inoxidable 302 Acero inoxidable 302 acero A36
48 Kg.
60.00
2880.00
Guardas SISTEMA HIDRÁULICO Actuador
2
Malla calib re 12
Acero inoxidable 302 Aluminio
6 Kg.
35.00
210.00
1
---------------
Pieza
2570.00
2570.00
Mangueras Motor
2 1
compuesto Metálico
4 m. pieza
70.00 2800.00
70.00 2800.00
Deposito de aceite
1
Pis tón hidráulico Dnc-63 Alta presión Eléctrico 5 hp. Trifásico Capacidad 10 lts.
Lámina de acero
unidad
400.00
400.00
BASTIDOR
1
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CAPITULO Vl
6.2.2. Costos de mano de obra. (1)
La mano de obra requerida para la fabricación de la prensa estará designada en función de los procesos que se utilicen, en este caso el personal necesario se describe detalladamente en la tabla 6.2.
PROCESO
PERSONAL
Soldadur a Ensamb le Ac abad os
Soldador Mecánico pi ntor
COSTO HR/H 100.00 80.00 100.00
NO. DE PERSONAL 1 2 1 Precio total mano de obra ( $ ) m.n
COSTO TOTAL 800.00 3200.00 300.00 $4300.00
TABL A 6.2. COSTOS DE MANO DE OBRA POR PROCESO
De lo anterior se establece que el c osto de la máquina s erá de $20.305.00
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6.2.3.1.
CAPITULO Vl
Costos fijos.
Son los que no dependen del mayor o menor uso del equipo, entre los mas importantes encontramos los siguientes:
•
Depreciación
•
Interés sobr e la inversión
•
Impuestos y patentes
•
•
(2).
Al mac enaj e o resg uard o Riesgos o seguro s
6.2.3.1.1 Depreciaci ón.
Es el valor que experimenta como consecuencia del desgaste de los componentes, el envejecimiento técnico o sociológico (tecnología obsoleta),
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CAPITULO Vl
PERÍODO Va = $ 20.305.00 CD =$
1.827.00
N = 10 AÑOS
DEPRECIACIÓN ANUAL
0
VALOR DEPRECIADO 20305.00
1
1827
18473
2
1827
16646
3
1827
14819
4
1827
12992
5
1827
11165
6
1827
9338
7
1827
7511
8
1827
5684
9
1827
3857
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CAPITULO Vl
6.2.3.1.3. Almacenamiento de la máquina.
Este costo se deriva del alojamiento que se le dará a la máquina en el área de producción así como la conservación necesaria. Si se tiene una construcción de tipo ligero con una vida de maquinaria de 10 años puede generar un cargo anual del 10 al 15% de su valor (2), y dividiendo este entre la vida útil, el cálculo se obtendrá de la siguiente manera: A = 0.01 (Va) =0.01 (20300) = 203.00 6.2.3.1.3. Seguros.
Los seguros
tienen como objeto cubrir una serie de riesgos, entre los que
enumeramos, daños a terceros, incendios, inundaciones, u otro siniestro.Para simplificar el resultado se suele estimar un porcentaje del valor de adquisición, que oscilará entre el 1 y el 3%. S = (0.02) 20300 = 406.00
El costo fijo de la prensa extractora se determinará, sumando todos los
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6.2.3.2.
CAPITULO Vl
Costos variables.
El costo anual variable dependerá directamente del uso de la maquinaria. A mayor uso, mayor gasto, etc. Los principales componentes de los costos variables son:
•
Reparaciones y mantenimiento
•
Combus tibl e o fuente de energía
•
Lubricantes y filtros
•
Mano de obra
•
Otros
6.2.3.2.1. Reparaciones y mantenimiento.
Se realizará dependiendo del uso de la máquina, siendo variable y opcional. Para efectos de esta máquina y tomando en cuenta la experiencia en el ramo tomaremos un valor del 3% del valor de adquisición.
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CAPITULO Vl
6.2.3.2.4. Determinación de los costos variables.
(3)
El costo se determina tomando en cuenta las horas efectivas empleadas en realizar un trabajo, (mano de obra directa), así cómo para la preparación o limpieza de la máquina (mano de obra indirecta). El valor de esta última se considera un 20% de la mano de obra directa.
REPARACIONES
R (%Va) = 609.00
MANO DE OBRA
MO(%Va) = 4060.00
COSTO VARIABLE
$
4669.00
TOTAL TABLA 6.4.COSTO VARIABLE TOTAL DE LA PRENSA EXTRACTORA
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6.3.
CAPITULO Vl
REFERENCIAS.
(1) SALAZAR, M. R. “ ANÁLISIS ECONÓMICOS EN EL CAMPO DE LA INGENIERÍA. DEPTO DE ING. AGRÍCOLA, U.A.CH.MÉXICO.1994. (2) ACEVEDO, L. A. “ ADMÓN, DE MAQUINARIA AGRÍCOLA” .DEPTO. DE ING. MEC. AGRÍCOLA. U. A. CHAPINGO. (3) HIDALGO R., MARTÍN. “ DISEÑO DE UNA MAQ. PARTIDORA DE PÍÑAS DE AGAVE PARA PRODUCCIÓN DE MEZCAL EN EL ESTADO DE OAXACA” . TESIS MAESTRIA, SEPI ESIME. MEXICO. 2001.
GRAFICO DE DESPLIEGUE DE FUNCIONES DE CALIDAD (QFD) QUALITY HOUSE
DIRECCION DE MEJORAS
REQUERIMIENTOS TÉCNICOS
ESCALA DE IMPOTANCIA 9= MAX 1=MIN
A I C N A T R O P M I
O T C U D O R P E D R O D A T N E M I L A N U R A N O I C I D N O C A
S S I O N A S V P E O I I S A I N S R S L S E E C O O L I I L A I D E O A R S T C A L A N R I I O C R N E R X D D E R I T F A I S O C E J O U D O R D R A C E I M U P A A C E I I U S R S T R L D A P R G D I U N R A E O A U E A L L S C R A O A D C T O A A S G S I A S . N T E C R D S C M A S E N S O S E A E D D B N E S R Z V I E A A L E O E T T A E M I I L N I O A M N L N B D O F T A A Ó A P P M R A E C A I S I S S R I D C A E E R R C E T A A U E E E I T D Q T S A F D D D E T A D S I N R A I H S R . S E R E A R L O O E S E S A R P D M E A R R E E I P T I O U A C D N P C E E D D O A R I G N N E O U S M M M N A O S E U U E M E R E O M C O E D I E L E S D C C N N I D D D A T R C A . I L I I O D O A O O R O O A O A . R M Z Ñ D U M M I Z P U C E A Ñ N Ñ I B T I I T E O E L L M N E I E A N L T A N N I S I C S I T S I C I I I T E I A E A R D A D U D A P M M U T M S M T
. D O O R I D P P R E A O D R D A S O T E R N L T E A I S I M R N I E I L T M A A U N M S U
2 C R 0 . A N O I A 3 S I O A T M D D A M I E O N E A Z C L N Á L P A I T T P O T B T N S S A E N N M C E E S A D D O I E O E O T M X O C M T N C S A E I I O D O N E L C I O E R I N N E A L I M A L A S Y P I A E C A L S I M A N A D O U I L F R S I R A U A R E R I L I V Q E N O N R M D E P A R T U I E T R E C T Z O E E A L C M N P M H S M A A E N A O C E I U M T A R P 4 4 2 1 1 C 3 T
S I D A A P I D I L L E C A N F E N S O C O E D S I R C A U R D T O N R O P C N S E E N L E A I B E R D E S T E A L I M A R R E A T Z A I M L I S T O U L
MAQ. WELLS
PTA
MD BENCHMARKING
1
2 3 4 5
REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE ECONOMICOS ECONOMICOS
FUNCIONALES
ESPACIALES
APARIENCIA
EL COSTO DE SU PRODUCCION NO DEBE DE PASAR DE $30.000.00 PESOS LA FABR FABRICA ICACIO CION N DEBER DEBERÁ Á SER SER CON CON MATER MATERIAS IAS PRIMAS PRIMAS QUE SE OBTE OBTENGA NGAN N FACIL FACILMEN MENTE TE EN EN NUEST NUESTRO RO PAÍS PAÍS COSTO DE REFACCIONAMIENTO Y MANTENIMIENTO SERA MUY BAJO MAQUINA EXTRACTORA DE JUGO DE FRUTA ( MANZANA Y/O SIMILARES) UTILIZAR CORRIENTE ELECTRICA AMBIENTE CORROSIVO POR MANEJO DE SUSTANCIAS QUE SEA DE FACIL MANEJO QUE EL OPERADOR NO EXPONGA PARTES DE SU CUERPO QUE SE FABRIQUE CON MATERIALES QUE NO CONTAMINEN EL PRODUCTO MANTENIMIENTO SENCILLO REFACCIONES FACILES DE CONSEGUIR DE ALTURA NO MAYOR A 2 METROS DE FRENTE NO MAYOR DE 2 METROS DE PROFUNDIDAD NO MAYOR DE 2 METROS QUE UTILICE LAS REJILLAS DE MADERA CON DIMENSIONES DE 70 X 50 CM MONTAJE SENCILLO DE LAS REJILLAS EL CHASIS CHASIS O CUERPO CUERPO DEBERA DEBERA TENER TENER UN ACABADO ACABADO EN PINTU PINTURA RA ANTICORR ANTICORROSIV OSIVO,ESP O,ESPECIA ECIAL L PARA ALIMENT ALIMENTOS OS QUE NO TENGA DEMASIADAS UNIONES SOLDADAS QUE POSEA DISPOSITIVOS DE MANEJO CROMADOS O PULIDOS DETALLADAMENTE
BENCHMARKING DE REQUERIMIENTOS TÉCNICOS
METAS DE DISEÑO
PESO DE COLUMNAS
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
9 9 9 9 7 9 8 9 9 8 9 9 3 3 6 6 9 6 3
5 4 3 2 1
Débil
S A D R A U G 2
Moderado Fuerte
CONCLUSIONES Tomando en cuenta las metas de diseño planteadas al principio de este trabajo, utilizando el despliegue de funciones de calidad (QFD),
y analizando los
resultados que se obtuvieron al finalizar el proceso de diseño se pude concluir que este cumple en 90% los requerimientos propuestos por el cliente, aclarando qué todos y cada uno de los requerimientos obligatorios mencionados en el capítulo 5 se cumplieron en su totalidad.
Se concluye también, que se cumplió el objetivo principal; que era el de diseñar una máquina extractora de jugo de manzana para la industria del vino, satisfaciendo las metas propuestas al principio, así
como cada uno de los
objetivos particulares planteados.
Se determinó el origen, principio físico y funcionamiento de la máquina, sus partes y tipos de ensamble, equipos y accesorios. Se reafirmó, la gran importancia que tienen los procesos hidráulicos en casi todas las industrias, así
Se puede concluir que realizando algunas adaptaciones sencillas de algunos dispositivos el diseño de la prensa resulta muy valioso, ya que
con estos
implementos se puede extraer jugo de distintas frutas, similares a las características físicas de la manzana, por mencionar algunas, tenemos a la pera, el durazno, el capulín, la ciruela, etcétera, haciendo de la máquina una prensa extractora multifuncional.
Por otra parte, se puede comentar que este tipo de metodologías para diseñar, son y deben ser herramientas fundamentales en la planeación y organización de cualquier equipo dedicado a satisfacer las necesidades de los clientes; llámese estos
últimos,
empresas,
comunidades,
etcétera,
utilizándolas
para
la
implantación de nuevas tecnologías enfocadas a la mejora de los procesos productivos que vengan a revolucionar la forma de trabajo actual, eficientando costos, tiempos de fabricación y de entrega, así como facilitar las operaciones de los trabajadores.
Por último, la conclusión final que arroja este trabajo es el de comentar las necesidades que tiene el país del desarrollo y aplicación de nuevas tecnologías
TRABA JOS A FUTURO
La importancia de utilizar una metodología de diseño, cualquiera que sea esta, es muy importante para desarrollar y fabricar
nuevos dispositivos para otros
procesos que intervienen en la producción de vino de frutas, en especial el de manzana.
A continuación se enumeran algunos de los trabajos de investigación relacionados con este, que se pueden desarrollar:
•
La automatización del proceso de selección de la fruta.
•
El desarrol lo de una planta purif icadora de agua.
•
La automatización del proceso de llenado y etiquetado del producto.
