Selección de Materiales para Espátula de Cocina

Primera Entrega parcial del Proyecto Final - Traducción
Estudiantes:
Onasi Pérez - ID: 1108966
Emanuel Aquino – ID: 1109437
Salia Guevara – ID: 1106906
Docente:
Laura Virginia Ramírez Cabrera
Asignatura:
IIN318 - Selección de los materiales
Sección:
01
Fecha de entrega:
3 de marzo de 2025
Trimestre febrero – abril 2025
1. PRODUCTO
Espátula de cocina
Ilustración 1. Dimensiones de espatula
1.1. Partes
1.1.1. Pala
ILUSTRACIÓN 1 - DIMENSIONES DE ESPATULA
La pala o cabeza de la espátula está diseñada para transmitir fuerza mecánica al mezclar o
distribuir ingredientes. Su estructura debe resistir la deformación ante ciertas cargas y
conservar su forma durante el uso. Es fundamental que tenga la suficiente resistencia para
manipular alimentos de distintos pesos y texturas, como carnes, vegetales y huevos, sin
doblarse ni romperse bajo presión. Además, debe ser segura para usar en utensilios de cocina
antiadherentes, evitando rayaduras o daños en sus superficies.
1.1.2. Mango
El mango de una espátula de cocina está diseñado para brindar un agarre ergonómico y
cómodo, permitiendo un uso eficiente y seguro. Debe ser capaz de resistir altas temperaturas
sin deformarse ni deteriorarse, además de ofrecer una flexibilidad controlada para mejorar su
manejo. Su estructura debe garantizar durabilidad ante el uso repetitivo, ser seguro para el
contacto con alimentos y soportar limpiezas frecuentes sin comprometer su integridad.
1.1.3. Unión
El codo o unión de una espátula de cocina cumple la función de enlazar la pala con el mango,
garantizando la transmisión eficiente de fuerza y brindando estabilidad estructural. Debe
resistir las tensiones generadas al levantar y presionar alimentos sin deformarse ni fracturarse.
Además, su diseño debe mantener la alineación entre el mango y la pala, asegurando un uso
cómodo, preciso y seguro del utensilio.
2. SELECCIÓN DE MATERIALES
2.1. Traducción
2.1.1. Pala
Ilustración 2. Dimensiones pala
•
Espesor de la pala 5mm
𝑨𝒕 =𝑏 x h=80𝑚𝑚 ∗ 5𝑚𝑚 = 400𝑚𝑚2
𝑰=
𝑏ℎ3
(0.080𝑚)(1.25 𝑥 10−7 𝑚3 )
=
= 𝟖. 𝟑𝟑 𝒙 𝟏𝟎−𝟏𝟎 𝒎𝟒
12
12
2.1.1.1. Restricciones no negociables
•
Resistencia térmica
El material de la pala debe resistir temperaturas de hasta 260°C sin perder su forma ni emitir
sustancias nocivas. Este umbral térmico es común en utensilios de cocina diseñados para
interactuar con superficies calientes, como sartenes y parrillas.
•
Compatibilidad con utensilios antiadherentes
El material debe poseer una dureza menor a 3 en la escala de Mohs para prevenir daños en
superficies antiadherentes. Esta condición la cumplen materiales más blandos, como la
silicona y ciertos plásticos.
•
Resistencia química
La pala debe ser resistente a los agentes químicos presentes en aceites, grasas y productos de
limpieza, manteniendo su estabilidad al exponerse a sustancias con un pH entre 3 y 11.
•
Inocuidad
El material debe estar certificado para el contacto con alimentos, cumpliendo con normativas
como las de la FDA (Food and Drug Administration) o regulaciones equivalentes.
•
Propiedades mecánicas
El material debe ser lo suficientemente resistente para evitar deformaciones permanentes
bajo presión habitual. Debe combinar rigidez para conservar su forma con la flexibilidad
necesaria para soportar deformaciones temporales sin fracturarse.
•
Forma
Flat Sheet with No Cutouts
Ilustración 3 - Forma de pala
•
Durabilidad
Agua fresca: Aceptable y excelente
Acidos debiles: Aceptable y excelente o Flamable: No flamable.
2.1.1.2. Restricciones negociables
•
Ligereza
Una pala de peso ligero es ideal para permitir un uso prolongado sin generar fatiga en el
usuario.
•
Costo razonable
Aunque el costo no es un criterio estrictamente fijo, debe mantenerse dentro de un rango
asequible para el consumidor promedio.
•
Resistencia al desgaste
El material de la pala debe ser resistente al desgaste por uso continuo, garantizando una vida
útil prolongada sin comprometer su funcionalidad ni la suavidad de sus superficies de
contacto.
2.1.1.3. Objetivo
•
Minimizar el costo del material.
2.1.1.4. Variables libres
•
Selección del material
Se pueden utilizar polímeros resistentes al calor, silicona o materiales compuestos, según la
resistencia térmica, la durabilidad y el costo requerido para el producto.
•
Color
El color del material puede ajustarse para adaptarse a preferencias estéticas o alinearse con
la identidad de la marca.
2.1.2. Mango
Ilustración 4. Dimensiones de mango
𝐴𝑇 =
𝜋(𝑑0 −𝑑𝑖 )
2
=
𝜋(3𝑐𝑚 − 2.5𝑐𝑚)
2
= 𝟎. 𝟑𝟗𝟑 𝒄𝒎𝟐 = 𝟑. 𝟗𝟑 𝒙 𝟏𝟎−𝟓 𝒎𝟐
2.1.2.1. Restricciones no negociables
•
•
Módulo de Elasticidad
Resistencia térmica
El mango debe estar fabricado con un material de alta resistencia térmica, con un punto de
fusión elevado y la capacidad de soportar temperaturas de hasta 260°C. Esto es fundamental
para evitar deformaciones, reblandecimientos o degradación con el uso prolongado en
entornos de alta temperatura, como al estar en contacto con utensilios calientes o fuentes de
calor directas. Inocuidad
El mango debe estar fabricado con materiales aptos para el contacto con alimentos y cumplir
con normativas como las establecidas por la FDA u otras equivalentes a nivel internacional.
Garantizar la seguridad del usuario es fundamental, por lo que el material no debe liberar
sustancias tóxicas ni alterar las propiedades de los alimentos.
•
Durabilidad
▪
▪
▪
▪
•
Agua fresca: Aceptable y excelente
Agua salada: Aceptable y excelente
Acidos debiles: Aceptable y excelente
Flamable: No flamable.
Forma
Plain Hollow Axisymmetric Prism
Ilustración 5. Forma de mango
2.1.2.2. Restricciones negociables
•
Flexibilidad controlada
2.1.2.3. Objetivo
•
•
Maximizar la durabilidad
Minimizar el costo del material.
2.1.2.4. Variables libres
•
Diseño ergonómico
El diseño del mango puede incorporar texturas, ranuras o contornos ergonómicos para
optimizar el agarre y brindar mayor comodidad al usuario. Estas características ayudan a
mejorar el control del utensilio, reducir el deslizamiento durante su uso y minimizar la fatiga
en sesiones prolongadas de cocina. Además, un diseño bien estructurado puede contribuir a
la seguridad del usuario, evitando accidentes por resbalones o manipulación incómoda.Color
•
Color
El color del material puede adaptarse según las preferencias estéticas del usuario o los
requisitos de identidad de marca. Esta personalización permite que el diseño del mango se
alinee con tendencias de mercado, estilos de cocina o diferenciación de productos dentro de
una línea específica.
2.1.3. Unión
Ilustración 6. Dimensiones de unión
𝑨𝑻 =
𝜋𝑑 2
2
=
𝜋(2.5 𝑐𝑚)2
2
= 𝟗. 𝟖𝟏 𝒄𝒎𝟐 = 𝟗. 𝟖𝟏 𝒙 𝟏𝟎−𝟒 𝒎𝟐
𝑰=
𝜋𝑑 2
𝜋(2.5 𝑐𝑚)2
=
= 𝟏. 𝟗𝟐 𝒄𝒎𝟒 = 𝟏. 𝟗𝟐 𝒙 𝟏𝟎−𝟖 𝒎𝟒
64
64
2.1.3.1. Restricciones no negociables
•
Límite de elasticidad
𝝈𝒍𝒑 =
•
𝐹𝑚𝑎𝑥
9.81𝑁
∗ 𝐹𝑆 =
∗ (2) = 𝟎. 𝟎𝟐𝑴𝑷𝒂
𝐴𝑚𝑖𝑛
9.81 𝑥 10−4𝑚2
Módulo de elasticidad
𝜔𝐿4
(81.75)(0.12) 4
𝐸 =
=
= 4.60 𝐺𝑝𝑎
0.12
384 ∗ 𝛾𝑚𝑎𝑥 𝐼
384 ∗ ( 240 )(1.92 𝑥 10−8 )
•
•
Temperatura máxima de servicio = 200 °C
Durabilidad
- Agua fresca: Aceptable y excelente
- Weak Acids: Aceptable y excelente
- Flamable: No flamable.
•
Resistencia al impacto
𝐸𝑖𝑚𝑝 = 𝑚𝑔h = (0.5)(9.8)(1.4) = 6.87 𝐽 = 6.87 × 10−3 𝐾𝐽
𝑮 =
𝐸𝑖𝑚𝑝
6.81 𝐽
=
= 𝟏𝟔𝟐. 𝟔 𝑲𝑱/𝒎𝟐
𝐴𝑖𝑚𝑝
(6.5 𝑚𝑚)2
•
Forma
Plain Hollow Axisymmetric Prism
Ilustración 7. Forma de unión
2.1.3.2. Restricciones negociables
•
•
Conducción térmica
Color
2.1.3.3. Objetivo
Conseguir un material más barato posible.
2.1.3.4. Variables libres
•
•
Densidad
Color