REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA DE LA FUERZA ARMADA BOLIVARIANA NÚCLEO GUÁRICO - EXTENSIÓN EL SOCORRO
Proyecto de Term Termodinámica odinámica Diseño y Elaboración de un Prototipo de Incubadora de Huevos de uso Artesanal
Instructor: Ing. Leonardo Ruiz
Participantes: Castillo Cariwilli Higuera Carmen Hernández Amílcar Piña Yaisbeth Rivero Arisbeli Torrealba MaríaF.
El Socorro, junio de 2010
INTRODUCCIÓN La termodinámica es la ciencia que estudia los cambios en los sistemas físicos en los que interviene el calor, el presente proyecto tiene por nombre como Diseño y Elaboración de un Prototipo de Incubadora de Huevos de uso Artesanal. El éxito de este proyecto dependerá del cuidado apropiado y de la fertilidad de los huevos producidos, para poder obtener pollos o aves sanos. Hay básicamente dos tipos de incubadoras las incubadoras de aire forzado y ventilación natural. Las incubadoras con aire forzado tienen ventiladores que proporcionan la circulación de aire interna. La capacidad de estas unidades puede ser muy grande. Las incubadoras de ventilación natural son generalmente pequeñas. Sin ventiladores para la circulación del aire. El intercambio de aire es logrado por la subida y el escape del aire caliente, viciado y la entrada de aire fresco por la parte baja de la incubadora. Las temperaturas recomendadas varían entre los dos tipos de incubadoras, en este caso el prototipo de incubadora que se diseñara es una incubadora de aire forzado. Como entrada hay que tener en cuenta que los procesos a controlar están relacionados con: y
Mantener la temperatura estable.
y
Mantener la humedad relativa del aire entre ciertos valores.
y
Ventilar de forma regulada.
y
Mover los huevos.
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NOMBRE DEL PROYECTO: Diseño y Elaboración de un Prototipo de Incubadora de Huevos de uso Artesanal.
DIAGNOSTICO: Este proyecto se realiza para obtener noción de la termodinámica en cuanto a modelos de sistemas que requieren aplicar los conocimientos adquiridos en la teoría del estudio y análisis de cálculo de temperatura y trabajo. Para Diseñar y Elaborar de un Prototipo de Incubadora de Huevos de uso Artesanal y así poder determinar los procesos termodinámicos que existe en cada elemento del prototipo.
JUSTIFICACIÓN: Este proyecto es muy importante ya que los participantes se inician en el estudio de la materia y esto se aplica para ampliar nuestro aprendizaje, en cuanto a cálculos de trabajo, transferencia de energía y procesos termodinámicos.
OBJETIVOS: GENERAL: Diseñar y Elaborar un Prototipo de Incubadora de Huevos de uso Artesanal.
ESPECÍFICOS: 1. Estudiar la teoría de análisis de los procesos termodinámicos de incubación. 2. Seleccionar materiales adecuados para la elaboración de la incubadora. 3. Construir la incubadora de huevos de usos artesanal para determinar el proceso termodinámico.
METAS: Diseñar y construir un Prototipo de Incubadora de Huevos de uso Artesanal, para promover el desarrollo económico y social de nuestra población, para así lograr obtener un beneficio en cuanto a la producción de aves para el consumo humano. La intención de diseñar una incubadora artificial de huevos es imitar de una 3
manera más o menos mecanizada el proceso de incubación que realiza de una forma natural las propias aves. Por otra parte, igualmente se tiene como meta ampliar nuestro aprendizaje en cuanto al uso que se le puede dar al calor como transferencia de energía y proceso termodinámico.
METODOLOGÍA: Se realizara un estudio descriptivo de aspectos reales del entorno, a través del análisis de la estructura utilizando el método científico que busca alcanzar la verdad efectiva mediante la adaptación de las ideas a los hechos, para lo cual utiliza la observación y la experimentación, cabe resaltar que este método tiene una serie de pasos y reglas. El método parte de los hechos intentando describirlos tales como son para llegar a formular los enunciados fácticos que se observan con ayuda de teorías se constituye en la materia prima para la elaboración teórica. Este proyecto está enmarcado como proyecto factible e investigación de campo, ya que se ha tomado los datos directamente de la realidad y área de trabajo pues se trata del Diseño y Elaboración de un Prototipo de Incubadora de Huevos de uso Artesanal. Dicho proyecto es factible ya que ofrece beneficios a los investigadores y comunidad en general en cuanto a la confiabilidad que brindara el funcionamiento de este equipo. Cabe destacar que este trabajo se encuentra dentro del modelo de investigación explicativa, según el nivel de conocimiento. Debido a que estudiamos las causasefectos de los problemas e inconvenientes presentados, cuando se trabaja en el diseño de la incubadora. También estudia y analiza las posibles soluciones a los efectos negativos para que sean positivos.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA: Cuando se acomete un proyecto de construcción de cualquier producto, uno de los primeros pasos que hay que dar es la redacción de las especificaciones iníciales, es decir, las condiciones mínimas que tiene que cumplir el dispositivo para satisfacer nuestras necesidades. 4
Para la redacción de las especificaciones iníciales es necesario conocer bien el problema, y en la medida de lo posible, saber cuáles son las soluciones que tradicionalmente se han dado. Para realizar esta investigación inicial, todos los medios disponibles son válidos, como estudiar otros dispositivos similares, preguntar a otras personas expertas en el asunto, o buscar documentación (por ejemplo en catálogos, internet, revistas, libros, etc.). Este es un ejemplo de proyecto sobre el diseño y Elaboración de un Prototipo de Incubadora de Huevos de uso Artesanal, realizado con materiales fácilmente accesibles. La finalidad es identificar los parámetros que es necesario controlar, y con ellos realizar unas especificaciones iníciales.
Se clasifica según su propósito como una investigación aplicada, pues, busca dicho conocimiento con el fin de aplicaría a la realidad inmediata; ya que buscamos la solución al problema práctico.
MARCO TEÓRICO: PARÁMETROS A CONTROLAR EN EL PROCESO TERMODINÁMICO DE INCUBACIÓN Los parámetros que hay que controlar son:
1. La temperatura: La temperatura, se regula automáticamente gracias a un termostato. El valor ideal es de 37'7 ºC (100 ºF), que se puede bajar a los 37,5 ºC en los tres últimos días de incubación para compensar el calor metabólico del propio huevo. La temperatura se ve fuertemente condicionada por las condiciones de ventilación. 5
2.
La humedad: Es el parámetro más difícil de medir con precisión. La humedad ideal es de
entre el 50% y el 60% los 17 primeros días, y de un 65% los 3 últimos días del período de incubación, según los manuales. Este incremento de temperatura, facilita la rotura de la cáscara por los pollitos al nacer. De hecho, cuando empieza la eclosión se puede incrementar la humedad relativa hasta el 85%. Por el hecho de ser porosa la cáscara del huevo, este va perdiendo agua que se sustituye por aire. Con la humedad del ambiente se puede regular el ritmo al que el huevo pierde agua, en concreto, mientras mayor sea la humedad del ambiente, menor será el ritmo de pérdida de agua en el huevo. Se va formando una cámara de aire, que es el primero que respira el pollito y permite que este se pueda girar para ponerse en posición para poder romper la cáscara en el momento de la eclosión. A lo largo del periodo de incubación de agua, es normal una pérdida de peso en el huevo por esta pérdida de agua del 14%. Cuando los pollitos se han liberado completamente de la cáscara, se puede disminuir la humedad rápidamente, hasta el 40% con el fin de que se seque su plumaje. La humedad, se regula gracias a unas bandejas llenas de agua, situadas en el interior de la incubadora. Hay, con mucha frecuencia, confusión en cuanto a cómo se expresa la medida de la humedad. La mayoría de las personas en la industria de la incubación refieren al nivel de la humedad en términos de los grados F., (bulbo seco) más bien que a la humedad relativa por ciento. Los dos términos son convertibles y la humedad real dependerá de la temperatura (F.) según lo medido con un termómetro de bulbo seco. La conversión de las dos medidas de la humedad se puede efectuar utilizando la tabla siguiente:
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Valores del wet-Bulb para cuatro temperaturas (de bulbo seco) en la incubación Humedad Relativa
¹ de 99 o
100 o
101 o
102 o
45
80,5
81,3
82,2
83,0
50
82,5
83,3
84,2
85,0
55
84,5
85,3
86,2
87,0
60
86,5
87,3
88,2
89,0
65
88,0
89,0
90,0
91,0
70
89,7
90,7
91,7
92,7
Las temperaturas de bulbo seco del 1; se demuestran horizontalmente para los valores comunes de la incubación. La humedad raramente está demasiado alta en las incubadoras correctamente ventiladas de ventilación natural. El área de la bandeja de agua debe tener el equivalente a la mitad del área superficial o más del piso de la incubadora. La ventilación creciente durante los últimos días de incubación y la eclosión puede hacer necesario la adición de otra bandeja de agua o una esponja mojada. La humedad se mantiene aumentando el área superficial expuesta del agua.
3.
La ventilación Los huevos tienen en su cáscara micro poros por los que respiran y transpiran
eliminando agua. La renovación del aire, permite que se introduzca aire fresco con más oxígeno, y la salida del aire viciado. Gracias a los ventiladores se consigue la renovación del aire, y su circulación, lo que ayuda a mantener una temperatura más homogénea. La ventilación es muy importante durante el proceso de la incubación. Mientras que el embrión se está desarrollando, el oxígeno entra en el huevo a través 7
de la cáscara y el bióxido de carbono se escapa de manera igual. Mientras que los pollitos nacen, requieren de una fuente creciente de oxígeno fresco. Mientras que los embriones crecen, las aberturas de la salida de aire se abren gradualmente para satisfacer la demanda embrionaria creciente de oxígeno. Se debe de tener cuidado para mantener la humedad durante el período del nacimiento. Los agujeros de ventilación no deben de tener obstrucciones, para poder llevar aire puro sobre y debajo de los huevos, esencial para el intercambio apropiado de Oxigeno por bióxido de Carbono.
Existen dos tipos de ventilación
Por convección
Forzada gracias a ventiladores Si no se utilizan ventiladores, el calentamiento suele ser desde arriba. En este
caso son normales diferencias de temperatura de hasta 4ºC desde la parte superior a la inferior del interior de la incubadora. Estas diferencias hacen dificultosa la medida de la temperatura del huevo. Entre otras cosas, esta diferencia de temperatura entre la parte superior e inferior depende de la temperatura exterior de la incubadora y del aislamiento térmico. Estas diferencias de temperatura, por otra parte, pueden considerarse similares a las que se dan en la naturaleza, cuando una gallina se echa sobre sus huevos. Cuando el calentamiento se realiza por convección para mantener una homogeneidad aceptable de la temperatura, es conveniente que todos los huevos estén en un mismo plano.
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4.
La posición del huevo Las gallinas periódicamente giran los huevos. De hecho, si esto no se hace, el
embrión se queda pegado a la cáscara. El volteo, se tiene que hacer durante los 18 primeros días con una cadencia de 2 horas. ¿Qué debe hacer si la energía eléctrica se apaga durante la incubación?
Una respuesta apropiada depende de varios factores, algunos de los cuales incluyen la temperatura del cuarto en el cual se encuentra la incubadora, el número de huevos en la máquina, y de si los huevos están en la etapa temprana o última de la incubación. Las dos consideraciones más importantes de esta situación son (1) la subsistencia de los huevos al recalentamiento y (2) estar seguro de tener una fuente adecuada de oxígeno. Cuanta más cantidad de huevos se incuban, mayor es la posibilidad de recalentamiento y sofocación de los embriones. Si el cuarto en el cual la incubadora está situada es caliente y sin mucha ventilación, tendrá que reaccionar más rápidamente para accionar por interrupciones de la energía eléctrica que si la temperatura del cuarto es de 75 grados F y está bien ventilado. La protección más eficaz en contra del recalentamiento y la sofocación es abrir la puerta de la incubadora o de la criadora. Si la puerta deberá estar abierta poco o completamente y el lapso de tiempo que se deje abierta dependerá de los factores mencionados anteriormente. Se debe dar vuelta a los huevos por lo menos 4-6 veces al día durante el período de la incubación. No dé vuelta a los huevos durante los tres días anteriores al nacimiento. Pues los embriones se estarán moviendo para buscar la posición del nacimiento y no necesitan que se les de vuelta. Mantenga la incubadora cerrada durante el nacimiento para mantener temperatura y humedad apropiadas. Las salidas
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de aire deben estar casi completamente abiertas durante las últimas etapas del nacimiento. Los huevos se colocan inicialmente en la incubadora con el extremo grande para arriba u horizontalmente con el extremo grande elevado levemente. Esto permite al embrión seguir orientado en una posición apropiada para el nacimiento. Nunca coloque los huevos con el extremo pequeño para arriba. En una incubadora de ventilación natural, donde se da vuelta a mano a los huevos, puede ser provechoso poner una "X" en un lado de cada huevo y un "O" en el otro lado, utilizando un lápiz. Esto sirve como ayuda para determinar si a todos los huevos se les dio vuelta. Al darles vuelta, este seguro de tener las manos bien limpias. Los huevos manchados con aceite tendrán posibilidades reducidas de eclosionar. Tome precauciones adicionales al dar vuelta a los huevos durante la primera semana de incubación. Los embriones que se desarrollan tienen vasos sanguíneos delicados que se rompen fácilmente cuando son sacudidos bruscamente o golpeados, matándose así al embrión.
La siguiente tabla enumera los requisitos de la incubación para varias especies de aves.
Especies Gallina Pavo Pato Muscovy Duck Ganso Gallina de
Incub. Period (dias) 21 28 28
Temp Humedad No le de Humedad los Ventilación vuelta últimos 3 totalmente (F.) ¹ (F.) ² después del días abierta 100 85-87 Día 18 90 Día 18 99 84-86 Día 25 90 Día 25 100 85-86 Día 25 90 Día 25
35-37
100
85-86
Día 31
90
Día 30
28-34
99
86-88
Día 25
90
Día 25
28
100
85-87
Día 25
90
Día 24
10
Guinea Pheasant Peafowl Bobwhite Quail
23-28 28-30
100 99
86-88 84-86
Día 21 Día 25
92 90
Día 20 Día 25
23-24
100
84-87
Día 20
90
Día 20
CoturnixQuail
17
100
85-86
Día 15
90
Día 14
Chukar Grouse Pigeon
23-24 25 17
100 100 100
81-83 83-87 85-87
Día 20 Día 22 Día 15
90 90 90
Día 20 Día 21 Día 14
El 1; mide los grados F. en una incubadora de aire forzado. Para las incubadoras de ventilación natural, agregue 2-3 grados ² la humedad. medida en grados F. utilizando un termómetro de bulbo seco. Utilice la tabla para convertir a humedad relativa.
DIMENSIONES FÍSICAS DE LA INCUBADORA
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CÁLCULOS TERMODINÁMICO: Datos: To= 25 ºC
llevarlos a ºK +273 = 298 º K
Tf= 37.4 º
llevarlos a º K + 273 = 310.4 º K
= 1Kg/seg P1= 1atm Constantes P2= 1atm 1) Buscamos en la tabla de los valores de la entalpia del aire y tenemos: 298 ºK tiene una he = 298.615 y 310.4 ºK tenemos que interpolar porque este valor se encuentra entre 300 º K y 320 ºK. 300
± > 300.473
310.4
± >
320
± > 320.576
310.927*
=
0.52 =
hs= 310.927 0
1 Q2 =
[(hs ± he) + g(Ze ± Zs) + ½(Ve2 ± Vs2) ] + 1W2
1Q2= 1Kg/seg
1 Q2 =
[(310.927 ± 298.615)kj/kg + 9.8 m/seg2(0.46m) ] + 3W
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LUGAR DE EJECUCIÓN. El presente proyecto será ejecutado por los alumnos de la sección IGM4 de la UNEFA Extensión El Socorro.
RECURSO HUMANO INVOLUCRADO: Bachilleres: Castillo Cariwilli Higuera Carmen Hernández Amílkar Piña Yaisbeth Rivero Arisbeli Torrealba MariaF.
Instructor: Ing. Leonardo Ruiz Facilitadores: Ing. Tomás Cardozo (Representante de la empresa CASP Brasil) T.S.U. Antonio Lucena. (Operador de Incubadora de las Empresas Mixta Socialista Avícola del Alba.)
RECURSOS MATERIALES Y FINANCIEROS: Los Bachilleres participantes además de utilizar material reciclado para la elaboración del proyecto de incubadora se utilizaron materiales bibliográficos, internet, libros revistas, etc.
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Se hizo un aporte monetario para recursos financieros para adquirir los siguientes materiales que se utilizaron para la elaboración de la incubadora:
GASTOS OPERATIVOS: PRECIO MATERIAL CANTIDAD P.UNITARIO TOTAL termostato 1 340,00 Bs 340,00 Bs Termómetro 1 15.00 Bs 15.00 Bs madera Mdf "12 1 110,00 Bs 110,00 Bs anime 5 5,00 Bs 25,00 Bs bombillo 1 11,00 Bs 11,00 Bs sócate goma 1 4,00 Bs 4,00 Bs tornillos (2 docena) 24 0,50 Bs 12,00 Bs ventiladores 1 25,00 Bs 25,00 Bs cables eléctricos 2 10,00 Bs 20,00 Bs goma espuma 1 70,00 Bs 70,00 Bs bandeja para huevos 1 50,00 Bs 50,00 Bs bandeja huevos fértiles 1 14,00 Bs 14,00 Bs serrucho 1 0,00 Bs 0,00 Bs destornillador 1 0,00 Bs 0,00 Bs taladro 1 0,00 Bs 0,00 Bs metro 1 0,00 Bs 0,00 Bs piqueta 1 0,00 Bs 0,00 Bs clavos 12 0,10 Bs 1,20 Bs bisagras 2 6,00 Bs 12,00 Bs agua 1 0,00 Bs 0,00 Bs tela 20 cm 1 0,00 Bs 0,00 Bs TOTAL GASTOS
709,20 Bs
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RECOMENDACIONES 1. Evite los huevos excesivamente grandes o muy pequeños. Los huevos grandes se incuban mal y los huevos pequeños producen pollos pequeños. 2. Evite los huevos con las cáscaras agrietadas o delgadas. Estos huevos tendrán problemas con la de retención de humedad y dificultan el desarrollo apropiado del pollo. La penetración de bacterias patógenas aumenta en los huevos agrietados. 3. No incube huevos excesivamente deformes. Guarde solamente los huevos limpios para incubar. 4. No lave los huevos sucios ni limpie los huevos limpios con un paño húmedo. Esto quita la capa protectora del huevo y lo expone a la entrada de las bacterias. 5. El lavado y la acción del frotamiento también provocan la entrada de micro organismos y de enfermedades a través de los poros de la cáscara.
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CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES DURANTE EL SEMESTRE ACTIVIDADES
TIEMPO POR MES/SEMANA MARZO
REALIZAR EL DIAGNOSTICO DE LA SITUACIÓN ACTUAL
ABRIL
MAYO
JUNIO
4
1
2
3
4
-
-
-
-
-
-
4
1
2
3
4
-
-
-
-
-
-
PLASMAR LOS OBJETIVOS DEL PROYECTO
4 1 2 3 4
-
-
-
-
-
-
ESTABLECER LAS METAS A LOGRAR POR OBJETIVOS
4
1
2
3
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
- 3
-
-
-
(entrevista, observación) REALIZAR LA JUSTIFICACIÓN DE LA SITUACIÓN PLANTEADA PARA EL PROYECTO 4
PLANTEADOS DESCRIBIR LA METODOLOGÍA A EMPLEAR PARA REALIZAR EL PROYECTO (como se desarrollara el proyecto, incluir las actividades a cumplir para lograr las metas) DETERMINAR EL LUGAR DONDE SE EJECUTARA EL PROYECTO DETERMINAR QUIENES SON LOS INVOLUCRADOS, BENEFICIADOS Y RESPONSABLES DEL PROYECTO GESTIONAR LOS RECURSOS FINANCIEROS NECESARIOS PARA EJECUTAR EL PROYECTO EJECUCIÓN DEL PROYECTO PRESENTACIÓN DEL PROYECTO
1 2 3
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CONCLUSIÓN
Es un reto el hecho de crear y tener una incubadora para poder criar personalmente los pollos, ya que económicamente es poco asequible. Por ello, una de las alternativas es la de ponerse manos a la obra y crear una incubadora casera para ver cómo los pollitos rompen el cascarón. Con la ayuda de tablas de madera, cables, un termostato, lámpara incandescente, una bandeja con rendijas especiales para depositar los huevos y otra para el agua, se consigue realizar una incubadora a un precio razonable.
Un punto que hay que aclarar es el tipo de aire que se debe instalar, ya que las modificaciones bruscas de temperatura afectan al embrión. Existen dos tipos de aire: el forzado, producido por ventiladores, tiene la peculiaridad de que mantiene el aire constante sin provocar alteración ninguna; otra posibilidad es el hermético, que se diferencia del anterior en que en esta ocasión el aire se emite de forma natural, creando corrientes apenas perceptibles, y no permanece en el mismo estado.
Una de las piezas fundamentales para dotar a este aparato de sistema eléctrico, es el termostato digital, que es el mismo que se utiliza para la calefacción, pero es imprescindible que se opte por uno de gran precisión. Éste será el encargado de evitar que el agua fluya dentro del motor, además de renovar el aire regulando la temperatura, que tiene que oscilar entre los 37-39º C. Es imprescindible que este utensilio disponga de una perilla y un sensor adecuado para que las variaciones entre encendido y apagado del sistema se modifique lo menos posible. Dicho sensor se colocará en un lateral insertándolo en un agujero que se realiza manualmente.
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