diseño, fabricación y validación de una máquina desespinadora de

DISEÑO,
FABRICACIÓN
Y
VALIDACIÓN
DE
UNA
MÁQUINA
DESESPINADORA DE NOPAL VERDURA PORTÁTIL
Resumen ejecutivo
Este proyecto constó de cuatro etapas, que incluyeron las actividades que se
mencionan a continuación de manera sucinta:
a)
Diseño y construcción del prototipo de la máquina desespinadora de
nopal, cuya última etapa consistió en la colocación de los motores para la
transmisión de las cuchillas, construcción e instalación del soporte utilizado
para la colocación de los accesorios eléctrico y electrónicos que permiten el
funcionamiento del equipo, la colocación de los elementos de transmisión:
catarinas y cadena para los rodillos motrices, poleas dentadas y banda dentada
para las cuchillas de corte, también se cablearon los elementos eléctricos y
electrónicos (interruptor general, botón de paro de emergencia, relevador
encapsulado, relevador de estado sólido, temporizador de accionamiento,
motor de transmisión de rodillos motrices, motor de transmisión de cuchillas de
corte) y por ultimo, se diseño y se construyó la cubierta o carcasa del equipo.
b)
Diseño ergonómico y construcción de la carcaza. En esta etapa se
detectaron varios puntos a desarrollar: detección del problema a solucionar:
carcasa para la protección de los mecanismos del equipo y para la
manipulación óptima del mismo en un aparador de punto de venta. Se
buscaron productos similares y no se encontró uno, incluso comparándolo con
rebanadoras de jamón y queso de uso rudo; sin embargo, se levantaron 40
encuestas con posibles usuarios para obtener más información de las
características que este producto debe cubrir para satisfacer una necesidad.
En el estudio ergonómico se consideraron las siguientes aspectos: una vez
definida la postura del operario para trabajar la máquina (de pie) y a partir de
las funciones principales de la maquina desespinadora de nopal portátil que
son alimentación del nopal, desespinado, desalojo de desechos y desalojo de
producto terminado, se consideraron algunos datos antropométricos para
determinar la ubicación y el entorno de la misma. Debido a su peso final, se
considera viable su ubicación sobre una mesa de trabajo para hacer la
operación menos riesgosa, más cómoda y segura. La altura óptima de la
superficie para trabajar de pie depende de la altura de codo de los usuarios y
de la naturaleza del trabajo. Estatura: distancia vertical desde el suelo a la
coronación de la cabeza, tomada en una persona de pie, erguida y con la vista
dirigida al frente. Altura de ojos: distancia vertical desde el suelo a la comisura
interior del ojo, tomado en una persona de pie, erguida y con la vista dirigida al
frente. Altura de codo: distancia vertical desde el suelo hasta la depresión que
forma la unión de brazo y antebrazo. Anchura de hombros: distancia horizontal
máxima que separa los músculos deltoides. Alcance vertical de asimiento:
normalmente desde el suelo hasta la superficie vertical de una barra que la
mano derecha de la persona en observación, en pie y erguida, sostiene a la
máxima altura posible sin experimentar molestia o incomodidad alguna.
Alcance lateral de brazo: distancia que se toma desde el eje central del cuerpo
hasta la superficie exterior de una barra sostenida por la mano derecha de una
persona de pie y erguida, con los brazos lo mas estirados horizontalmente
posible sin que experimente molestia o incomodidad alguna. Alcance punta
mano: distancia que se toma desde la pared contra la que el individuo en
observación apoya sus hombros hasta la punta del dedo pulgar; el brazo está
completamente estirado y la punta de los dedos medio y pulgar en contacto.
Anchura máxima de cuerpo: mayor distancia horizontal del cuerpo incluyendo
los brazos. Distancia equipo-usuario: distancia que se considera conveniente
para operar un equipo o herramienta sin ofrecer riesgo alguno. Cabe mencionar
que las distancias, medidas, alturas consideradas en el estudio ergonómico son
modelos o estándares de referencia, en el desarrollo de un enfoque inicial del
diseño, con base antropométrica.
c)
La validación del prototipo con nopal verdura inició con la máquina vacía,
para hacer los ajustes mecánicos necesarios; el siguiente paso fue realizar la
validación con nopal comprado en supermercado, obteniéndose como
resultado que al inicio hubo resultados satisfactorios en el desespinado pero se
detectó la dificultad de que el nopal se llegaba a detener a la mitad del trayecto,
principalmente debido a que los resortes de ajuste de separación entre rodillos
estaban muy reforzados. Este inconveniente se corrigió colocando resortes con
menos espiras y por lo tanto mas fáciles de contraer y permitir dirigir la penca a
las cuchillas. Se aprovechó para darle un rayado a los rodillos motrices para
que ayuden a la tracción sobre el nopal.
d)
La cuarta etapa consistió en la elaboración de los manuales de
operación y mantenimiento del equipo.
Demanda o problemática que atiende
Optimizar el proceso de desespinado del nopal y transferir la tecnología que
resulte a los productores y comercializadores de nopal, con el fin de ayudar a
generar para ellos valor agregado a su producto.
Resultados obtenidos y/o descripción. Características de la tecnología
generada
Planos del prototipo validado de desespinado de nopal.
Manual de operación y mantenimiento de la maquinaria diseñada.
Impactos
La construcción de esta máquina por parte de los productores puede ahorrarles
tiempo y agregar valor a su producto de una manera fácil, económica y rápida.
Costos estimados de la aplicación de los resultados y/o tecnología generada
El costo estimado depende de que los productores y comercializadores
construyan la máquina y la utilicen en el proceso de desespinado de nopales.
Ámbito de aplicación
Nacional.
Información adicional o comentario
Por medio del análisis matricial el investigador jerarquizó las funciones
principales y las diferentes alternativas y soluciones para cada función que
planteó; con esa información construyó una matriz que tiene en sus filas las
funciones que ha de desempeñar el equipo y en sus columnas las variables
para dar respuesta a cada situación planteada. Con base en los resultados de
dicha matriz, definió las características específicas de la carcasa, tales como
materiales, dimensiones, sujeciones, estructura, formas. Un análisis de
necesidades, concernientes a la facilidad de limpieza de equipo y al
cumplimiento de normas de higiene, definió el material que se podría utilizar
en el diseño del equipo: el acero inoxidable. Así mismo, consideró los
parámetros de fabricación y proceso para llegar a la definición final de tal
material, el tipo de sujeciones se encuentra soportado en las necesidades del
equipo para lograr su fácil limpieza y mantenimiento. El acero inoxidable es un
material cuya ventaja es que, de entre las piezas que conforman la carcasa,
admite diferentes tipos de unión y sujeción. Por lo anterior, la construcción de
la carcasa se llevó a cabo en acero inoxidable, que a pesar de que su peso es
mayor con respecto a otros materiales, justifica la elección porque tiene más
fuerza estructural y mayor resistencia a los impactos. Cuando se llevaron a
cabo las pruebas de desempeño y funcionamiento, se observó que el
desempeño era eficiente y que la manipulación del equipo respondía a las
expectativas del usuario.
Clave del proyecto: SAGARPA 2005-C01-12583
Sistema Producto y/o línea estratégica de atención: Sistema Producto Nopal.
Investigador: ingeniero ERNESTO RODRÍGUEZ GONZÁLEZ
Institución: Centro de Investigación y Asistencia en Tecnología y Diseño del
Estado de Jalisco, A. C.