INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA UNIDAD PROFESIONAL CULHUACAN DOSIFICADORA INDUSTRIAL ELECTRONEUMÁTICO PARA LA TAMALES EN HOJA DE MAÍZ. T CON SISTEMA MANUFACTURA DE E S I S QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE INGENIERO MECÁNICO P R E S E N T A C. MAYLÚ GUADALUPE ROMERO SÁNCHEZ A S E S O R E S M. en C. SAMUEL CARMAN AVENDAÑO ING. ALEJANDRO LÓPEZ TORRECILLAS MÉXICO, CDMX a 02 de Abril de 2016. INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA UNIDAD CULHUACAN TESIS INDIVIDUAL Que como prueba escrita de su Examen Profesional para obtener el Título de Ingeniero Mecánico, deberán desarrollar la C.: MAYLÚ GUADALUPE ROMERO SÁNCHEZ “DOSIFICADORA INDUSTRIAL CON SISTEMA ELECTRONEUMÁTICO PARA LA MANUFACTURA DE TAMALES EN HOJA DE MAÍZ” Al hablar sobre los tamales se piensan en una comida nutritiva y sencilla, por su gran versatilidad al comerlos por las mañanas en México. Para entender la importancia sobre ellos en nuestro país, se comienza por su pasado histórico: En el arte maya, dibujan al dios del maíz y al lado un tamal, porque siempre ha sido un vínculo entre nosotros y los dioses. La gastronomía mexicana nos favorece su gran variedad en tamales tradicional, sin embargo la venta en ocasiones se limita por el costo de su materia prima y trabajo manual que prepararlos requiere y, que si bien, para quien los consume son “baratos” para quien los prepara las ganancias no son muy grandes. En la actualidad no existen maquinas con un costo accesible que lleguen a producir tamales para una microempresa o pequeña empresa. Por lo cual, este proyecto se enfoca en realizar una máquina para producción de tamales, en donde se obtenga un ahorro en componentes, energía y tiempo; así como conservar la consistencia y forma de un tamal tradicional. Xoccotamalli pretende ser accesible para realizar tamales en grandes cantidades y en temporadas de alta o baja demanda, beneficiando a puestos ambulantes y semifijos. Al aumentar su producción sin demasiado desgaste físico y obteniendo mayores ganancias económicas. CAPITULADO Capítulo I Capitulo II Capitulo III Capitulo IV Capítulo V Capítulo VI Capitulo VII Introducción Diagnóstico Planteamiento del problema Marco referencial Propuesta de solución Diseño constructivo de Xoccotamalli Diseño del Sistema Electroneumático de Xoccotamalli Estudio de Viabilidad de Implementación Conclusiones Recomendaciones Bibliografía Anexos Glosario Ciudad de México, a 02 de Abril de 2016 PRIMER ASESOR M. EN P.E. SAMUEL CARMAN AVENDAÑO Vo. Bo. ING. RAMON AVILA ANAYA JEFE DE LA CARRERA DE I.M. SEGUNDO ASESOR ING. ALEJANDRO LÓPEZ TORRECILLAS APROBADO M. EN C. HECTOR BECERRIL MENDOZA SUBDIRECTOR ACADÉMICO Agradecimientos “Doy gracias a Dios, por la bella Familia y Amigos de toda la vida.” Mis padres parte fundamental de este logro, a los que dedico este trabajo. A Mauricio Romero Jiménez y Lucía Sánchez Rodríguez “Les doy mi eterna gratitud, amor y respeto, por la herramientas físicas y emocionales que necesite, necesito y necesitare, y por el hermoso nombre que me dieron” Espero este trabajo sea parte fundamental de motivación y superación a mi pequeño pero enorme hermano. A Emanuel Romero Sánchez “Nunca te rindas, siempre lucha por demostrar que Eres el Mejor, por ti. Siempre se acertado y constante; porque eso te llevara más lejos, aunque duden de ti” Mis abuelos Maternos que son gran reflejo de todo lo que soy. A Maximino Sánchez de la Rosa y Margarita Rodríguez de la Rosa “Serán siempre mis segundos padres, les agradezco su cariño, regaños y sus bellos detalles” A mi Familia Romero y mi Familia Sánchez “Les agradezco cada palabra y cada risa. Por sus experiencias de vida que me han inspirado a nunca rendirme” Agradezco al Instituto Politécnico Nacional, al CECYT 4 y a la ESIME Culhuacán, por ser mi hogar y formarme como profesional, ya que, en cada una de sus aulas y espacios, encontré a las personas que me marcaron en partes esenciales de mi ser, enseñarme el amor, el valor del Institutito y lo que significa trabajar por un bien común. A Fernanda Morales Docampo “Por ser mi incondicional, mi alma gemela, mi hermana, mi amiga, mi mamá en muchas ocasiones, por enseñarme lo bello que es tener alguien que te entienda completamente y siempre este contigo, en la buenas y malas, algo así como un matrimonio prematuro. ¡Te adoro!” Por último, pero no menos importante, al ser que me complementa, que llego como siempre lo he dicho como un milagro. A José Manuel Juárez López “Creo ya todo te lo he dicho, pero sea lo que dicte el futuro, siempre te querré y te adorare. Haz sido quien me impulsa a superarme y darme cuenta que no necesito ser perfecta para que alguien me llene de amor como tú lo haces. ¡Eres un necio, pero eres mi necio :D ! Índice de Contenido Presentación .................................................................................................................... 3 Introducción ..................................................................................................................... 5 Capítulo 1. Diagnóstico ................................................................................................... 7 Capítulo 2. Planteamiento del Problema ...................................................................... 15 Capítulo 3. Marco Referencial ....................................................................................... 16 3.1 Antecedentes Alimenticios Mexicanos ................................................................ 16 3.2 Normatividad para el diseño de maquinaria alimenticia. ...................................... 17 3.2.1 Buenas Prácticas de Manufactura. ....................................................... 21 3.2.2 Limpieza y Mantenimiento. ................................................................... 23 3.3 Antecedentes de las Máquinas tamaleras en el mercado.................................... 24 Capítulo 4. Propuesta de solución ............................................................................... 31 4.1 Plan de Trabajo ............................................................................................. 31 4.1.1 Objetivo General ................................................................................... 31 4.1.2 Objetivos Específicos............................................................................ 31 4.1.2.1 Metas........................................................................................ 32 4.1.2.2 Estrategias................................................................................ 32 4.1.2.3 Equipo de Trabajo .................................................................... 33 4.1.3 Gráfico de Plan de Trabajo................................................................. 35 Capítulo 5. Diseño Constructivo de Xoccotamalli ....................................................... 36 5.1 Diseño de “Xoccotamalli” ............................................................................... 37 5.1.1 Análisis de la Factibilidad ................................................................... 37 5.1.2 Análisis Tecnológico........................................................................... 38 5.1.2.1 Alcance del Diseño ................................................................... 38 5.1.2.2 Alcance de Materiales............................................................... 39 5.1.2.3 Materia Prima ........................................................................... 40 5.1.3 Legislación y Normatividad actual ajustable en Xoccotamalli ............. 42 5.1.3.1 Marco Legal de la producción ................................................... 42 5.1.3.2 Normativa de la seguridad para operación y mantenimiento de maquinaria............................................................................................ 43 5.1.3.3 Normativa sobre higiene en la maquinaria ................................ 45 5.1.3.4 Normativa en el marco ambiental ............................................. 46 5.1.4 Criterios de la comercialización del producto...................................... 46 5.1.4.1 Etiqueta de producto ................................................................. 46 5.1.4.2 Marco de patente ...................................................................... 48 5.1.5 Cálculos de Xoccotamalli ................................................................... 51 5.1.6 Desarrollo del diseño del prototipo ..................................................... 66 5.1.6.1 Especificaciones del funcionamiento ........................................ 67 Formación del cuerpo del tamal. ........................................................... 70 5.1.7 Proceso de Construcción del Prototipo de Xoccotamalli ....................... 73 5.2 Limpieza y sanitización .................................................................................. 75 5.3 Planos Constructivos de Xoccotamalli ............................................................ 78 Capítulo 6. Diseño del Sistema Electroneumático de Xoccotamalli........................... 79 Capítulo 7. Estudio de Viabilidad de implementación ................................................. 85 7.1 Análisis de costos por máquina ..................................................................... 85 7.2 Precios de venta y costos del Equipo de Producción ..................................... 86 7.3 Estudio de viabilidad Económica Financiera .................................................. 89 Conclusiones ................................................................................................................. 94 Recomendaciones ......................................................................................................... 96 Bibliografía ................................................................................................................... 102 Anexos.......................................................................................................................... 104 Glosario ........................................................................................................................ 157 Presentación Presentación Xoccotamalli es una máquina para la dosificación de masa y relleno de tamales tradicionales en hoja de maíz con grandes cantidades de producción, siendo la parte fundamental de este trabajo desarrollado el diseño del prototipo de Xoccotamalli. La introducción describe los principales criterios y razones para justificar la importancia de diseñar un prototipo de una máquina como “Xoccotamalli”. El Capítulo 1. Diagnóstico se destaca la importancia que tiene el tamal en la dieta de los mexicanos, sin embargo, se invierte mucho tiempo y esfuerzo físico por la elaboración de tamales de hoja de maíz. La fuente principal para obtención de datos confiables son las entrevistas para poder definir las necesidades que tiene esta rama productiva de Cuidad de México y sus alrededores, que aparta las bases el planteamiento de problema. El Capítulo 2. Planteamiento del Problema, es inicialmente un cuestionamiento que responde sobre si Xoccotamalli satisface la necesidad, sobre si el incremento de la producción de los tamales en hoja de maíz reduce costos y tiempo, El Capítulo 3. Marco Referencial está dividido en dos partes: Marco Normativo y Antecedentes de las Máquinas Tamaleras. En Marco Normativo son principalmente las consideraciones que deben tomar como referencia para el diseño de Xoccotamalli, como lo son normas que, para la industria alimenticia en maquinaria, por nombrar algunas: NOM-001, 002, 004, 006, 025, 029, 030-STPS-1999, que se enfocan en el control de higiene y calidad en los diferentes materiales que se desee usar para máquina en alimentos, que nos dictaminan la construcción de Xoccotamalli. En Antecedentes de las Máquinas Tamaleras se hace una descripción de las diversas máquinas tamaleras que existen actualmente en el mercado, dando datos sobre sus capacidades y precios así como sus limitantes o fortalezas, además de que en el mercado las encontraremos como máquinas tamaleras, sin embargo su funcionamiento es el dosificar simplemente, ya que no se encargan de hacer la preparación de masa y relleno ni tampoco el colocar la hoja 3 Presentación de maíz de manera automática, ya que sigue siendo manual o con el uso de otras máquinas como lo son las batidoras para la masa. El Capítulo 4. Propuesta de Solución, se define el objetivo general, objetivos específicos, metas y estrategias, presentado en un plan de trabajo, para lograr tener de manera visual que avances se han tenido, durante los tiempos programados, presentar en la investigación las partes erróneas que se deben corregir y cuanto eleva el tiempo designado. El Capítulo 5. Diseño Constructivo de Xoccotamalli se desarrollan los cálculos necesarios para establecer dimensiones y capacidades del prototipo para posteriormente hacer una selección de equipo adecuado a las necesidades que se plantean en los capítulos anteriores, para su posterior construcción del prototipo. El Capítulo 6. Diseño del Sistema Electroneumático de Xoccotamalli se describe y desarrolla la lista de componentes y diagramas del control manual, semiautomático y automático para el manejo del prototipo. El Capítulo 7. Estudio de Viabilidad de Implementación, de manera muy general, se comprende los pasos de planificación y resultados de la investigación para el diseño, descripción de su funcionamiento más complejo, planos de su construcción y el análisis en la viabilidad tocando puntos sobre presupuesto en sus diferentes etapas, viabilidad-económica financiera además de la viabilidad técnica, legal y organizacional. Al finalizar los capítulos anteriores, se encuentran las Conclusiones y Recomendaciones, Bibliografía empleada, los Anexos donde se desglosan las entrevistas desarrolladas en el diagnóstico, la evolución del prototipo, los materiales que se emplean y sus fichas técnicas, que proveedores resultaron más adecuados para nuestro presupuesto, además de incluir un manual de operaciones para quien desee utilizarla para finalizar con un Glosario General. 4 Introducción Introducción La base de la investigación nace de una “lluvia de ideas” en base a los diseños que se encuentran en la industria tamalera, siendo un ejercicio basado para la investigación y el pensamiento científico. Concretamente se llegó a una decisión para comenzar a diseñar una máquina de tamales o tamalera (denominada así comercialmente) por las siguientes razones: Demanda alta en consumo. Conocimientos de los integrantes. Reto en diseño. Presupuesto accesible. La gastronomía mexicana nos favorece con los tan conocidos tamales tradicionales y que bien se puede degustar en cualquier momento, sin embargo, la venta en ocasiones se limita por el costo y trabajo manual que prepararlos requiere, en la tradición del arte maya, dibujan al dios del maíz y, al lado, ponen un tamal porque siempre ha sido un vínculo entre nosotros y los dioses. En la actualidad no existen máquinas con un costo accesible que lleguen a producir tamales para una microempresa o pequeña empresa. Por lo cual, este trabajo de investigación se enfoca en realizar una máquina para producción de tamales, en donde se obtenga un ahorro en componentes, energía y tiempo; así como conservar la consistencia y forma de un tamal tradicional. Se realiza una propuesta de fabricación con componentes y elementos que se obtengan fácilmente en el mercado nacional, sin necesidad de obtener repuestos en el extranjero, teniendo así una innovación, rentabilidad en el mantenimiento y un diseño capaz ser adaptable a cambios en la producción, además Xoccotamalli puede ser accesible a realizar tamales en grandes cantidades o dependiendo del periodo de venta de alta o baja demanda. 5 Introducción Aportar un beneficio para negocios o puestos ambulantes y semifijos, por lo tanto, hacer eficiente el proceso de la producción de tamales mediante su automatización para la empresa pequeña y familiar y que esta sea con menos esfuerzo físico, ahorro de energía, reducción de tiempo, fácil mantenimiento y refracciones nacionales de bajo costo y con menos desperdicio en la materia prima. 6 Capítulo 1. Diagnóstico Capítulo 1. Diagnóstico Los tamales típicos en la Ciudad de México son de masa de maíz y envueltos en hoja de maíz, aunque también los hay en hoja de plátano. Se pueden encontrar en puestos ambulantes, en restaurantes de comida mexicana, o distribuidos en una olla vaporera sobre un triciclo impulsado por pedales. En esta ciudad los tamales también se consumen dentro de un pan de harina de trigo (del tipo bolillo o telera). Esta combinación es conocida como guajolota o torta de tamal, esta combinación es práctica para consumirse mientras uno va caminando o en algún medio de transporte. La gran demanda de los tamales ha provocado el nacimiento de empresas dedicadas a su producción y venta, como los de la marca Flor de Lis (de larga tradición); los tamales Emporio y Tamalli, dentro del centro del país. En México en la zona metropolita, se caracterizan dos tipos de tamales más comunes tanto los de hojas de maíz y hojas de plátano, en sabores característicos más demandantes como lo vemos en la tabla 1, datos obtenidos por investigaciones propias, en mes de Marzo del año 2014, más adelante se desglosa en porcentajes. TAMALES CON MAYOR DEMANDA EN LA ZONA METROPOLITANA SABORES TIPO DE TAMALES Hoja de maíz Verde Mole Rojo Rajas Dulce (Piña o Fresa) Verde Hoja de plátano Rojo Mole Tabla 1. Tamales con más demanda en la zona metropolitana. *Elaboración Propia En la preparación de los tamales de hoja de plátano o “Tamales Oaxaqueños”, propios del estado de Oaxaca, tradicionalmente elaborados con masa de maíz y envueltos en hoja de plátano, existen también con hoja de maíz, aunque son menos comunes. Generalmente de cerdo o de pollo con mole negro, pueden ser también de carne de iguana. También pueden ir rellenos de mole amarillo y chipilín. 7 Capítulo 1. Diagnóstico En la gráfica 1 observamos que la demanda entre tamales en hoja de plátano como en hoja de maíz es muy similar en la zona metropolita basados en un muestreo dentro de diversas zonas del distrito federal, mediante recolección de datos propios dentro del mes de Marzo del año 2014. (Ver anexo 1). RELACIÓN DE DEMANDA DE TAMALES DE HOJA DE PLÁTANO- HOJA DE MAÍZ Hojas de Plátano 53% 47% Hojas de Maíz Grafica 1. Relación de demanda de tamales de hoja de plátano- Hoja de Maíz. *Elaboración Propia En México se elaboran más de 500 variedades de tamales en hoja de maíz, aunque millones de personas comen a diario tan sólo de cuatro tipos: verde, mole y dulce, en menor escala los de rajas. Sin embargo, existen una pequeña demanda de otros sabores, demostrado en las grafica 2, bajo un sondeo no oficial documentado de forma propia (Ver anexo 2) se presentaron los siguientes datos: 8 Capítulo 1. Diagnóstico PREFERENCIA DE TAMALES EN LA CIUDAD DE MÉXICO Otros Ninguno 1% 9% Verde 26% Rajas 15% Rojo 12% Dulce 23% Mole 14% Grafica 2. Presencia de Tamales en la Ciudad de México en el mes de Marzo del 2014. *Elaboración Propia Las empresas o restaurantes de tamales se ayudan a través de máquinas tamaleras para alcanzar su gran producción y demanda de tamales de diversos sabores que se desean producir y sacar a la venta, con un aproximado de venta de 7,000 y 10,000 tamales diarios, o hasta 18,000 a 20,000 en días festivos, tales empresas se enlistan en la tabla 2, que desglosa el nombre de la empresa y su macro localización, que se obtuvieron de manera propia, ya que, la información que ofrecen estos establecimientos es muy general como la cantidad de producción diaria en sus sitios web, pero reservada y sin detalles sobre la tecnología especifica que usan para lograr su producción tan grande de tamales, PRINCIPALES EMPRESAS TAMALERAS CON ALTA PRODUCCIÓN NOMBRE EMPRESA MACROLOCALIZACIÓN Tamales Flor de Lis Tamales Emporio Tamalli Restaurante. México DF. Zona Metropolitana Restaurante. México D.F. Zona Metropolitana Restaurante. México D.F. Zona Metropolitana Mexquiste, Inc.La patrona Tamales Lamas Import Export Empresa de producción y venta tamales industrializados en México. Importados EUA Empresa de producción y venta tamales industrializados en México Importados Perú Bodega Aurrera solo venta. Zona Metropolitana Tamales Milori Tabla 2. Empresas con alta producción y venta de tamales mexicanos en la zona Metropolitana. *Elaboración Propia 9 Capítulo 1. Diagnóstico Cifras no certificadas actuales indican que el mercado sería de unos 50 millones de unidades anuales en la venta de tamales. De estas, la mitad las distribuyen canales formales como los supermercados y fábricas, y el resto, microempresas1. La elaboración de los tamales es ciertamente laboriosa. La forma tradicional requiere un uso intensivo de mano de obra activa y experimentada. En la actualidad los avances tecnológicos facilitan mucho las labores de fabricación sin menguar la calidad del producto. Claro que esta tecnología requiere una inversión, se considera que las máquinas herramientas son lo suficientes capaces para tener una producción media y alta, según sea necesario. Sin embargo, una gran producción en una micro empresas o familiar donde su producción es totalmente artesanal y para que este tipo de negocios pueda crecer hace falta que el proceso de producción sea eficiente mediante la automatización. El proceso de elaboración consiste en los siguientes pasos: El día se inicia con la compra de los insumos necesarios para la elaboración de los tamales. Se procede a iniciar el ciclo de preparación de condimentos, masa, preparación de todos los ingredientes y acomodo. 1 Se envuelven los tamales de maíz. Se continúa con el proceso de cocción al vapor. Se extrae para venta tamal por tamal de la vaporera. Se empaca para posterior entrega. Se limpia y prepara el negocio para el siguiente turno. Fuente: El tiempo (Enero-2014). Disponible en: http://www.eltiempo.com/economia/negocios/ARTICULO-WEB- NEW_NOTA_INTERIOR-11936351.html 10 Capítulo 1. Diagnóstico En ningún país existe tanta diversidad de tamales como en México. Cada región y estado tiene ciertos tipos de tamales, tantos que su variedad se calcula entre 500 y 5,000 en todo el país, este tipo de información es de dominio público. En base a lo anterior se visualiza que la preparación y consumo de los tamales dentro de nuestra cultura alimentaria, se encuentra de un rango de alimentación periférica. La oferta de tamales, llega al mercado a través de comerciantes y su demanda en el mercado tiende a crecer al ritmo que crecen las zonas pobladas periféricas al Distrito Federal, su producción promedio varía dependiendo del tipo de vendedor como se muestra en la Tabla 3, en donde en un muestreo propio del mes de marzo del presente año, 17 fueron puestos ambulantes, 17 puestos semifijos, 6 fueron de establecimientos y 2 fábricas dentro del mercado nacional, donde los datos son promedios obtenidos se basan en diversos locales, ambulantes y fábricas(Ver anexo 3) sobre la cantidad de producción que venden por día en promedio en tamales de hoja de maíz. TIPO DE VENDEDOR Y NUMERO DE ELLOS Ambulantes (17) PRODUCCION PROMEDIO (Por día) 190 tamales c/u SUBTOTAL 3,200 tamales Semifijos (17) 300 tamales c/u 5,100 tamales Establecimientos (6) 760 tamales c/u 4,550 tamales Fábrica (2) 8,500 tamales c/u 8,500 tamales Total de tamales Vendidos por día 30,000 tamales Tabla 3. Cantidad promedio de tamales que se ofrece al Consumidor en el DF. (Por día) *Elaboración Propia *Los datos presentados son redondeados para su mejor análisis, si existe una ligera variación en su verificación y se desea los datos exactos ir directamente al anexo 3. Los tamaleros saben lo ventajoso que resulta montar algunas sucursales de su producto dentro del mismo mercado de consumo, los resultados de la Tabla 3 reflejan la gran diferencia de la cantidad de producción de tamales entre los diferentes tipos de vendedores en la zona metropolitana. 11 Capítulo 1. Diagnóstico El comercio ambulante es la forma predominante de comercialización de los tamales en el D.F, sin embargo, no logra obtener la producción y venta de una fábrica o un establecimiento. Se considera a juicio propio un mercado desorganizado, insatisfecho y competitivo al que se puede acceder fácilmente ofreciendo una calidad similar, buen servicio y bajo precio. En los restaurantes tienen proveedores para este tipo de alimento, pero en contra parte algunos vendedores del sector informal elaboran sus tamales, pero compran la harina para tamales en ‘molinos de harinas’ cercanos a su local. A criterios y observaciones propias se detecta que, los productores de tamales de fábricas obtienen precios más bajos por la harina que el que paga el comprador común; las fábricas de tamales elaboran su propia harina, esto se debe a las prácticas empresariales de minimizar costos y al propio proceso de elaboración del producto, ya que el proceso inicia desde la selección del tipo de grano de maíz que se va a emplear. Otra característica de las fábricas es que sus ventas se incrementan en las fechas festivas tradicionales. Otros proveedores son las fábricas por ejemplo Tamales Emporio que, si bien se distinguen por su cadena de restaurantes, cuentan con la tecnología de máquinas tamaleras y esto los convierte en proveedores de cadenas de restaurantes como Sanborns y cadenas de tiendas como Walt Mart; venden bajo pedido a cadenas de autoservicio como Sumesa; y a hoteles como Fiesta Americana, entre otros establecimientos en la Ciudad de México2. La empresa como tamales Emporio que su planta de tamales ha mostrado un crecimiento, pues cuando empezó era un área pequeña de una cafetería y tres personas elaboraban 200 diarios. Hoy producen hasta 7,000 diarios de las referencias más grandes o hasta 18 mil en festejos como el Día de la Candelaria.2 2 Fuente: Tamales Emporio (2014) Disponible en: http://www.tamales.com.mx/inicio.cfm?pagina=contenidos_detalle&menu_id=7&submenu_id=1&subsubmenu_id=1&idioma_ id=1&tipo_contenido_id=3&contenido_id=133 (Marzo, 2014). 12 Capítulo 1. Diagnóstico Por esto mismo se requiere una alta capacidad de producción instalada para cuando se incremente la demanda en estas fechas previsibles, esto permite analizar el beneficio y satisfacción que podría ser una máquina dosificadora de tamales de hoja de maíz, lo anterior se deduce por medio de lecturas electrónicas y medios de comunicación de noticieros de locales en el Distrito Federal que han obtenido éxito y mediante el uso de tecnologías para este tipo de mercado, permitiendo obtener este tipo de criterios para su valoración dentro de la investigación de Xoccotamalli. La tabla 4 muestra un desglose de diversos establecimientos que ofrecen tamales tradicionales al consumidor en el D.F, a través de una investigación propia por medio de su propaganda y venta por internet, además de visitas a ciertos establecimientos en la zona metropolitana, se obtuvieron las diversas presentación de oferta que ofrecen cada uno de los miembros de la lista presentada en la tabla, rangos de precios de los mismos y precios unitarios por tamal dentro del año 2014, estos precios van desde restaurantes o locales pequeños, restaurantes como Sanborns, ambulantes en general en un precios promedio, local semifijo, hasta fabricantes de alta demanda de tamales. ESTABLECIMIENTO LOCALIZACIÓN PRESENTACIÓN PRECIO (PESOS) PRECIO (UNITARIO) Tamales Emporio Zona Satélite y Zona Metropolitana Tamal varios sabores por pieza. $15.00 $15.00 $18.00 $18.00 Torres Adalid núm. 1361, local C, Col. Narvarte, D.F Dos tamales y atole $ 42.00 $20.00 50 tamales surtidos $ 750.00 $20.00 Zona Metropolita Tamales Goourmand por pieza. $29.00 $29.00 $20.00 $20.00 $390.00 $20.00 $198.00 $18.00 $20.00 $18.00 $17.00 $18.00 $17.00 $18.00 Mixtamal Tamalli Tamales Regionales por pieza. Tamal cazuela para 12 personas. Tamal cazuela para 5 personas. Flor de Lis Zona Metropolita Delirox Coyoacán Zona Metropolita Tamal dulce o salda por pieza Tamal varios sabores por pieza 13 Capítulo 1. Diagnóstico Tamales gourmet 6 piezas Desayuno (2 tamales y atole) $54.00 $17.00 $75.00 $17.00 Sanborns Zona Metropolita Ambulante Zona Metropolita Tamal rojo, verde, dulce $10.00 $10.00 Semifijo Zona Metropolita Tamal rojo, verde, dulce $9.00 $9.00 Fábrica y Restaurante de Tamales Zona Metropolita Tamal por pieza $17.00 $17.00 Tabla 4. Variaciones en los precios del tamal en el área metropolitana en el año 2014. *Elaboración Propia Características de los tamales durante su manufactura en fábricas.3 La preparación artesanal de los tamales de hoja de maíz no es muy diferente a la tradicional, el gran cambio se ejerce en el recurso humano al dosificarlo, al delimitar su función sobre forma de los tamales y consistencia más heterogénea, con un tamaño igual a todos lo que se desea producir, como se describe a continuación. El proceso de manufactura de fábricas comienza cuando se cuecen las carnes, la cocción se lleva a cabo en una gran olla de 800 litros de capacidad, que funciona con inyección de vapor a través de tuberías. El tamal pasa luego a su cocción final en los hornos, un proceso que tarda dos horas y media, a una temperatura de 93 grados. Cuando se concluye esa etapa, pasa inmediatamente a un túnel de enfriamiento durante 4 horas, y de allí al cuarto frío, donde le agregan las etiquetas y se almacenan. La cantidad de masa permite elaborar 100 tamales y hay 3 hornos que pueden cocinar 7,000 unidades simultáneamente. El recipiente permite cocinar las diferentes carnes que contiene un tamal, y el proceso deja un consomé que utilizan para la preparación de la masa, a la que se le agregan condimentos, especias naturales, harina de maíz. Luego de que los operarios tienen la masa preparada y las carnes precocidas y cortadas, proceden a armar el tamal. 3 Fuente: Op. cita pág. 12 14 Capítulo 2. Planteamiento del Problema Capítulo 2. Planteamiento del Problema Con los datos arrojados sobre la demanda que existe en los restaurantes y locales ambulantes que es aproximadamente de 190 a 8,500 tamales de venta al día donde los precios de venta por tamal están entre $9.00 a $29.00 considerando que el sabor de los mismos, los han posicionado para que sus ventas se eleven o se mantenga, así como la calidad, se puede plantear el siguiente problema. ¿Será Xoccotamalli una máquina capaz de producir tamales en serie que mejore el tiempo de producción? El nombre de la máquina proviene de una palabra compuesta: “Xocco” por el sonido que se emite al pronunciarla y designación por gusto y “tamalli” de la palabra náhuatl “tamali” que significa tamal, que bien en el nombre de la máquina se escribe diferente se busca mantener la esencia del proyecto. Xoccotamalli es el prototipo para el proceso de la dosificación de tamales mediante la automatización para la pequeña y media empresa con las siguientes características: con menos esfuerzo físico, ahorro de energía, reducción de tiempo, fácil mantenimiento y refracciones nacionales de bajo costo y con menos desperdicio en la materia prima. En base a nuestro diagnóstico, se plantea una propuesta de solución que de manera inicial pretende diseñar y construir una máquina dosificadora electroneumática para la producción en serie de tamales en hoja de maíz de diversos sabores, ya que produciría dichos tamales con un menor tiempo, mantendría la calidad del producto final, mejoraría la higiene y se presentarían menores costos de producción con el ahorro de energía y tiempo por sus sistema automatizado, por lo que serían aceptados los tamales por la población a la hora de su venta. Para poder comprender lo anterior se realizará un estudio de factibilidad del proyecto que permitirá demostrar el ahorro de energía eléctrica y tiempo, incluyendo un estudio de viabilidad económica, para conservar los precios actuales o inclusive poder bajarlos o el aumento de producción con la posibilidad de expansión de ventas. 15 Capítulo 3. Marco Referencial Capítulo 3. Marco Referencial El maíz es uno de los cultivos más importante en México, debido a que es un alimento primordial en la alimentación de los mexicanos, ya que es un ingrediente fundamental de varios de los platillos de la gastronomía mexicana, tal es el caso de los tamales. 3.1 Antecedentes Alimenticios Mexicanos.4 Los teotihuacanos en sus mercados, intercambiaron productos llegados de múltiples regiones, lo que hizo más variada la alimentación de sus pobladores. Estos mercados prehispánicos fueron centros importantes por la gran variedad de mercancías que se intercambian en ellos. El propio Hernán Cortés los consideró superiores a los de Egipto y Constantinopla, con la invasión española, se introdujo en la dieta del mexicano el consumo de carnes derivadas de la vaca y el cerdo. Así mismo, especies como el amaranto y el maíz modificaron la alimentación de los españoles en América, los que encontraron una gran variedad de productos alimenticios para ellos desconocidos. En la época virreinal en la Nueva España, la comida mexicana se vio enriquecida por la influencia comercial con China. La influencia francesa en la comida mexicana debió darse, principalmente en el siglo XVIII, con la introducción de fondas, cafés y tiendas donde se vendían toda clase de refrescos y bebidas heladas, lo que vino a enriquecerla más. De los alimentos elaborados con maíz sin duda es la tortilla la de mayor consumo entre la población. De la misma manera, el tamal es un alimento para el desayuno y para las fiestas tradicionales, como son: el Día de la Candelaria (festejo consecuencia de la Rosca de Reyes), los Días de Muertos, las Fiestas Patrias, Navidad y Año Nuevo. El mundo está enterado de la preferencia que tiene el pueblo mexicano por ingerir con picante sus alimentos, por lo que se consumen de manera más frecuente los tamales con chile. 4 Fuente: Roberto Ortega Orozco (2001). Proyecto para instalar una microempresa derivados del maíz (tamales). Tesis de título en licenciatura en economía. UNAM. Facultad de economía, México. 16 Capítulo 3. Marco Referencial En la actualidad los habitantes de las ciudades de nuestro país, están cambiando sus hábitos alimenticios ante la necesidad de comer fuera de sus hogares, de hacerlo de forma rápida y barata, y constatamos que los tamales satisfacen esta necesidad.5 3.2 Normatividad para el diseño de maquinaria alimenticia.6 Es importante conocer las normas existentes en México para su comercialización y fabricación del producto, ya que al incurrir en algún error o falta, no podría certificarse el producto final con alta calidad e higiene, lo cual afectaría si se desea competir con las empresas de alto prestigio. a) Las normas establecidas para el producto: NOM-247-SSA1-2008 correspondiente a productos y servicios. Cereales y sus productos. Cereales, harinas de cereales, sémolas o semolinas. Alimentos a base de: cereales, semillas comestibles, de harinas, sémolas o semolinas o sus mezclas. Productos de panificación. Disposiciones y especifica. NOM-001, 002, 004, 006, 025, 029, 030-STPS-1999. Normas oficiales mexicanas para seguridad e higiene en los centros de trabajo y condiciones ambientales. NOM-251-SSA1-2009 referente a prácticas de higiene para el proceso de alimentos, bebidas o suplementos alimenticios. NMX-F-083. Alimentos. Determinación de humedad (Determinación de humedad en productos alimenticios. NMX-F-066-S. Alimentos. Determinación de cenizas (Determinación de cenizas en alimentos. 5 Fuente. Op. cita pág. 17 6 Fuente: PUAL (2006 de 03 de 04). NMX-F-046-S-1980 Disponible en: http://www.colpos.mx/bancodenormas/nmexicanas/NMX-F-046-S-1980.PDF (2013, Septiembre). 17 Capítulo 3. Marco Referencial NMX-F-090-S. Alimentos. Determinación de fibra cruda. NMX-R-018. Muestreo para la inspección por atributos. NOM-092-SSA1-1994. Bienes y servicios. Método para la cuenta de bacterias aeróbicas en placa. b) Certificación de plásticos grado alimenticio. Es muy recomendable que, al adquirir algún equipo, herramienta o utensilio, éstos cuenten con el certificado de algún organismo oficial que avale su uso para el procesamiento de los alimentos. El sello o símbolo significa que el producto ha pasado por pruebas y controles que satisfacen los criterios establecidos respecto al diseño, la construcción, la evaluación de los materiales, las pruebas de rendimiento y la seguridad que garantizan que el producto es apto para el contacto con los alimentos. Las principales certificaciones para los materiales utilizados en la manipulación de alimentos, donde mencionamos el sello NSF de talla internacional y el sello USDA, ambos son instrumentos que son muy útiles y son organismos donde su certificación asegura a nivel ya sea internacional o nacional que el diseño, sanidad y preparación de los alimentos se hace de la manera totalmente adecuada, dando prestigio a las empresas donde su giro de producción es principalmente la manufactura de alimentos y las máquinas que los producen, a continuación se refiere de manera específica en la tabla 5. Organismo que certifica: NSF International (National Sanitation Foundation. Organismo americano con reconocimiento mundial). Referencia de certificación: NSF/ANSI Standard 2, que establece los requerimientos mínimos para la protección de los alimentos e higiene para los materiales, la concepción, fabricación, construcción y la prestación de los Sello NSF utensilios y equipamientos asociados con la manipulación y la preparación de los alimentos. 18 Capítulo 3. Marco Referencial Organismo que certifica: USDA (United States Department of Agriculture). Referencia de certificación: Regulaciones de la USDA en cuanto a diseño, construcción y materiales de un producto para contacto con los alimentos. USDA Tabla 5. Organismos que certifican los materiales utilizados en alimentos. c) Acero Inoxidable grado alimenticio. La norma internacional NSF/ANSI 51 establece que el acero inoxidable usado debe ser de los tipos AISI 200, 300 ó 400, incluyendo aleaciones de estas series o sus anteriores. De acuerdo a esta norma, el Acero Inoxidable que debe utilizarse en las zonas que entran en contacto directo o accidental con los alimentos, debe tener un contenido mínimo de cromo del 16%, lo que constituye el grado alimenticio. El cromo en la aleación evita la descomposición química del acero con las variaciones de temperatura, ya que esta descomposición podría contaminar los alimentos con sustancias no aptas para su consumo. El acero inoxidable tipo AISI 304 corresponde a la serie 300, que es la familia de los austeníticos no magnéticos, cuya composición química es: Cromo de 18 a 20% Silicio 0.75% Níquel de 8 a 10.50% Fósforo 0.045% Carbono 0.08% Azufre 0.03% Manganeso 2% Nitrógeno 0.10% El acero inoxidable tipo AISI 430 corresponde a la serie 400, familia de los ferríticos, ferromagnéticos, cuya composición química es: cromo de 16 a 18% silicio 1% níquel 0.75% fósforo 0.40% carbono 0.12% azufre 0.03% manganeso 1% nitrógeno 0% 19 Capítulo 3. Marco Referencial Los materiales empleados en la maquinaria: Acero inoxidable. Nylamid. PTR. Los materiales deben de cumplir ciertas normas para la fabricación de la máquina: Mercado nacional. Vida útil. Proveedores. d) Nylamid para uso alimenticio.7 Existe una gran variedad de tipos Nylamid que, en base a sus propiedades específicas, aplicaciones y propiedades (Ver anexo 4), se designa y se selecciona el idóneo para cada necesidad que se planea, por medio de catálogos. En base a lo anterior, en la tabla 6 nos indica el tipo de Nylamid a emplear, sus características y propiedades específicas que son necesarias para trabajar en contacto directo con alimentos para consumo humano. Tipo de Nylamid Nylamid® M Descripción del producto (M = Mecánico) Es color hueso y está aprobado para trabajar en contacto directo con alimentos de consumo humano, por la SECOFI (NMX-E-202-1993-SCFI) Nylamid® 6/6 Aplicación Es de color hueso y puede trabajar en contacto directo con alimentos de consumo humano Tolvas Poleas Guías de desgaste Aislantes térmicos Moldes Rodillos Prototipo Poleas Piezas de impacto Guías de desgaste Raspadores Rodillos Prototipo Moldes Tabla 6. Tipos de Nylamid para uso alimenticio. * *Para visualizar sus propiedades principales de los tipos de Nylamid de la tabla 6, visualizar el anexo 4. 7Fuente: General Steel Group (S.f) Disponible en: http://generalsteelgroup.com/pg002.html (Mayo, 2014). 20 Capítulo 3. Marco Referencial 3.2.1 Buenas Prácticas de Manufactura.8 Además de la normatividad mencionada anteriormente existe una herramienta más sobre la aplicación de productos alimenticios para el consumo de seres humanos. Las Buenas Prácticas de Manufactura - BPM son una herramienta de gran importancia para la obtención de productos seguros para el consumo humano. La implementación de las BPM apunta a asegurar la inocuidad y la salubridad de los alimentos. Las legislaciones en relación a la producción de alimentos vigentes en el mundo tienen como finalidad preservar la salud de los consumidores, previniendo enfermedades de transmisión alimentaria. El Código Alimentario Argentino (C.A.A.), reglamentado por la Ley 18.824, incluye en el Capítulo N° II la obligación de aplicar las BPM de alimentos. Asimismo, la Resolución 80/96 del Reglamento del Mercosur indica la aplicación de las BPM para establecimientos elaboradores de alimentos que comercializan sus productos en dicho mercado. El Codex Alimentariux fue creado en 1963 por la FAO (Food and Agriculture Organization of the United Nations) y la OMS (Organización Mundial de la Salud) para desarrollar normas alimentarias y reglamentos, por lo tanto aquellos que están interesados en participar del mercado global deben contar con las BPM, con el objetivo de asegurar la calidad mínima y la inocuidad de los productos elaborados. Las BPM tienen en cuenta: Materia prima. Higiene del establecimiento. Higiene personal. Higiene en elaboración. Almacenamiento y transporte de materias primas y producto final. Control de procesos en la producción. 8Fuente: Desconocido (17 de Julio de 2011) Material de Consulta. Disponible en: http://www.inti.gob.ar/productos/pdf/mat_BPM.pdf, México, (Marzo, 2014). 21 Capítulo 3. Marco Referencial La importancia de la certificación sobre las BPM se describe en la tabla 7. Las empresas deben adoptar las BPM como primer escalón hacia la implementación de un programa de Gestión de la Calidad Total (TQM). Las BPM son indispensables para la aplicación de las Normas de la serie ISO y el Análisis de Peligros y Puntos Críticos de Control (HACCP). Tabla 7. Certificación de BPM La idea es trabajar durante cada etapa con determinado grupo de medidas, capacitando al personal acerca de las mismas y realizando, desde el nivel gerencial, los cambios necesarios en la empresa. Cada bloque de trabajo se presenta con recomendaciones para la aplicación de las diferentes medidas y puntos concretos en los que el responsable debería focalizar su acción. Además, se adjunta una serie de frases que pueden ser de utilidad para la confección de posters o carteles para colocar en las distintas áreas del establecimiento o distribuir entre los empleados. Es importante supervisar que las operaciones se estén desarrollando en forma adecuada cumpliendo con las BPM, garantizando de esta manera la calidad del producto elaborado. También se deben documentar en forma apropiada los distintos procesos, las indicaciones para la elaboración, la recepción de materia prima y material de empaque, y la distribución del producto, así como las anomalías y otros datos de interés. 22 Capítulo 3. Marco Referencial 3.2.2 Limpieza y Mantenimiento.9 Todos los aparatos, utensilios, envolturas y demás accesorios.; que vayan a estar en contacto con los alimentos, deben de mantenerse en perfectas condiciones de higiene y limpieza, para evitar posibles reacciones indeseables con los alimentos, su posible deterioro y para protegerlos de la contaminación. La limpieza y desinfección insuficiente de las instalaciones y utensilios provocan un gran número de brotes de origen alimentario. No se deben usar los mismos utensilios para manipular alimentos crudos y cocinados. Otro de los elementos más utilizados son los plásticos, sustancias derivadas del petróleo, que mal empleados, pueden ceder a los alimentos que contienen, sustancias tóxicas, especialmente cuando se les aplica calor. Todos los aparatos, utensilios, envolventes, que vayan a estar en contacto con los alimentos, deben estar fabricados con materiales adecuados y permitidos, de manera que no modifiquen el alimento, ni le cedan sustancias indeseables que supongan un riesgo para la salud. Si bien el acero inoxidable es uno de los materiales preferidos por la mayoría de los manipuladores de alimentos por cumplir en su totalidad con las características que se desean, hoy en día el plástico ha ido ganando terreno al incrementar su demanda en la fabricación de utensilios para el procesamiento de los alimentos ya que ha demostrado ser un producto de bajo costo, resistente, de alta durabilidad y ligereza. 9Fuente: Madrid Salud (2011) Protección de la salubridad pública. Disponible en: http://www.madridsalud.es/temas/materiales_contacto_alimentos.php (2013, septiembre.) 23 Capítulo 3. Marco Referencial 3.3 Antecedentes de las Máquinas tamaleras en el mercado. Para comenzar con las máquinas tamaleras actuales en el mercado, debe mencionarse sus antecedentes, como vemos en la figura 1 se trata de un diseño realizado en marzo de 1928 realizado por Samuel Allen. Figura 1. Máquina de Tamales por Samuel Allen10 10Fuente: S. Allen, April, (1926) Hot Tamele Forming Machine. Patente 1, 661,916, United States Patent Office. EUA. 24 Capítulo 3. Marco Referencial La máquina de la figura 2, está construida con elementos mecánicos y estructurales en acero inoxidable y al carbón, recipientes de aluminio grado alimenticio. Figura 2. Tamalera Mecánica.11 Medidas: (0.50*0.70*2) metros. Capacidad: 8kg. por carga. Peso: 90kg. Precio: $34,899.00 Esta máquina le proporciona directamente la masa con el relleno. Solo tiene que poner la masa y el guisado (relleno) en los recipientes para obtener de manera constante y uniforme el tamal y envolverlo manualmente en la hoja. Esta máquina incluye 2 boquillas, para el tamal tradicional y el de hoja de plátano. Capacidad de 1200 tamales por hora o más, dependiendo de la habilidad del operador y del grueso del tamal. 11Fuente: Manufacturas C&D Industrales (2001) Disponible en: http://www.manufacturasindustriales.com.mx/maquina_para_tamales_manual.html (2013, Septiembre) 25 Capítulo 3. Marco Referencial Tamalemaker TK-158 (Figura 3), viene con un juego extra de cilindros. El modelo "X" viene con un juego extra de medias y de masa de los cilindros. Figura 3. Tamalemaker TK-158112 Precio en dólares: $799.00 Los cilindros adicionales aumentarán la producción, al permitir un juego que se volvió a llenar mientras que el otro conjunto se está utilizando para hacer tamales. Cualquier tamaño de la boquilla funciona en estos modelos. 12Fuente: Tío Carlos Tamales King @ Tamalemakers (2011) Disponible en: http://www.tamaleking.com/page4.html (2014, Febrero) 26 Capítulo 3. Marco Referencial Shanghai Longyu Electro-mecánico Tecnología Co., Ltd. es un fabricante de máquinas de alimentos, tales como la máquina multifuncional incrustantes. Línea de producción, con equipo de prueba bien equipado. Con una amplia gama, una buena calidad, precios razonables y diseños con estilo, se utilizan ampliamente en la industria alimentaria y otras industrias. Una de ellas es Full Automatic Tamales Machine que se muestra en la figura 4. Figura 4. Full automatic tamales machine13 Precio en dólares: $10,000.00 - 30,000.00 Importa de: Shanghái Producción: 80 unidades por hora 13Fuente: Alibaba.com (2014). Disponible en: http://www.alibaba.com/productgs/1138632434/full_automatic_tamales_machine_for_sale.html (2013, Octubre) 27 Capítulo 3. Marco Referencial Las características de Automatic Tamlaes Machine (Figura 5) son: los rellenos pueden ser pasta de frijol, maní, en polvo, carne picada, pasta de sésamo, pieza entera de maní, nuez de pistacho. 5 memorias programables. La masa y el relleno avanzan simultáneamente. Control de la velocidad de transferencia con función de temporizador. Figura 5. Automatic Tamales Machine. Taiwan14 Altura: 1780mm Ancho: 960 mm Max. Capacidad: 4200 piezas / hora Peso del producto: 15 ~ 70g/pcs Peso neto: 265kgs Precio: Se debe autorizar la compra con tarjeta. 14Fuente: Alibaba.com (2014). Disponible en: http://www.alibaba.com/product- gs/670031626/Automatic_Tamales_Machine.html (2013, Octubre) 28 Capítulo 3. Marco Referencial El diseño de la máquina eléctrica Tamalera permite una alta producción de tamales, hasta 200 docenas de tamales por hora. Electric Tamale Machine (Figura 6) proporciona una consistencia del producto adecuada. Figura 6. Electric Tamale Machine15 Productividad: Produce hasta 200 docenas de tamales por hora. Modelo eléctrico monofásico 31: 120 V, 60 Hz, 5 Amperios Peso del envío: 720 libras. 15 Fuente: Manufacturas C&D Industrales (2001) Disponible en: http://www.manufacturasindustriales.com.mx/maquina_para_tamales_manual.html (2013, Septiembre). 29 Capítulo 3. Marco Referencial La Tamalera Tamale Machine debido a su diseño modelo de pie, puede operar en cualquier lugar. No necesita ser atornillada o sujeta a nada. Simple y seguro para los niños. Produce un tamal consistente. La carne no tiene que ser molido, debido a su presión, la carne fluye fácil la carne, incluso picada gruesa, la eliminación de la molienda de carne y la producción de un mejor tamal. Libre de mantenimiento. Dos personas pueden producir 200-240 docenas de tamales envueltos en 8 horas con La Tamalera Tamale Machine (Figura 7). Figura 7. La tamalera16 Produce 1 docena de tamales por minuto Acero para trabajo pesado de construcción Tamaño de la máquina: 39 pulgadas de alta base x 18 pulgadas 16Fuente: La tamalera: Tamale Machine (2014) Disponible en: http://latamalera.com/?page_id=8. (2013, septiembre) 30 Capítulo 4. Propuesta de Solución Capítulo 4. Propuesta de solución 4.1 Plan de Trabajo Con el fin de tener una coordinación adecuada y accesible, principalmente en relación a recursos materiales y claridad del tiempo que se planea será ocupado en el desarrollo de este trabajo, desde su inicio y dando una conclusión a este proyecto de investigación, con el fin de que se evite y se consideren actividades programadas además de posibles hechos inesperados o contingencias que se llegase a presentar durante la evolución del proyecto, de manera escrita como física, por lo que se designaran por orden de secuencia lógica el objetivo general, objetivos específicos y metas respectivamente, recursos humanos, materiales y financieros, análisis de involucrados y estrategias. Además, los avances obtenidos se concentran en el anexo 5, relacionado con las actividades posteriormente descritas. 4.1.1 Objetivo General Diseñar y construir un prototipo para la fabricación de tamales en hoja de Maíz que eficientice el proceso de la producción mediante una Dosificadora Electroneumática. 4.1.2 Objetivos Específicos 1.1 Realizar una dosificación uniforme con el fin de controlar el número de tamales en hoja de maíz que se desea producir además de obtener la forma del cuerpo de tamal y consistencia común que los caracteriza a partir del funcionamiento. 1.2 Reducir el mínimo de desperdicio y ampliar la producción de tamales, con un sistema automatizado para el control de la producción, lo que significaría un ahorro de energía manual, eléctrica y tiempo. 1.3 Realizar un estudio de Factibilidad y Viabilidad Económica-Financiera, para analizar los costos y precios, para la futura venta de la maquinaria junto con la producción de tamales, que esta genere. 31 Capítulo 4. Propuesta de Solución 1.4 Asegurar un fácil mantenimiento y remplazo de piezas en el mercado nacional. 4.1.2.1 Metas 1.1.1 Establecer las características necesarias para el diseño de una Dosificadora Electroneumática, tomando en cuenta una producción deseada de 1,200 tamales en jornadas de 4 horas en días hábiles, con una posibilidad de agrandar los lotes de tamales en un 20% para temporadas de alta demanda de venta comercial, mediante un control automatizado que regule la cantidad de tamales según la demanda 1.3.1 Realizar una proyección de ventas, donde se contará con una inversión inicial de $30,000.00, establececiendo un precio inicial de $7.50 por tamal, para poder reconocer las ganancias en los meses posteriores del año 2015 y obtener las ganancias económicas con el modelo diseñado en este trabajo. 4.1.2.2 Estrategias En el plan trabajo se derivan ciertas actividades, que se realizarán en secuencia y progresivamente. Se dividirán en dos secciones de actividades, en la primera sección serán las actividades pertenecientes al diseño y construcción de la máquina y en la segunda sección se enfocará al estudio económico y financiero proyectado en la venta tanto de la maquinaria como de los tamales, con el fin de dar a conocer las ganancias comerciales. Actividades - Meta 1.1.1 1.1.1.1 Definir diagnóstico y alcance del proyecto. 1.1.1.2 Análisis de diseño y adecuación de los aspectos generales y específicos para la producción de tamales, para la estructura del Diseño Conceptual ingenieril. 32 Capítulo 4. Propuesta de Solución 1.1.1.3 Diseño y modelado adecuado de “Xoccotamalli” realizado en Software Catia. 1.1.1.4 Búsqueda en la selección de proveedores y compra de materiales a emplear. 1.1.1.5 Maquinado de piezas y ensamble de la estructura de “Xoccotamalli” completa. 1.1.1.6 Diseño del Sistema Electroneumático para el control de la producción. 1.1.1.7 Conexión de componentes eléctricos y neumáticos. 1.1.1.8 Verificación de estructura completa y corrección de errores. Actividades – Meta 1.2.1 1.3.1.1 Pruebas con el prototipo con masa y relleno y corrección de errores. 1.3.1.2 Estudio de análisis de inversión. 1.3.1.3 Estudio de Viabilidad de Implementación 1.3.1.4 Estudio de Viabilidad Económica-Financiera 4.1.2.3 Equipo de Trabajo El equipo de trabajo es liderado por Maylú Guadalupe Romero Sanchez, ya que es la encargada de estructurar y designar tareas o actividades en el tiempo otorgado, según el plan de trabajo. Los demás integrantes del equipo en diseño y construcción, son colaboradores, dentro del desarrollo de ideas, presupuesto y construcción del Xoccotamalli. Alonso Orozco Carlos Armando colaborador del diseño del modelo. Estefanía Roque Valencia colaboradora de la documentación e investigación del trabajo escrito y armado en la construcción. 33 Capítulo 4. Propuesta de Solución Maylú Guadalupe Romero Sánchez Líder del Proyecto Carlos Armando Alonso Orozco Diseñador y asistente del líder Estefanía Roque Valencia Consultor e Investigadora Puesto del equipo Grafica 3. Nombramiento del Equipo de Trabajo 34 Capítulo 4. Propuesta de Solución 4.1.3 Gráfico de Plan de Trabajo 35 Capítulo 5. Diseño Constructivo de Xoccotamalli Capítulo 5. Diseño Constructivo de Xoccotamalli XOCCOTAMALLI La idea brota de un sin fin de ideas, del tipo de personas con él se podía contar el proyecto, herramienta, conocimientos previos, campo de aplicación y otros aspectos en general. Haciendo referencia al inicio del Capítulo 2, donde se explica las razones del nombre de Xoccotamalli. Nace entonces una idea innovadora y poco formal, un “máquina para hacer tamales”, que dentro de una conversación de ideas prontamente a futuro, se partió inmediatamente a una cooperación de ideas sobre el diseño, consumo, venta y propuestas para que el desarrollo de la máquina fuese hábil para el proceso. Conforme la estructura de la máquina tomaba forma, saltaron ideas nuevas y convincentes para realizar el boceto a mano alzada, analizó con especial detalle los problemas y posibles mejoras en el diseño, posteriormente, se determinaron las medidas de la misma, tomando como referencia las dimensiones de los componentes que se debían disponer y las fuerzas con las que se vería afectada la máquina. También se analizaron los alcances que la máquina debía tener y que particularidades e innovaciones que se estaba ofreciendo, para delimitar lo que el proyecto podría alcanzar. 36 Capítulo 5. Diseño Constructivo de Xoccotamalli 5.1 Diseño de “Xoccotamalli” Se visualiza en el diseño la interacción de las fuerzas del sistema y así llegar a seleccionar de la manera más correcta lo materiales a emplear, todo esto por medio de la simulación por computadora con software como CATIA. En el anexo 6 encontraremos los tipos de diseño que al final se fueron desechando, para trabajar en este diseño, en el apartado de diseño, en que nos basaremos de ahora en adelante. 5.1.1 Análisis de la Factibilidad Xoccotamalli trabajará en esencia con energia eléctrica sin embargo la potencia será gracias al compresor de aire comprimido de 1.5 HP conectado 127 V, con motor monofásico (de aquí el consumo de energia eléctrica) que permitirá manejar el sistema neumático diseñado, por lo que el empleado encargado de encenderla o apagarla solo deberá apretar un botón para cada acción. Los empleados intervienen para introducir la materia prima en las tolvas y recibir el producto final, para su envoltura en la hoja de maíz. El diseño de Xoccotamalli se realizará para fácil manejo y limpieza de las partes que se desee lavar o quitar excedentes, su tamaño y dimensiones no caen en lo exagerado por lo que permite que los empleados se desplacen alrededor de ella, su mantenimiento en el control eléctrico será a partir de un especialista y evitar que el consumo en electricidad será exagerado y prevenir corto circuito. Xoccotamalli ofrece la posibilidad de ampliar la producción de tamales y reducción de tiempo, además de controlar el manejo de la cantidad de tamales que salen de ella. El peso y la dosificación de cada tamal es la misma por lo que disminuye la cantidad de materia prima sobrante y dar a la venta tamales a medidas estándar. Su producción es costeable y de adquisición de partes en la zona metropolitana. 37 Capítulo 5. Diseño Constructivo de Xoccotamalli 5.1.2 Análisis Tecnológico 5.1.2.1 Alcance del Diseño En la formulación del diseño se planea que sea de uso sencillo y fácil fabricación; en especial; en el montaje y limpieza, así como, la manipulación de los controles. Se delimitó que el diseño de la máquina, según el proceso de elaboración de tamales consta de las siguientes etapas resumidas: 1. Compras a Proveedores 2. Almacenaje de materia prima 3. Remojo de Hojas de maíz 4. Preparación de la masa 5. Cocimiento de la salsa o el relleno 6. Secado de Hojas de maíz 7. Elaboración del tamal (masa y relleno untado) 8. Envoltura de tamal con hoja de maíz 9. Cocción en la olla tamalera 10. Comercialización Xoccotamalli es la encargada de la elaboración del tamal o cuerpo del tamal (7) de manera mejor distribuida y tamaño estándar, que a simple vista suena el punto más sencillo, ya que como lo menciona es untado, pero cabe tomar en cuenta que muchas veces las proporciones no son las adecuadas, ya que no son iguales entre sí a los tamales que se van realizando, al igual que la cantidad de relleno que presenta una gran diferencia en proporciones. Las cantidades de masa y relleno se desperdician en un puesto común, ya que no se tiene la noción exacta de si el tamal está correctamente distribuido en estas cantidades, no se tiene un control y mucho menos un tamaño estándar. 38 Capítulo 5. Diseño Constructivo de Xoccotamalli Entonces vemos que la máquina “Xoccotamalli”, nos puede ofrecer una reducción tiempo en la elaboración de un cuerpo de tamal, hacerlo estándar y en serie y para su simple envoltura en las hojas de maíz, se agranda la cantidad de tiempo para realizar más masa y relleno, lo que genera más producción de tamales para disponer en su comercialización. Además, que, si la compra con los proveedores crece, ellos ofrecen un precio menor, porque se compra mayor cantidad de productos de materia prima. En resumen, el tiempo invertido en la elaboración de un tamal “untado”, se reduce a una producción consecutiva y eléctrica a partir de esta máquina que proponemos, que dará un cuerpo mejor distribuido y de tamaño estándar, además que, con ese tiempo ganado o ahorrado, se dispone para la preparación de más masa y relleno, por lo tanto, más venta y mayor ganancia. Además de que la producción que se ejecutara es bajo pedido, ya que no siempre se mantendrá la misma demanda, en cuento se decida sacar a la venta Xoccotamalli. 5.1.2.2 Alcance de Materiales El Acero Inoxidable (Anexo 7) es usado por su resistencia a la oxidación, dureza, higiene y belleza de acabado, en este caso ofrecer que “Xoccotamalli” ofrezca limpieza y durabilidad. Por lo que la estructura en su mayoría de la máquina deber estar constituida de este material, ya que lo que buscamos tener es lo que se refleja en la tabla 8. Que no trasmita: • Sustancias tóxicas Que no modifique: Que sea resistente a: Con superficie: • Olores • El desgaste • Colores • El impacto • Sabores • A la oxidación • Sin porosidad • A la corrosión • Fácil limpieza. • Lisa • Continua Tabla 8. Características del Acero Inoxidable Grado Alimenticio 39 Capítulo 5. Diseño Constructivo de Xoccotamalli Resistencia a la oxidación en todos los ambientes excepto en zonas marítimas y zonas altamente contaminadas o en contacto con ácidos y similares. Idéntica respuesta mecánica: Soldadura, curvado, cizallado, corte láser, etc.; Idéntico acabado y estética. Gran durabilidad. En el caso de los plásticos el Nylamid (Anexo 8), poseen la mayoría de las características recomendables que se usara, por ser: Resistencia térmica y al desgaste. Maquinación posible Buenas Propiedades Mecánicas y Eléctricas. Balance ideal de resistencia y tenacidad. Inocuos. Resistencia a la corrosión. Resistencia a los ácidos. Baja conductividad térmica. Baja conductividad eléctrica. 5.1.2.3 Materia Prima Los problemas más comunes es la consistencia de la masa, siempre es necesario una masa no pegajosa. La harina para preparar masa recomendable por los comerciantes en la zona metropolitana es la MASECA. Existen diversas formas de evitar que la masa sea muy pegajosa o viscosa, demasiado blanda, seca o quebradiza, lamentablemente este inconveniente no se puede ver resolver a través de la máquina, es exclusivamente de la preparación de la misma. Sin embargo, se puede verificar que la masa tiene la consistencia correcta 40 Capítulo 5. Diseño Constructivo de Xoccotamalli pon una charada de masa en una taza de agua fría y si flota brevemente entonces está lista, para su uso. Además de una recomendación para evitar imperfectos es que ya preparada la masa, se debe colar en un recipiente y cubrirla para evitar que se seque. Características del Tamal completo17. Para evaluar lo que será nuestro producto final: los tamales tradicionales, se debe establecer de manera indirecta su manufactura ya sea de manera manual o industrial (En términos generales) para las fabricas/restaurantes con alta demanda y sus características físicas para su preparación, para ver con más detalle lo anterior ver el Anexo 9. Peso del tamal de 120 a 130 gramos. Calorías: 220 •Grasa total: 8 gramos2.29% •Sodio: 0 mg0 % •Carbohidratos total: 42 gramos14 % •Proteínas: 19.25 gramos •Colesterol: 0 mg0 % 17Fuente: Tamales Exquisitos (S.F) Disponible en: http://www.tamalesexquisitos.com.co/swf/productos.swf (Marzo, 41 Capítulo 5. Diseño Constructivo de Xoccotamalli 5.1.3 Legislación y Normatividad actual ajustable en Xoccotamalli Un nuevo producto al mercado debe de cumplir una cierta normatividad en cada país donde se haya o creado, o donde se quiera aplicar en este caso de la Máquina dosificadora eléctrica para la producción de tamales en hoja de Maíz, en México se tienen que seguir las NOM, que son las Normas Oficiales Mexicanas que dictaminan si cumple con los requisitos mínimos para ser un producto apto para su uso definido. 5.1.3.1 Marco Legal de la producción La máquina dosificadora de tamales, al dosificar cantidades de masa que llegarán a formar tamales siendo este su producto de la máquina, y sabiendo que los tamales estarán realizados con harina, entra en la norma NOM-247-SSA1-2008 correspondiente a productos y servicios. Cereales y sus productos. Cereales, harinas de cereales, sémolas o semolinas. Alimentos a base de: cereales, semillas comestibles, de harinas, sémolas o semolinas o sus mezclas. Productos de panificación. Disposiciones y especifica. En donde se debe de cumplir con determinados puntos señalados en la norma. La norma menciona que se puede llegar a adicionar, añadir uno o más nutrimentos, contenidos o no normalmente en el producto. Además de que en este caso al ser un tamal el producto, entra en el campo de que se debe de recubrir con una cobertura de un material vegetal para su cocción de manera completa o parcialmente en el producto, debido al inflado que se da por la masa de harina formado por cereales como lo son el trigo y el maíz. Además en la norma se establece que los cereales que se empleen como materia prima en la elaboración de los productos objeto de este apartado deben ajustarse a la siguiente disposición en donde en el ámbito de su responsabilidad deben observar que los plaguicidas que se empleen en el tratamiento de granos y semillas almacenados, en medios de transporte, en áreas de almacenamiento, espacios vacíos y para el control de roedores, así como para la desinfestación y protección de granos almacenados a granel o en costales, cumplan con los límites de uso y no 42 Capítulo 5. Diseño Constructivo de Xoccotamalli excedan los niveles máximos residuales establecidos en el Catálogo de Plaguicidas de la CICOPLAFEST. Para tener un producto como los son los tamales, las harinas de trigo y de maíz nixtamalizado deben ser restituidas con los siguientes nutrimentos y en los niveles que se indican a continuación. Las harinas de trigo y de maíz nixtamalizado deben ser adicionadas con los siguientes nutrimentos y en los niveles que se indican a continuación. 5.1.3.2 Normativa de la seguridad para operación y mantenimiento de maquinaria. La norma NOM-004-STPS-1999 correspondiente a sistemas de protección y dispositivos de seguridad en la maquinaria y equipo que se utilice en los centros de trabajo, menciona que se debe de elaborar un estudio de riesgo potencial en donde se debe de analizar: 1. Las partes en movimiento, generación de calor y electricidad estática de la maquinaria y equipo 2. Las superficies cortantes, proyección y calentamiento de la materia prima, subproducto y producto terminado 3. Manejo y condiciones de la herramienta. Y en caso de riesgo, así como su detección, se debe de determinar: El tipo de daño La gravedad del daño La probabilidad de la ocurrencia Para lo cual patrón o jefe de la empresa debe de elaborar un programa específico de seguridad para la operación y mantenimiento de la maquinaria y equipo, dándolo a conocer a los trabajadores y además asegurarse de su cumplimiento, para lo cual deberá de contar con el personal capacitado y un manual de primeros auxilios en el 43 Capítulo 5. Diseño Constructivo de Xoccotamalli que se definan los procedimientos para la atención de emergencias, señalamiento de las áreas de tránsito y de operación de acuerdo a la NOM-001-STPS-1993 y NOM – 026-STPS-1998. Además de que debe dotar a los trabajadores del equipo de protección personal de acuerdo a la NOM-017-STPS-1993. El programa específico de seguridad para la operación y mantenimiento de la maquinaria y equipo debe contener procedimientos para que: Los protectores y dispositivos de seguridad se instalen en el lugar requerido y se utilicen durante la operación Mantener limpia el área de trabajo La maquinaria y equipo estén ordenados La maquinaria y equipo estén ajustados para prevenir riesgos Las conexiones de la maquinaria y equipo y sus contactos eléctricos estén protegidas y no sean un factor de riesgo El cambio y uso de herramienta y herramental se realice en forma segura El desarrollo de las actividades de operación se efectué en forma segura El sistema de alimentación y retiro de la materia prima, subproducto y terminado no sean un factor de riesgo Capacitación a los trabajadores que hagan el mantenimiento Programar los mantenimientos preventivos y predictivos El bloqueo de energía se realizará antes y durante el mantenimiento de la maquinaria y equipo, identificando los interruptores, válvulas y puntos que requieran inmovilización. En el caso de las maquinarias se deben de instalar elementos de seguridad para impedir el desarrollo de una fase peligrosa en cuanto se detecta dentro de la zona de riesgo de la maquinaria y equipo, y estos dispositivos deben de ser accesibles al 44 Capítulo 5. Diseño Constructivo de Xoccotamalli operador y estar protegidos contra operación involuntaria, además de que el dispositivo debe prever que una falla en el sistema no evite su propio funcionamiento y que a su vez evite la iniciación del ciclo hasta que la falla sea corregida. Cuando el trabajador requiera alimentar o retirar materiales del punto de operación manualmente y este represente un riesgo, debe usar un dispositivo de mando bimanual, un dispositivo asociado a un protector o un dispositivo sensitivo. 5.1.3.3 Normativa sobre higiene en la maquinaria La norma NOM-251-SSA1-2009 referente a prácticas de higiene para el proceso de alimentos, bebidas o suplementos alimenticios, menciona que las fábricas que creen alimentos deben disponerse de áreas específicas para el almacenamiento de materias primas, producto en elaboración, producto terminado, en cuarentena, devoluciones, productos rechazados o caducos. Los pisos, paredes y techos de las áreas de producción deben ser lisos, lavables y sin grietas o roturas. Los pisos deben tener declive suficiente hacia las coladeras para evitar encharcamientos. Los recipientes ubicados en las áreas de producción deben de identificarse y ser de material de fácil limpieza. Debe evitarse que las tuberías, conductos, rieles, vigas, cables, etc., pasen por encima de tanques y áreas de producción o elaboración donde el producto sin envasar esté expuesto. En donde existan, deben mantenerse en buenas condiciones de mantenimiento y limpios. Las puertas y ventanas de las áreas de producción o elaboración deben estar provistas de protecciones para evitar la entrada de lluvia, fauna nociva o plagas, excepto puertas y ventanas que se encuentran en el área de atención al cliente. Los equipos deben ser instalados en forma tal que el espacio entre ellos mismos, la pared, el techo y piso, permita su limpieza y desinfección, además de que los materiales que puedan entrar en contacto directo con alimentos, bebidas, suplementos alimenticios o sus materias primas, se deben poder lavar y desinfectar adecuadamente. En los equipos de refrigeración y congelación se debe evitar la acumulación de agua. 45 Capítulo 5. Diseño Constructivo de Xoccotamalli 5.1.3.4 Normativa en el marco ambiental La NOM-247-SSA1-2008 establece que el proveedor de las materias primas, las unidades de transporte y los establecimientos en donde se procesen o comercialicen los productos objeto de esta Norma, cada uno en el ámbito de su responsabilidad, sólo podrán utilizar plaguicidas autorizados por la Secretaría en el marco de coordinación de la CICOPLAFEST que no dañen el medio ambiente. En el caso para Xoccotamalli, no se efectúa ningún daño al medio ambiente, debido a que no se trabaja y producen materiales que generen desperdicios nocivos para el ambiente. Sólo se deben de tener en cuenta las reglas morales del desperdicio de residuos orgánicos y tener un área correspondiente al desecho de estos. 5.1.4 Criterios de la comercialización del producto Las unidades de transporte en los alimentos deben someterse a limpieza, hasta eliminar suciedad, residuos vegetales, tierra, excretas, restos de animales, fauna nociva, telarañas, productos químicos, sus envases, o cualquier producto o sustancia nociva para el producto. Las bodegas deben ser edificios provistos de paredes, pisos y puertas, techados o que puedan ser cubiertos, en los que no deben existir goteras, nidos, fisuras o puertas en mal estado. Asimismo, deben contar con termopares y estar colocados en diferentes puntos del almacén para el monitoreo de la temperatura. 5.1.4.1 Etiqueta de producto Los productos destinados a ser comercializados en el mercado nacional, deben ostentar una etiqueta con la información a que se refiere esta Norma en idioma español, independientemente de que también pueda estar en otros idiomas, cuidando que los caracteres sean al menos iguales en tamaño y proporcionalidad tipográfica y de manera igualmente ostensibles. La información contenida en las etiquetas debe presentarse y describirse en forma clara, veraz y comprobable. 46 Capítulo 5. Diseño Constructivo de Xoccotamalli Las etiquetas que ostenten los productos preenvasados deben fijarse de manera tal que permanezcan disponibles hasta el momento de su uso y consumo en condiciones normales y deben aplicarse por cada unidad, envase múltiple o colectivo, con caracteres claros, visibles, indelebles y en colores contrastantes, fáciles de leer por el consumidor en circunstancias normales de compra y uso. Debe aparecer en la superficie principal de exhibición del envase del producto cuando menos, la denominación del producto preenvasado. El resto de la información a que se refiere a la norma NOM-247-SSA1-2008 perteneciente a la Norma Oficial Mexicana puede incorporarse en cualquier otra parte del envase del producto. El nombre o denominación del producto preenvasado debe corresponder con la establecida en los ordenamientos legales específicos, en ausencia de éstos, puede indicarse el nombre de uso común, o bien, emplearse una descripción de acuerdo con las características básicas de la composición y naturaleza del producto, que no induzca a error o engaño al consumidor. En el caso de que haya sido objeto de algún tipo de tratamiento se puede indicar el nombre de éste, con excepción de aquellos que de acuerdo con los ordenamientos correspondientes sean de carácter obligatorio. En la etiqueta de los productos preenvasados cuya comercialización se haga en forma individual, debe figurar una lista de ingredientes, la cual puede eximirse cuando se trate de productos de un solo ingrediente. Se debe declarar un ingrediente compuesto cuando constituya más del 25% y debe ir acompañado de una lista entre paréntesis de sus ingredientes constitutivos por orden cuantitativo decreciente (m/m). Cuando constituya menos de ese porcentaje se deben declarar los aditivos que desempeñan una función tecnológica en la elaboración del producto y aquellos ingredientes o aditivos que se asocien a reacciones alérgicas, de conformidad con los ordenamientos legales correspondientes. La declaración numérica sobre proteínas, vitaminas y minerales debe expresarse en unidades de medida o en porcentaje de la ingestión diaria recomendada (IDR) 47 Capítulo 5. Diseño Constructivo de Xoccotamalli por 100 g o por 100 ml o por porción o por envase, si éste contiene sólo una porción. En caso de declararse en porcentaje de la IDR, debe citarse la siguiente leyenda: “IDR ponderada para la población mexicana” o “Ingestión diaria recomendada ponderada para la población mexicana”. Los aditivos empleados en la elaboración de los productos objeto de esta Norma, deben reportarse con el nombre común o los sinónimos establecidos en el Acuerdo y sus modificaciones como lo puede ser el mole rojo o verde en los tamales, a excepción de los saborizantes y las enzimas, los cuales pueden figurar con la denominación genérica. Debe indicarse el nombre, la denominación o razón social y el domicilio fiscal del responsable del producto, este último debe incluir de manera enunciativa más no limitativa: calle, número, código postal, ciudad y estado. Debe incorporarse la leyenda que identifique el país de origen del producto, por ejemplo: “Hecho en….”, “Producto de…”, “Fabricado en….”, o leyenda equivalente, seguida de país de origen. Cada envase debe llevar grabada o marcada de cualquier modo, la identificación del lote al que pertenece, con una indicación que pueda ser en clave que permita su rastreabilidad. Los productos objeto de esta norma deben declarar la fecha de caducidad o la fecha de consumo preferente 5.1.4.2 Marco de patente Uno de los objetivos del IMPI (instituto mexicano de la propiedad industrial) es conceder derechos exclusivos de explotación a empresas, individuos, instituciones o centros de investigación, que realizan innovaciones o invenciones de aplicación industrial. Aquellas creaciones novedosas de aplicación industrial, como las mejoras a una máquina, a un producto o proceso o el diseño de un nuevo equipo entre otras actividades de desarrollo, son protegibles; esto constituye un elemento fundamental para que las empresas puedan competir, a nivel nacional e internacional, con recientes y modernos productos. 48 Capítulo 5. Diseño Constructivo de Xoccotamalli Por lo cual el IMPI ofrece el servicio de patente que es el privilegio que concede el estado a una persona física o moral para producir o utilizar en forma exclusiva y durante 20 años una invención, ya sea producto o proceso que haya sido desarrollado por dicha persona. El IMPI tiene modalidades de invención, entre ellas: • Otorgamiento de patentes de invención • Registro de modelos de utilidad • Registro de diseños industriales • Registro de esquemas de trazado de circuitos integrados En donde se da una protección jurídica de la propiedad industrial que estimula a las empresas a mejorar procesos, productos y formas de comercialización que utilizan en sus actividades de producción y comercio para acrecentar su competitividad y obtener un beneficio económico. Para poder hacer una patente se debe de tener ciertas condiciones, como el que sea novedad todo aquello que se encuentre en el estado de la técnica (conjunto de conocimientos técnicos que se hacen públicos mediante una descripción oral o escrita, por explotación u otro medio de difusión o información, en el país o en el extranjero). Otra condicionante es por actividad inventiva, que es un proceso creativo cuyos resultados no se deduzcan del estado de la técnica en forma evidente para un técnico en la materia. También por ser una aplicación industrial en donde se dé la posibilidad de producir o utilizar una invención (producto o proceso) en cualquier rama de la actividad económica. Para efectuar la patente se debe de entregar como documentación un formato de la solicitud con firma autógrafa, un comprobante de pago de la tarifa correspondiente de $8,320.59, pero se presenta un descuento si la solicitud es presentada por inventores, personas físicas, por micro o pequeñas industrias, por instituciones de educación superior públicas o privadas o por instituciones de investigación científica y tecnológica del sector público. 49 Capítulo 5. Diseño Constructivo de Xoccotamalli Además, se debe presentar una descripción de la patente que contenga reivindicaciones, resumen de la patente, dibujos y gráficos, en su caso poder o cesión. Tiene una desventaja la realización de patentes en el IMPI y es que no aplica la patente en otros países, y para hacer valida esta patente se debe de acudir al PCT (tratado de cooperación en materia de patentes). Una vez hecha la solicitud en el IMPI el proceso tarda un periodo de 18 meses y se debe de efectuar un pago de $3377.78 pesos para realizar un examen más a fondo y otorgar la patente. 50 Capítulo 5. Diseño Constructivo de Xoccotamalli 5.1.5 Cálculos de Xoccotamalli Red Neumática Para el comienzo la estructuración y selección de los componentes adecuados para el sistema neumático, se debe realizar la selección de una red de aire comprimido, por lo cual se tendrán los siguientes parámetros a considerar: - Las tuberías requieren un mantenimiento y vigilancia regulares. - La selección de las tuberías no debe instalarse dentro de obras ni en emplazamientos demasiado estrechos. - La detección de posibles fugas debe ser simple y de manera práctica. - La tubería debe tener un descenso en el sentido de la corriente, del 1 al 2%. Conforme a lo anterior se selecciona una red abierta, su selección depende de: La consideración de presencia del condensado, las derivaciones para las tomas aire en el caso de que las tuberías estén tendidas horizontalmente, se dispondrán siempre en la parte superior del tubo. Así se evita que el aire que posiblemente encuentre en la tubería principal llegue a través de las tomas. Selección y consumo del aire de los actuadores neumáticos Se debe considerar las dimensiones de un solo tamal donde tendremos un largo de 100 mm y un diámetro de 35 mm, se debe tomar en cuenta que el tamal tendrá dentro de si algún relleno que ocupará un diámetro de 15 mm. (Nota. Este valor se debe restar del valor del diámetro del tamal completo). Entonces se debe obtener el volumen de un tamal considerando solo la masa del mismo. 𝑉𝑇𝑎𝑚𝑎𝑙 𝜋 ∗ 𝐷2 =𝐿 4 (1) 51 Capítulo 5. Diseño Constructivo de Xoccotamalli Para facilidades del cálculo, se recomienda cambiar las unidades a Sistema Ingles. De la ecuación 1, se obtiene el volumen para la masa y relleno de un tamal respectivamente: 𝑉𝑚𝑎𝑠𝑎 𝜋 ∗ 0.787 𝑖𝑛2 = 3.937 𝑖𝑛 = 1.91 𝑖𝑛3 4 𝑉𝑟𝑒𝑙𝑙𝑒𝑛𝑜 = 3.937 𝑖𝑛 𝜋 ∗ 0.533 𝑖𝑛2 = 0.87 𝑖𝑛3 4 Como la cantidad de tamales que se desea producir son 5 tamales por minuto el volumen que se debe para ellos será: 𝑉5𝑚𝑎𝑠𝑎 = 5(1.91 𝑖𝑛3 ) = 9.58 𝑖𝑛3 ; 𝑉5𝑟𝑒𝑙𝑙𝑒𝑛𝑜 = 5(0.878 𝑖𝑛3 ) = 4.39 𝑖𝑛3 Con los datos anteriores se hace el análisis de volumen desplazado en los cilindros, con la ecuación 2 y 3: 4(𝑉5𝑚𝑎𝑠𝑎 ) 4(9.58 𝑖𝑛3 ) = = 0.76 𝑖𝑛 ≈ 19.3 𝑚𝑚 2 𝜋(𝐷𝐶𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜𝑀𝑎𝑠𝑎) 𝜋(42𝑖𝑛 ) (2) 4(𝑉5𝑅𝑒𝑙𝑙𝑒𝑛𝑜 ) 4(4.39 𝑖𝑛3 ) = = 0.62 𝑖𝑛 ≈ 8.88 𝑚𝑚 2 𝜋(𝐷𝐶𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜𝑅𝑒𝑙𝑙𝑒𝑛𝑜) 𝜋(32𝑖𝑛 ) (3) 𝐿𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜𝑀𝑎𝑠𝑎 = 𝐿𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜𝑅𝑒𝑙𝑙𝑒𝑛𝑜 = Como se observa las distancias son muy cortas, por lo tanto, para prevenir un efecto que la masa y relleno se regresen se duplicara esas distancias, por lo que se tendrá: 2 ∗ 𝐿𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜𝑀𝑎𝑠𝑎 = (0.76 𝑖𝑛)2 = 1.52 𝑖𝑛 2 ∗ 𝐿𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜𝑅𝑒𝑙𝑙𝑒𝑛𝑜 = (0.62 𝑖𝑛)2 = 1.24 𝑖𝑛 Con lo anterior, se asume que cinco tamales son los que se quedaran dentro del cilindro al final de la última recarga o cantidad de tamales deseados. Por lo que la masa dentro de los cilindros quedara para ser limpiados por medio del proceso de sanitización al desmontar las tolvas, que se mencionara más adelante, cabe destacar que además abra masa y relleno dentro del molde, por lo que se tiene que calcular el volumen de cada materia prima de la manera siguiente: 52 Capítulo 5. Diseño Constructivo de Xoccotamalli - Para la realización del molde se deben tomar en cuenta las distancias que hay entre cilindros y sus salidas que son respectivamente de 35 mm y 15 mm, y las distancia entre sus centros es de 360 mm. * Esta dimensión es obtenida por la separación entre tolvas y no choquen los espacios, que es aproximadamente de 400 mm. Entonces se tiene que el volumen seccionado de materia prima desplazada, utilizando la ecuación número 1, pero cambiando las longitudes idóneas y diámetros antes mencionados es: 𝑉1 = 0.19 𝑖𝑛 𝜋 ∗ (1.5 𝑖𝑛)2 = 0.34 𝑖𝑛3 4 𝜋 ∗ (1.5 𝑖𝑛)2 𝑉2 = 0.42 𝑖𝑛 = 0.74 𝑖𝑛3 4 𝑉4 = 0.42 𝑖𝑛 𝜋 ∗ (1.5 𝑖𝑛)2 = 0.74 𝑖𝑛3 4 𝜋 ∗ (1.5 𝑖𝑛 − 0.6 𝑖𝑛)2 𝑉5 = 0.39 𝑖𝑛 4 = 0.25 𝑖𝑛3 𝜋 ∗ (1.5 𝑖𝑛)2 𝑉3 = 0.83 𝑖𝑛 = 1.46 𝑖𝑛3 4 𝑉6 = 6.10 𝑖𝑛 𝜋 ∗ (0.6 𝑖𝑛)2 = 1.72 𝑖𝑛3 4 Para poder obtener la cantidad de materia prima que se desplaza dentro del molde se hace la suma de los volúmenes obtenidos, donde para la masa es V 1 al V5 con la ecuación 4, y para el relleno solo V6, 𝑉𝑀𝐴𝑆𝐴𝑀𝑜𝑙𝑑𝑒 = 𝑉1 + 𝑉2 + 𝑉3 + 𝑉4 + 𝑉5 + 𝑉1 = 3.53 𝑖𝑛3 (4) 𝑉𝑅𝐸𝐿𝐿𝐸𝑁𝑂𝑀𝑜𝑙𝑑𝑒 = 𝑉6 = 1.72 𝑖𝑛3 Como anteriormente se mencionó existe una distancia que se contempla para evitar que la materia prima (masa y relleno) se regrese, al momento de hacer el retorno de los pistones neumáticos, Por lo anterior se considera que se tiene materia prima 53 Capítulo 5. Diseño Constructivo de Xoccotamalli reutilizable para el segundo lote de tamales, que se debe considerar por medio del siguiente cálculo, en la ecuación 5 y 6: 𝑉𝐶𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑐𝑜𝑛 𝑑𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑢𝑝𝑙𝑖𝑐𝑎𝑑𝑎 𝑉𝐶𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑅𝑒𝑙𝑙𝑒𝑛𝑜 𝜋 ∗ 4 𝑖𝑛2 = 19.17 𝑖𝑛3 4 (7) 𝜋 ∗ 3 𝑖𝑛2 = 1.27 𝑖𝑛 = 8.79 𝑖𝑛3 4 (6) = 1.52 𝑖𝑛 𝑐𝑜𝑛 𝑑𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑢𝑝𝑙𝑖𝑐𝑎𝑑𝑎 De esta manera se realiza la suma de volumen total de la materia prima reutilizable obtenido, por medio de la ecuación 7 y 8: 𝑉𝑀𝐸𝑅𝑀𝐴𝑑𝑒𝑀𝐴𝑆𝐴 = 𝑉𝑀𝐴𝑆𝐴𝑀𝑜𝑙𝑑𝑒 + 𝑉𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑉𝑀𝐸𝑅𝑀𝐴𝑑𝑒𝑅𝐸𝐿𝐿𝐸𝑁𝑂 = 𝑉𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑅𝑒𝑙𝑙. 𝑐𝑜𝑛 𝑑𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑢𝑝𝑙𝑖𝑐𝑎𝑑𝑎 𝑐𝑜𝑛 𝑑𝑖𝑠𝑡.𝑑𝑢𝑝𝑙𝑖𝑐𝑎𝑑𝑎 = 22.70 𝑖𝑛3 (7) + 𝑉𝑅𝐸𝐿𝐿𝐸𝑁𝑂𝑀𝑜𝑙𝑑𝑒 = 10.51 𝑖𝑛3 (8) Con estos datos, realizamos una relación de tamales que se deberán considerar para el siguiente tiro de lote del sabor de tamal, que se desea realizar al final de cada lote: 𝑉5𝑚𝑎𝑠𝑎 = 9.58 𝑖𝑛3 ; 𝑉5𝑟𝑒𝑙𝑙𝑒𝑛𝑜 = 4.39 𝑖𝑛3 De lo anterior se hace una relación de merma obtenida en cantidad de tamales, en donde en la ecuación 9 y 10, se nos presenta una simple relación de cantidades y volúmenes: 5 𝑡𝑎𝑚𝑎𝑙𝑒𝑠 − − − − − −𝑉5𝑚𝑎𝑠𝑎 = 𝑉5𝑟𝑒𝑙𝑙𝑒𝑛𝑜 𝑋 𝑡𝑎𝑚𝑎𝑙𝑒𝑠 − − − − − −𝑉𝑀𝐸𝑅𝑀𝐴 22.70 𝑖𝑛3 ∗ 5 𝑇𝑎𝑚𝑎𝑙𝑒𝑠 = 11.84 ≈ 12 𝑇𝑎𝑚𝑎𝑙𝑒𝑠 9.58 𝑖𝑛3 (9) 10.51 𝑖𝑛3 ∗ 5 𝑇𝑎𝑚𝑎𝑙𝑒𝑠 = 11.76 ≈ 12 𝑇𝑎𝑚𝑎𝑙𝑒𝑠 4.39 𝑖𝑛3 (10) Por lo tanto, la cantidad de tamales que se quedaran perdidos serán 12 dependiendo de la cantidad de tamales que se desee producir, de cada sabor, para 54 Capítulo 5. Diseño Constructivo de Xoccotamalli obtener la materia prima dentro de los cilindros y el molde, se explicara más a detalle como parte de la sanitización de Xoccotamalli. Ahora, se obtendrá la longitud que se requería para producir esta cantidad de tamales, considerando que el diámetro de los cilindros de la máquina para masa y relleno, son de 4” y 3” respectivamente, se obtiene con la ecuación 11: 𝐿𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜 = 4(𝑉5𝑇𝑎𝑚𝑎𝑙𝑒𝑠 ) 2 𝜋(𝐷𝐶𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜) (11) Por lo tanto, de la ecuación 11: 𝐿𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜𝑀𝑎𝑠𝑎 = 𝐿𝑐𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜𝑅𝑒𝑙𝑙𝑒𝑛𝑜 = 4(𝑉5𝑚𝑎𝑠𝑎 ) 4(9.58 𝑖𝑛3 ) = = 12.81 𝑖𝑛 ≈ 32 𝑐𝑚 2 𝜋(𝐷𝐶𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜𝑀𝑎𝑠𝑎) 𝜋(42𝑖𝑛 ) 4(𝑉7𝑅𝑒𝑙𝑙𝑒𝑛𝑜 ) 4(4.39 𝑖𝑛3 ) = = 10.46 𝑖𝑛 ≈ 26 𝑐𝑚 2 𝜋(𝐷𝐶𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜𝑅𝑒𝑙𝑙𝑒𝑛𝑜) 𝜋(32𝑖𝑛 ) Dentro de los actuadores neumáticos que hay en el mercado, en específico de la marca Bosch, es por ello que las carreras se deben ajustar a lo comercial. Por lo tanto, las carreras que se utilizaran a partir de aquí son de 32 cm y 25 cm para masa y relleno, que son los actuadores que existen actualmente y se encuentran disponibles. Para determinar la fuerza que moverán los pistones se determinara, de igual forma para la masa y el relleno (se tomara un valor promedio), por lo tanto: Partimos de la densidad de la masa para los tamales y la densidad de relleno aproximada: 𝜌𝑚𝑎𝑠𝑎 = 740 𝐾𝑔⁄ 𝑚3 ; 𝜌𝑟𝑒𝑙𝑙𝑒𝑛𝑜 = 1500 𝐾𝑔⁄ 𝑚3 Primero se determinará el volumen de los cilindros de la máquina con la distancia de los pistones, por lo tanto: 55 Capítulo 5. Diseño Constructivo de Xoccotamalli 𝑉𝐶𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜 = 2 𝜋(𝐷𝐶𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜 ) 𝐿𝐷𝑜𝑠𝑖𝑓𝑖𝑐𝑎𝑑𝑎 4 (12) De la ecuación 12: 𝑉𝐶𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜𝑀𝑎𝑠𝑎 𝜋(4 𝑖𝑛2𝑚𝑎𝑠𝑎 ) = 1.77 𝑖𝑛 = 22.36 𝑖𝑛3 4 𝑉𝐶𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑅𝑒𝑙𝑙𝑒𝑛𝑜 = 𝜋(3 𝑖𝑛2𝑅𝑒𝑙𝑙𝑒𝑛𝑜 ) 1.45 4 𝑖𝑛 = 10.25 𝑖𝑛3 Lo siguiente es obtener la masa (Kg), para cada cilindro, por ello se tiene: 𝑚 = 𝜌𝑚𝑎𝑠𝑎−𝑟𝑒𝑙𝑙𝑒𝑛𝑜 ∗ 𝑉𝐶𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜𝑀𝑎𝑠𝑎−𝑅𝑒𝑙𝑙𝑒𝑛𝑜 (13) De la ecuación 13, se obtiene que: 𝑚 = 740 𝑚 = 1500 𝐾𝑔⁄ 3 𝑚3 𝑚𝑎𝑠𝑎 ∗ 0.00036 𝑚 𝐶𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜𝑀𝑎𝑠𝑎 = 0.27 𝐾𝑔 𝐾𝑔⁄ 3 𝑚3 𝑅𝑒𝑙𝑙𝑒𝑛𝑜 ∗ 0.00016 𝑚 𝐶𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑜𝑅𝑒𝑙𝑙𝑒𝑛𝑜 = 0.25 𝐾𝑔 A partir de los datos obtenidos se puede establecer la fuerza que ejercerá la masa y el relleno para cada uno de los actuadores neumáticos, pero cabe destacar que la masa que se obtuvo fue similar en ambos casos. Además, se debe tomar en cuenta el peso de los émbolos de los cilindros de masa y relleno con una composición resina para moldes, en la prueba de masa de ambos se obtuvo que: 𝑚é𝑚𝑏𝑜𝑙𝑜𝑅𝑒𝑙𝑙𝑒𝑛𝑜3" = 2.3 𝐾𝑔 𝑚é𝑚𝑏𝑜𝑙𝑜𝑀𝑎𝑠𝑎4" = 3.6 𝐾𝑔 Dentro de estos datos se debe sumar la masa de los émbolos junto con la masa dentro de los cilindros, por lo que se obtendrán de la ecuación 14: 𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑛𝑒𝑐𝑒𝑠𝑎𝑟𝑖𝑎 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 + 𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑐𝑒𝑙𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 (14) Cálculo de peso. Ecuación 15: 56 Capítulo 5. Diseño Constructivo de Xoccotamalli 𝑃𝑒𝑠𝑜 = 𝑚 ∗ 𝑔 (15) Por lo tanto, el Peso para los pistones neumáticos para relleno y masa corresponden: 𝑅𝑒𝑙𝑙𝑒𝑛𝑜 − 𝑃𝑒𝑠𝑜 = 4.3 𝑘𝑔 ∗ 9.81 𝑚⁄𝑠 2 = 42.18 𝑁 𝑀𝑎𝑠𝑎 − 𝑃𝑒𝑠𝑜 = 5.6 𝑘𝑔 ∗ 9.81 𝑚⁄𝑠 2 = 54.93 𝑁 Cálculo de la fuerza de aceleración, ecuación 16: 𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑐𝑒𝑙𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 = 𝑚 ∗ 𝐾 (16) Donde K es las veces que se repite el ciclo en un minuto, pero como el avance es lento y el retroceso es muy rápido se puede concluir que el avance es K=1 m/s 2. Entonces de la ecuación 16 tenemos que: 𝑅𝑒𝑙𝑙𝑒𝑛𝑜 − 𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑐𝑒𝑙𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 = 4.3 𝑘𝑔 ∗ 1 𝑚⁄𝑠 2 = 4.3 𝑁 𝑀𝑎𝑠𝑎 − 𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑐𝑒𝑙𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 = 5.6 𝑘𝑔 ∗ 1 𝑚⁄𝑠 2 = 5.6 𝑁 Entonces de la ecuación 15, se obtendrá que: 𝑅𝑒𝑙𝑙𝑒𝑛𝑜 − 𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑛𝑒𝑐𝑒𝑠𝑎𝑟𝑖𝑎 = 42.18 𝑁 + 4.3 𝑁 = 46.48 𝑁 𝑀𝑎𝑠𝑎 − 𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑛𝑒𝑐𝑒𝑠𝑎𝑟𝑖𝑎 = 54.93 𝑁 + 5.6 𝑁 = 60.53 𝑁 57 Capítulo 5. Diseño Constructivo de Xoccotamalli Fuerza de Pistones Neumáticos Para los cilindros que existen comercialmente de la marca Festo, existe una gran variedad de tamaños de émbolo y carreras, pero en este caso se basara la selección de los pistones en las carreras obtenidas de 320 mm y 250 mm, que dentro de los catálogos el embolo más pequeño es de 32 mm para estas carreras son los que se utilizaran por lo que la fuerza se presentara de la siguiente forma: Con el área de cada pistón neumático en el avance de la ecuación 17: Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑃𝑖𝑠𝑡ó𝑛𝑎𝑣𝑎𝑛𝑐𝑒 = 2 2 𝜋(𝐷é𝑚𝑏𝑜𝑙𝑜 − 𝐷𝑣𝑎𝑠𝑡𝑎𝑔𝑜 ) 4 (17) Por lo tanto, se tiene que el diámetro del vástago es de 5/8 in y un diámetro de émbolo de 32 mm, entonces de la ecuación 17: Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑃𝑖𝑠𝑡ó𝑛𝑎𝑣𝑎𝑛𝑐𝑒 2 𝜋(32 𝑚𝑚 2é𝑚𝑏𝑜 − 15.87 𝑚𝑚𝑣𝑎𝑠𝑡𝑎𝑔𝑜 ) = = 606.31 𝑚𝑚2 4 El área del pistón al regreso estad dada por la ecuación 18: Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑃𝑖𝑠𝑡ó𝑛𝑎𝑣𝑎𝑛𝑐𝑒 2 𝜋(𝐷é𝑚𝑏𝑜𝑙𝑜 ) = 4 (18) Por lo tanto, se tiene que el área de avance del pistón será: Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑃𝑖𝑠𝑡ó𝑛𝑎𝑣𝑎𝑛𝑐𝑒 = 2 𝜋(32 𝑚𝑚é𝑚𝑏𝑜𝑙𝑜 ) = 25600𝜋 𝑚𝑚2 4 Obteniendo el área de los pistones neumáticos se puede obtener la fuerza que ejercen con la ecuación 19: 𝐹 = 𝐴 ∗ 𝑃 = 𝐹𝑟 (19) 𝑃𝑇𝑟𝑎𝑏𝑎𝑗𝑜 = 6.3 𝑏𝑎𝑟𝑒𝑠. 58 Capítulo 5. Diseño Constructivo de Xoccotamalli Fuerza al avance de la ecuación 19 resulta: 𝐹𝑎𝑣𝑎𝑛𝑐𝑒 = (0.00060 𝑚2 ) ∗ (630000 𝑁 ) = 381.97 𝑁 𝑚2 Antes de obtener la fuerza total se debe obtener la fuerza fricción que es del 3-20% de la fuerza de avance obtenido, en este caso tomaremos un dato aproximadamente de 9%: 𝐹𝑟 = (0.09)(381.97 N) = 34.378 N Entonces se obtendrá una fuerza total al avance es de: 𝐹 = 381.97 𝑁 − 34.37 𝑁 = 347.60 𝑁 La fuerza total al retroceso se calcula con la ecuación 19, pero con el área del pistón de retroceso: 𝐹𝑅𝑒𝑡𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑜 = (0.00080 𝑚2 ) ∗ (630000 𝑁 ) = 506.67 𝑁 𝑚2 La fuerza de rozamiento será la misma que la anterior del 9% por lo tanto: 𝐹𝑟 = (. 09)(506.67 N) = 45.60 N Entonces se obtendrá una fuerza total en retroceso es de: 𝐹 = 506.67 𝑁 − 45.60 𝑁 = 461.07 𝑁 De los datos obtenidos en las hojas oficiales, nos manejan fuerzas de: Fuerza teórica con 6 bar, retroceso 415 N Fuerza teórica con 6 bar, avance 415 ... 483 N Como se observa los valores están aproximados a los calculados, y en valoración a la fuerza que necesita los valores son aceptables. 59 Capítulo 5. Diseño Constructivo de Xoccotamalli Consumo de aire del sistema neumático Comenzaremos por la obtener la relación de presión con la ecuación 20: 𝑅𝑒𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 = 101.3 + 𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑏𝑎𝑗𝑜 101.3 (20) Por lo tanto, se tiene que: 𝑅𝑒𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 = 101.3 + 600 𝐾𝑃𝑎 = 6.92 101.3 De manera que el consumo de aire dentro de los pistones neumáticos está dado por la ecuación 21: 𝑄( 𝑙 ) min 2 2 2 (𝐷é𝑚𝑏𝑜𝑙𝑜 − 𝐷𝑉𝑎𝑠𝑡𝑎𝑔𝑜 )∗𝜋 𝐷é𝑚𝑏𝑜𝑙𝑜 ∗𝜋 = (𝐿𝑃𝑖𝑠𝑡𝑜𝑛 + 𝐿𝑃𝑖𝑠𝑡𝑜𝑛 ) 𝐾(𝑅𝑒𝑙. 𝑃. ) 4 4 (21) Por lo tanto, el consumo de aire dentro de los cilindros para la carrera de 250 mm y 320 mm será de: (322𝑚𝑚 − 15.87 2𝑚𝑚 ) ∗ 𝜋 1 322𝑚𝑚 ∗ 𝜋 𝑙𝑡 (6.92) 𝑄 = (250 𝑚𝑚 + 250 𝑚𝑚 = 2.36 ) 4𝑥106 4𝑥106 𝑚𝑖𝑛 𝑚𝑖𝑛 𝑄 = (320 𝑚𝑚 (322𝑚𝑚 − 15.872𝑚𝑚 ) ∗ 𝜋 1 322𝑚𝑚 ∗ 𝜋 𝑙𝑡 (6.92) = 3.13 + 320 𝑚𝑚 ) 6 6 4𝑥10 4𝑥10 𝑚𝑖𝑛 𝑚𝑖𝑛 Velocidad de Pistón Con la ecuación 22 se obtendrá la velocidad de los pistones neumáticos: 𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 = 0.987 + 𝑃𝑎𝑖𝑟𝑒 𝐾 ∗ 𝐿 ∗ 0.987 100 (22) Se obtiene que para los pistones 1 0.987 + 6 𝑏𝑎𝑟 𝑚𝑖𝑛 ∗ 250𝑚𝑚 𝑚 1) 𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 = ∗ = 17.697 𝑑𝑚/ min = 0.029 0.987 100 𝑠𝑒𝑔. 60 Capítulo 5. Diseño Constructivo de Xoccotamalli 1 0.987 + 6 𝑏𝑎𝑟 𝑚𝑖𝑛 ∗ 320 𝑚𝑚 𝑚 2) 𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 = ∗ = 22.65 𝑑𝑚/ min = 0.037 0.987 100 𝑠𝑒𝑔. El consumo medio en una carrera doble del cilindro está dado por la ecuación 23: 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 (𝐾𝑔) = 2 ∗ 𝐿 (𝑚𝑚) ∗ 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖𝑐𝑜 ( 𝐾𝑔 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑟𝑒𝑟𝑎) 𝑚𝑚 (23) El consumo específico se determina de diagramas en función de la presión de funcionamiento y del diámetro del embolo, donde el caudal volumétrico normalizado se relaciona con la ecuación 24: 𝑄𝑁 = 2(𝐶𝑎𝑟𝑟𝑒𝑟𝑎 ∗ 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖𝑐𝑜) 1.2 𝐾𝑔 (24) 𝑚3 Grafica 4. Consumo especifico de aire (Kg/mm)18 Donde se observar que el consumo específico está dado por 6.1x10 -5 en Kg/mm, por lo tanto, de la ecuación 24 se tiene que: 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 (𝐾𝑔) = 2 ∗ 250 𝑚𝑚 ∗ 6.1𝑥10−5 𝑘𝑔 = 0.030 𝐾𝑔 𝑚𝑚 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 (𝐾𝑔) = 2 ∗ 320 𝑚𝑚 ∗ 6.1𝑥10−5 𝐾𝑔 = 0.039 𝐾𝑔 𝑚𝑚 18 Fuente: Neumática e Hidráulica (S.f) Disponible en: http://sistemamid.com/preview.php?a=92007 (2014, Agosto). 61 Capítulo 5. Diseño Constructivo de Xoccotamalli Y el volumen normalizado por carrera doble es, donde Nm 3 es metro cubico normalizado: 𝐾𝑔 𝑄𝑁 = 2(250 𝑚𝑚 ∗ 6.1𝑥10−5 𝑚𝑚) 𝐾𝑔 1.2 𝑚3 = 0.025 𝑁𝑚3 𝐾𝑔 𝑄𝑁 = 2(320 𝑚𝑚 ∗ 6.1𝑥10−5 𝑚𝑚) 𝐾𝑔 1.2 𝑚3 = 0.032 𝑁𝑚3 Selección de Compresor Para que la red neumática trabaje adecuadamente debe considerarse que el compresor deberá proporcionar el aire que el sistema neumático consumo de manera intermitente. Considerando que la máquina estará encendida durante 4 horas a 5 aproximadamente en un día laboral, por lo que se debe obtener un factor de uso que dependerá de la forma en que Xoccotamalli trabajará. En este caso nos apoyaremos de la tabla 9, con algunos dispositivos neumáticos y su factor de uso correspondiente: DISPOSITIVO NEUMÁTICO DE CONSUMO FACTOR DE USO Moldeadora 20.00% Pistón Neumático 80.00% Máquina para alimentar piezas 90.00% Tabla 9. Factores de uso según el dispositivo neumático19 Otro factor que hay tener en cuenta para el consumo es el factor de simultaneidad, de igual forma de la tabla 10: 19Fuente: Op. Cita pág. 51 62 Capítulo 5. Diseño Constructivo de Xoccotamalli No. de dispositivos Factor de No. de dispositivos Factor de neumáticos de consumo simultaneidad neumáticos de consumo simultaneidad 1 1 3 0.89 2 0.93 4 0.86 Tabla 10. Factor de Simultaneidad y número de dispositivos neumáticos 20 Conociendo el número de dispositivos neumáticos a alimentar y los factores de uso y simultaneidad es posible dimensionar la red de aire con sus componentes en este caso: compresor, depósito, filtro, red de tuberías y dispositivos neumáticos: De esta manera el consumo de la instalación está dada por la ecuación 25: 𝑛 𝑄 (𝐿𝑡⁄𝑚𝑖𝑛) = ∑ (𝑁𝑜. 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 ∗ 𝑖=1 𝑙 𝐹. 𝑑𝑒 𝑢𝑠𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑) ∗ 𝐹. 𝑑𝑒 𝑆𝑖𝑚𝑢𝑙𝑡𝑎𝑛𝑒𝑖𝑑𝑎𝑑 (25) 𝑚𝑖𝑛 100 Entonces se tiene que para pistón neumático de 25 cm y 32 cm de carrera que anteriormente se obtuvo su caudal se obtendrá que: 𝑛 1) 𝑄 (𝑙𝑡⁄𝑚𝑖𝑛) = ∑ (1 𝑃𝑖𝑠𝑡ó𝑛 ∗ 2.36 𝑖=1 𝑛 2) 𝑄(𝑙𝑡⁄𝑚𝑖𝑛) = ∑ (1 𝑃𝑖𝑠𝑡ó𝑛 ∗ 3.13 𝑖=1 𝑙 80 𝑙𝑡 ) ∗ 1 = 1.85 𝑚𝑖𝑛 100 𝑚𝑖𝑛 𝑙 80 𝑙𝑡 ) ∗ 1 = 2.45 𝑚𝑖𝑛 100 𝑚𝑖𝑛 Por lo tanto, tenemos un consumo total de:𝟒. 𝟑𝟎 𝐥𝐭/𝐦𝐢𝐧 Para tener en cuenta las posibles ampliaciones de la instalación y las posibles fugas, el caudal interior se corrige mediante la ecuación 26: 𝑄𝐶𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑜 (𝑙𝑡⁄𝑚𝑖𝑛) = [𝑄 + [𝑄 ∗ 𝑅𝑒𝑠𝑒𝑟𝑣𝑎 𝑅𝑒𝑠𝑒𝑟𝑣𝑎 𝐹𝑢𝑔𝑎𝑠 ] + [𝑄 ∗ ∗ ]] ∗ 2 100 100 100 (26) El factor 2 compensa los picos de consumo que por experiencia se sabe que el consumo medio de aire es entre un 20% y 60% del consumo máximo de aire. Se estimará un 30% de reserva y un 10% de fugas (caso de un buen mantenimiento). 21 Fuente: Op. Cita pág. 51 63 Capítulo 5. Diseño Constructivo de Xoccotamalli Por lo tanto, se tiene que: 𝑄𝐶𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑜 ( 𝑙𝑡 30 30 10 𝑙𝑡 ) = [4.30 + [4.30 ∗ ∗ ] + [4.30 ∗ ]] ∗ 2 = 11.44 𝑚𝑖𝑛 100 100 100 𝑚𝑖𝑛 Por lo tanto, en base a lo anterior, se tiene que con 1.5 HP de potencia dentro de los compresores que existen en el mercado es suficiente para la demanda requerida ya que proporciona aproximándome 100 lt/min, con el fin de evitar que el compresor se encienda continuamente en periodo pequeños. Velocidad del cortador y Banda Transportadora En las pruebas realizadas, en el prototipo la cantidad de tamales que se obtuvo fueron 4 en un minuto, por lo que se tiene perdidas dentro del prototipo. Para efecto de comprobación en caso ideal y caso real, se realizarán los cálculos para ambos casos, tomando en cuenta que deben ser similares. Se tiene que existe una relación de revoluciones por minuto mediante un juego de cadena, en el caso real, por lo que se tiene que: 4 𝑡𝑎𝑚𝑎𝑙𝑒𝑠 − − − − − −1 𝑟𝑝𝑚 Para obtener esta cantidad de revoluciones y distancia, se tendrá, de la ecuación 27: 𝑃𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝜋 ∗ 𝑟𝑎𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑖𝑟𝑛𝑐𝑢𝑛𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 = 4 𝑡𝑎𝑚𝑎𝑙𝑎𝑒𝑠 4 (27) Por lo tanto, la igual estará dado por la ecuación 28, que nos dice que la longitud del tamal es igual a: 𝑃𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 = 𝐿1𝑇𝑎𝑚𝑎𝑙 = 10 𝑐𝑚 4 𝑡𝑎𝑚𝑎𝑙𝑎𝑒𝑠 (28) Lo que se necesita obtener es el radio de la circunferencia para esa cantidad de tamales, y el análisis se presenta que la ecuación 29, por lo tanto: 𝐿= 𝜋∗𝑟 𝐿 ∗ 4 100 𝑚𝑚 ∗ 4 ;𝑟 = = = 127.32 𝑚𝑚 ≈ 13 𝑐𝑚 4 𝜋 𝜋 (29) 64 Capítulo 5. Diseño Constructivo de Xoccotamalli Cabe tomar en cuenta que como el proceso tiene un tiempo de segundos de retorno del vástago que es de 1 segundo, por lo que el tiempo es casi nulo, y la intermitencia que existirá en cada nueva recarga, será muy rápida, por lo que el cortador no sufrirá de tamales más cortos. Aun así, no se debe descartar una ligera diferencia al final del lote de sabor de tamales que se esté produciendo, sin embargo, se recomienda utilizarlos para dar como prueba gratis al consumidor. Selección de conexiones neumáticas Se debe considerar el caudal que existe dentro de las mangueras o conexiones del sistema, son en base a la estructura e indicación de fabricante en este caso, la marca Festo manera dos tipos de conexiones para los pistones, válvulas y unidad de mantenimiento las cuales son: G1/4 – G1/8 Los números racionales dentro de su nomenclatura son los diámetros de las mangueras o área transversal dadas en pulgadas, por lo que se deduce que hay medidas de conexión de ¼=0.25 in – 1/8= .125 in, en este caso se seleccionara la conexión tipo G1/4, por decisión del equipo, además que Festo maneja dos tipos de denominaciones que es la letra R, sin embargo la diferencia es la forma de la conexión que serie cónica, diferente a la G que es cilíndrica y es para exteriores idónea, para nuestros pistones neumáticos. En el caso del compresor de igual forma su conexión se adapta a esta dimensión como lo indican en sus especificaciones en su hoja de datos, que se podrá encontrar en el anexo 10. 65 Capítulo 5. Diseño Constructivo de Xoccotamalli 5.1.6 Desarrollo del diseño del prototipo Los parámetros del diseño de la máquina deben estar referidos principalmente en la forma del tamal, conservación de la calidad y estructura común que los caracteriza, además de calidad, higiene, reducción de tiempo y trabajo incluyendo un precio adecuado. Figura 8. Diagrama de flujo de la producción de tamales. Como se nota en la figura 8, el proceso del tamal es bastante caprichoso ya que, en muchas ocasiones se necesitan realizar dos operaciones al mismo tiempo mientras se lleva a cabo otra acción. 66 Capítulo 5. Diseño Constructivo de Xoccotamalli 5.1.6.1 Especificaciones del funcionamiento Xoccotamalli funciona a través de un sistema electroneumático, por lo que comienza con un control de relevadores, interruptores y contactos, que activaran al sistema neumático, comenzando por un compresor de aire comprimido capaz de suministrar el caudal y la presión necesaria para mover el sistema, este a su vez se conecta con una unidad de mantenimiento conectándose a dos válvulas electroneumáticas de distribución. Es aquí donde el sistema neumático pasa por las válvulas electroneumáticas 5 vías 2 posiciones, que conforme a la condición que se desea activar pasarán a activarse dos pistones neumáticos de doble efecto montados en una estructura de PTR, como se muestra en la figura 9, ambos cilindros saldrán a una velocidad muy lenta y su regreso muy rápido. Figura 9. Estructura de PTR para soporte y colocación de sistema Neumático. En el vástago de los pistones neumáticos de 35 cm y 25 cm, se anexará una flecha adaptada a la cuerda del pistón neumático, esta flecha se adaptará a un émbolo (Figura 10). El embolo estará hecho de resina fenólica, que se colocaran en el interior del cilindro donde contiene nuestra materia prima: Masa y relleno, por lo que se existirán dos émbolos para cada cilindro, llamados Cilindro de Masa y Cilindro de Relleno, como se puede observar en la figura 11. 67 Capítulo 5. Diseño Constructivo de Xoccotamalli Figura 10. Pistón neumático con inserción de fecha en el émbolo. En la figura 12, podremos ver que hay una estructura de PTR para los cilindros de masa y relleno con dimensiones de 4 in y 3 in respectivamente, además esto se debe mantener en un eje horizontal donde la inclinación de los pistones neumáticos con cilindros de masa y relleno de la máquina deben ser de 0°, con el fin de no provocar que se descentre el eje (Vástago de pistones neumáticos y cilindros masarelleno), con el fin de evitar flexión de los vástago de los pistones neumáticos si estos se encuentran con una fuerza que obstruya su salida. Figura 11. Colocación de émbolos dentro de cilindros de masa - relleno Figura 12. Forma de colocación de cilindros (Sujeción) La sujeción de los cilindros a la estructura de PTR se forma con solera de 2 in de espesor calibre 19, que se amoldaran a la forma circular de los cilindros de masa y relleno, se adaptaran 4 sujeciones: dos en la parte superior y dos inferiores, así mismo se ejercerá presión y sujeción mediante un esparrago con tuercas para evitar lo que anteriormente se mencionó: ejes descentrados, se puede apreciar también en la figura 12. 68 Capítulo 5. Diseño Constructivo de Xoccotamalli La estructura de los componentes provoca el siguiente acontecimiento: 1. La masa y relleno (previamente preparados) se colocarán dentro de las tolvas (Figura 13). Las tolvas y la entrada de masa en los cilindros tienen una inclinación de 30° hacia la derecha, con el fin de facilitar la entrada de la masa y relleno respectivamente, y además también facilite la succión de la materia prima, para que sea más accesible por el ángulo de inclinación que mantendrá siempre. Nota. Los pistones neumáticos por condición inicial estarán a fin de carrera o con el vástago afuera. Figura 13. Colocación de Tolvas. 2. Al activarse del control neumático la condición para iniciar el ciclo automático, semiautomático o manual, los pistones neumáticos regresaran con su velocidad común puesto que no tienen una válvula de estrangulación que disminuya el caudal, así mismo el retroceso provocara un vacío. Con esta fuerza que provoca el vacío, la masa y el relleno se desplazaran dentro de los cilindros, llenando casi en su totalidad su interior. 3. Para el avance, los pistones neumáticos tendrán válvulas de estrangulación respectivamente en la entrada 2 (conforme a su nomenclatura en neumática), que disminuirán el caudal dentro de las mangueras de conexión provocando que su avance sea lento y al mismo tiempo continuo para ambos cilindros. Nota. La carrera de ambos pistones es diferente por función del cálculo. 69 Capítulo 5. Diseño Constructivo de Xoccotamalli 4. Cabe mencionar que el ciclo es continuo, por lo que esto se repetirá hasta que el operario presione el botón de paro hasta llegar a la producción deseada por la empresa. Así mismo la masa y relleno que avancen dentro de los cilindros tendrán en su salida un orificio, para ambos casos: cilindro masacilindro relleno. Conforme el ciclo continúe la masa y relleno que se recargue, harán que se la masa y relleno dentro sea empujada a través de los orificios ya mencionados que a través de unos bujes pasaran a un molde de Nylamid, sin embargo también la masa que se ha hecho en la succión no subirá, ya que la materia prima que continuamente se ira agregando en las tolvas impedirá que se salga por las entradas de la masa y relleno de cada cilindros. La estructura exterior es de PTR estructural que es la que soportará la mayor parte de toda la máquina, ya que evitará la malformación en un futuro y soporta los pesos de los pistones y cilindros, así como los accesorios en la parte de inyección, hasta la parte del cortador o banda transportadora (Figura 14) Figura 14. Estructura de Xoccotamalli (General) Formación del cuerpo del tamal. En esta parte el diseño interviene a lo que se le denomina moldeo o formación del cuerpo del tamal, en el molde de Nylamid M (Figura 15 y 15) es una estructura en 70 Capítulo 5. Diseño Constructivo de Xoccotamalli forma de prisma rectangular que dentro de su estructura se realizará una especie de tubería o ducto donde los ingredientes se unirán formando un cuerpo por fuera de masa y en interior el relleno, con el fin obtener una especie de “churros” que será adecuado a la forma del tamal con la adecuación de un cortador. Figura 15. Estructura del Molde de Nylamid Figura 16.Molde de Nylamid para formación del tamal (Caudales) Conforme el ciclo dentro de los pistones neumáticos sucede, la masa y relleno al unirse dentro del molde el cuerpo que saldrá será una especie de una sola línea de cuerpo de tamal “churro”, por lo que montado sobre una banda transportadora que a una determina distancia se encontrara la línea o “churro” de tamal con un cortador en forma circular, el cual gracias a su divisiones hace que las divisiones sean exactas e iguales con un proceso continuo (en su estructura existirán dos cuchillas que de igual forma están a una determinada dimensión para el largo del tamal deseado), con el mismo movimiento que genera el motor sobre un rodillo con baleros correspondiente de la banda transportadora, se generará el movimiento que hará que el cortador gire con el rozamiento de la misma banda, generando poca fricción, y que la velocidad se regule directamente, en la figuras 17 y 18, se observa cómo se montan cada componente antes mencionados. 71 Capítulo 5. Diseño Constructivo de Xoccotamalli Figura 17. Estructura de cortador Figura 18. Colocación de cortador sobre la banda transportadora y motor. El proceso finaliza con el cuerpo de tamal cortado a través de la banda, para recolectarlo con la hoja de maíz, envolverla y meterla en la olla tamalera, como lo muestran las figuras19. Figura 19. Introducción de masa y recolección de tamales. 72 Capítulo 5. Diseño Constructivo de Xoccotamalli 5.1.7 Proceso de Construcción del Prototipo de Xoccotamalli En la manufactura de los cilindros para la masa y relleno, serán elaborados con tubo de riego de Acero Inoxidable 304. Se realizarán en el periodo escolar 15/1 en el taller de Energías Verdes Aplicadas (EVA), dentro de la ESIME, en este lugar se ensamblará y posteriormente se mandará unir con soldadura de Argón en un taller especial (Ver Anexo 11). De igual forma en el taller de EVA, se dará la forma de émbolo por medio de un molde de PVC al cual se le colara Resina Epoxi (se eligió el material por las propiedades que tiene Ver Anexo 12) en tubos de 3” y 4”, así mismo se le colocara previamente un tubo de PVC de .5 in de espesor, para colocarlo con la rosca exterior de vástago del pistón neumático donde se insertara el émbolo cuando este ese listo. Su resistencia nos permite utilizarlo con la fuerza que se necesita, así mismo como el émbolo está en contacto directo con la masa y el relleno la resina no afecta a su composición, sabor y consistencia. Las tolvas se realizarán en un taller especial (Lugar del Taller Ver Anexo 13) para darle la forma que se requiere, donde de nueva cuenta con la lámina de acero inoxidable o Lámina Galvanizada, en los planos se especifica las dimensiones. La estructura en PTR se realizará mediante una cortadora, hasta completar las piezas necesarias y su unión es por medio de soldadura de Argón, en el mismo taller para la unión de los cilindros de acero inoxidable. El molde de Nylamid se le dará las dimensiones asignadas para que mediante el procedimiento de barrenado que se realizara con el taladro banco y sus broquero, las brocas deben ser de 100 mm y 70 mm aproximadamente para lo que serán los canales de la masa y relleno del tamal y se obtenga el cuerpo del tamal, de igual forma se mandara aun taller especial para su manufactura (Ver Anexo 14). El cortador estará formado por solera de acero Inoxidable 304 las cuales se dimensionarán y cortarán a las medidas indicas con una cortadora, además tendrán 73 Capítulo 5. Diseño Constructivo de Xoccotamalli un filo obtenido por el proceso de esmerilado y estarán montadas con un anillo de acero Inoxidable previamente comprado. La unión de esta parte es por soldadura nuevamente de argón. Previamente se comprarán los accesorios como las chumaceras, la banda transportadora y el motor monofásico de ¼ Hp con caja de engranes, para su posterior ensamble y conexión en el Taller de EVA. Para el control de la banda transportadora se hará con un potenciómetro para variar la velocidad de salida de la banda llamado: Trasformador de voltaje con variador de voltaje. Para el ensamble de todas las partes como accesorios, estructuras de PTR, tolvas, cilindros, el molde de Nylamid y cortador que se realizara de nueva cuenta en el taller de EVA. Primero se colocarán los pistones neumáticos y cilindros neumáticos sujetadores para evitar vibraciones, todo esto colocado en la estructura de PTR. Posteriormente las tolvas, previamente soldadas en la estructura, después en los orificios de los cilindros se colocarán bujes de acero inoxidable unido al molde de Nylamid sujetado a la estructura de PTR con soleras y tornillos autoenroscables. En seguida se montará a la banda transportadora el control de velocidad en la estructura de PTR, se sujetará en ella, se colocará el cortador el cual estará unido a una flecha montada sobre una chumacera debido a que este cortador dentro un movimiento inducido por cadena hacia la banda. Cuando el ensamble de partes este completo, comenzaremos la prueba eléctrica en los controles eléctricos, que se arman en el mismo laboratorio, este circuito es básicamente el soldar los cables, unir los contactores con las bobinas del circuito, y en una caja que se conseguirá se colocaran los cables para la protección de circuito. La conexión será una corriente de 24 Volts DC, para que se alimente directamente de cualquier terminal eléctrica de uso doméstico o particular con la batería para la corriente necesaria, esto para alimentar el control de las electroválvulas, la conexión de los pistones y válvulas con el compresor la gran parte de las mangueras irán dentro de esta caja, con el control de la máquina, más adelante se hablará con más detalle del circuito de Electroneumático. 74 Capítulo 5. Diseño Constructivo de Xoccotamalli Las pruebas comenzaran libres de masa o relleno para el tamal, previniendo que, si existiese errores, se desmonte fácilmente y verificar de donde parte el mal funcionamiento. Como complemento de la viabilidad técnica y el sistema de control, se desea implementar un manual de operación (Ver Recomendaciones y Anexo 15), con el fin de que al final cualquier persona que desea adquirirla pueda entender su comportamiento de manera sencilla, así como las precauciones y recomendaciones de uso que la máquina llegase a presentar al finalizar su construcción. 5.2 Limpieza y sanitización Como ya lo vimos en el marco referencial, al ser una máquina que trabaja con productos para el consumo humano en alimentos, se debe tomar en cuenta ciertas normas de higiene y parámetros de limpieza. Dentro de los diversos componentes de Xoccotamalli los que están en contacto directo y más cíclico con las masa y relleno son los cilindros y el molde de Nylamid, por lo que se debe tomar en cuenta que, al cambiar de sabor de tamal, en lo que sería el cilindro del relleno requiere cierto tiempo se desmontará, parando la producción por un tiempo considerable. Se debe esperar a que los cilindros contengan la mínima cantidad de masa y relleno para hacer la pertinente limpieza. Bajo ese criterio se establece que la limpieza de ambos los cilindros, se realizará de manera interna y sin necesidad de desmontarlos, sin embargo, las tolvas serían los elementos desmontables, en la figura 20 describe los elementos de un dispositivo estará conectada a una llave paso común y su colocación, donde cada cilindro tendrá este dispositivo en la conexión de las tolvas. 75 Capítulo 5. Diseño Constructivo de Xoccotamalli Figura 20. Dispositivo de limpieza por cilindro Su procedimiento de colocación comienza cuando se interconecta la placa con rosca interna y se le coloca una unión con un niple con rosca lo que permitirá colocar una llave de paso manual, en el otro extremo de la válvula de paso se coloca otra unión de niple para manguera en donde se conectará la manguera que contendrá la salida de agua con jabón limpiador dentro del cilindro. Esto se puede realizar mientras los cilindros están en posición de retraso, para que distribuya el agua dentro de todo el cilindro, en la salida del molde se pondrá un tapón del mismo material (Nylamid), para que una vez llenado los cilindros de agua con la máquina en funcionamiento quite algún residuo dentro de los cilindros. Después de 5 min, se quitará el tapón permitiendo que el agua salga, la máquina sigue en funcionamiento, cuando el agua haya salido completamente, se dispone a quitar el dispositivo de la figura 21 para colocar nuevamente las tolvas (Lavadas de manera individual). Esperar aproximadamente 10 min a que el interior de los cilindros con los tornillos sin fin y el molde de Nylamid sequen, y comience de nuevo la carga de tamales del sabor deseado. 76 Capítulo 5. Diseño Constructivo de Xoccotamalli Figura 21. Colocación de dispositivo en los cilindros (Masa y Relleno) Cabe destacar que gracias a las propiedades del Acero Inoxidable evita que los productos en este caso de la masa y relleno, se peguen en las paredes, sin embargo, se recomienda una sanitización en cada cambio de sabor. Para el caso del molde, como son secciones unidas a presión y al ser de un material como el Nylamid Mecánico (Figura 22) y recomendado para el contacto con alimentos. Para proceder a limpiar, se quitará los seguros que sujetan ambas partes para que se mantengan a presión para después obtener la masa y relleno después del último lote de sabor de tamales dentro, de manera segura, limpia y pasar inmediatamente a su lavado después del término de la jornada de 4 horas. Figura 22. Unión de Molde Para su colocación original ya limpio de residuos se colocarán de nuevo los sujetadores a presión. 77 Capítulo 5. Diseño Constructivo de Xoccotamalli 5.3 Planos Constructivos de Xoccotamalli Ver Anexo 16, para los planos señalados en el Dibujo 1. 78 Capítulo 6. Diseño del Sistema Electroneumático de Xoccotamalli Capítulo 6. Diseño del Sistema Electroneumático de Xoccotamalli La tecnología que se necesita para el diseño y construcción del prototipo está al alcance de fácil adquisición en México. En primera instancia el diseño de la máquina se pretende hacer funcional con un sistema el electroneumático con un compresor de aire comprimido de 1 pistón de 1.5 HP de potencia con un voltaje nominal de 127 Volts de la marca Central Pneumatic (Para más información del compresor ver Anexo 17), que aunque el caudal que se necesite es mayor a su capacidad del compresor elegido (100 lt/min), nos ofrece lo indispensable para el perfecto funcionamiento para el sistema neumático y si se desea un posible ampliación al sistema de red neumática, no afecte el desempeño de Xoccotamalli. Dentro de la selección de los pistones neumáticos en base a cálculos se obtuvo pistones de carreras de 25 cm y 32 cm, con un diámetro de embolo de 32 mm, por lo que se eligieron pistones neumáticos de doble efecto por la fuerza que se le aplicará en este caso para la dosificación de la masa y relleno (Para más información de los pistones neumáticos ver Anexo18) Para la determinación de las válvulas, se tomó en cuenta el caudal necesario y la presión de trabajo que de igual forma se determinó mediante el cálculo. Como se trata de hacer un sistema de control automatizado del que más adelante describirá más ampliamente, se seleccionaron válvula 5 vías 2 posiciones pilotadas con muelle mecánico monoestables (Para más información de las válvulas 5/2 monoestables ver Anexo 19) Como todo sistema neumático, debe tomarse en cuenta una unidad de mantenimiento (Filtro, válvula de regulación y lubricador) para que el aire que pase por las tuberías, no contenga materiales que perjudiquen al sistema. Para su selección se tomó en cuenta de nuevo en el consumo de aire del sistema, la presión de trabajo y la conexión que se desea adquirir. (Para más información de la unidad de mantenimiento ver Anexo 20). 79 Capítulo 6. Diseño del Sistema Electroneumático de Xoccotamalli Por diseño o estructura del sistema neumático, en base a su aplicación, se usarán válvulas estranguladoras de caudal, que en este caso también se seleccionó por el consumo de aire del sistema y presión de trabajo que en sus hojas de datos nos ofrece el proveedor (Ver anexo 21). En el diagrama neumático general de la figura 23, se observará además del compresor y la unidad de mantenimiento que al igual que el compresor que se conectará a la manguera para conexiones del tipo G1/4. La conexión se seleccionó en base a las opciones del fabricante al buscar los pistones neumáticos, válvulas electroneumáticas y unidad de mantenimiento donde previamente se realizaron los cálculos del diseño de Xoccotamalli para obtener las capacidades y especificaciones del sistema neumático, además en la tabla 11 veremos la lista de componentes del sistema neumático. Figura 23. Sistema Neumático de Xoccotamalli - Diagrama de Fuerza Cantidad 1 1 2 2 2 4 5 Lista de Componentes Unidad de Mantenimiento Compresor de aire comprimido Mangueras Neumáticas Cilindro de doble efecto Válvula Electroneumática 5 vías 2 posiciones con pilotaje Monoestable con muelle NC Válvula de estrangulación de caudal Sensores de proximidad Conexión en “T” Tabla 11. Lista de componentes del diagrama de fuerza de Xoccotamalli 80 Capítulo 6. Diseño del Sistema Electroneumático de Xoccotamalli En el mercado se encuentran material neumático y electroneumático de marcas reconocidas como Bosch y Festo, en este caso utilizaremos cilindros neumáticos de la marca Festo, válvulas Electroneumática y estranguladoras de la marca Festo, así como sensores de proximidad de la marca Bosch (Ver Anexo 22) Como ya lo mencionamos antes el control de Xoccotamalli, será en base a un control automatizado, que con la ayuda de un relevador de control maestro podremos seleccionar tres diversas posibilidades de hacer funcionar la máquina: Manual, semiautomático y automático. En la figura 24 se aprecia la conexión para la función manual, donde podemos ver que cuenta con dos botones para cada pistón neumático, en donde si se desea podrán salir o entrar el pistón según se decida, por separado y sin un ciclo continuo. Figura 24. Diagrama de Control Manual Xoccotamalli 81 Capítulo 6. Diseño del Sistema Electroneumático de Xoccotamalli Para el modo semiautomático en la figura 25 se tendrá una configuración donde ambos pistones harán la tarea designada, pero sólo realizara el ciclo una vez, y se tiene que volver a apretar el botón para su repetición. Figura 25. Diagrama de Control Semiautomático de Xoccotamalli Para el modo automático, como se aprecia en la figura 26, se indica un botón B1, el cual al ser activado por el usuario iniciara el ciclo continúo (sin detenerse) del movimiento de los pistones neumáticos. Para desactivarlo basta con volver a presionar el botón B1 y el ciclo se detendrá hasta completar la función que desempeña hasta volver a la primera posición. 82 Capítulo 6. Diseño del Sistema Electroneumático de Xoccotamalli Figura 26. Diagrama de Control Automático de Xoccotamalli 83 Capítulo 6. Diseño del Sistema Electroneumático de Xoccotamalli En la tabla 12, se indica el control de los direccionamientos de salidas y entradas dentro del diagrama de control: Manual, semiautomático y automático DIRECCIONAMIENTO EN CONTROLADOR ELEMENTO Entradas Botón Manual B4 Relleno Botón Manual Masa B3 Botón B2 Semiautomático Botón Automático B1 Manual I.1.1 Semiautomático I.1.2 Automático I.1.3 Salidas X1 (14) Q.0.3 X2 (14) Q.0.4 Tabla 12. Tabla de direccionamiento de Entradas y Salidas. 84 Capítulo 7. Estudio de Viabilidad de Implementación Capítulo 7. Estudio de Viabilidad de implementación En una investigación previa (Anexo 23) los proveedores más competentes y sus precios son los reflejados en la tabla 13: 5.2 Análisis de costos por máquina Monto monetari o unidad (MXN) Monto monetario (MXN) 6 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 2 1 2 1 10 5 6 1 1 1 2 1 1 1 1 1 $620.00 $320.00 $320.00 $150.00 $780.00 $525.00 $486.00 $431.00 $128.00 $480.00 $360.00 $545.00 $1,560.00 $70.00 $45.60 $24.00 $150.00 $250.00 $2,500.00 $3,500.00 $89.00 $1500.00 $1635.00 $75.00 $35.00 $50.00 $52.00 $750.00 $3,720.00 $320.00 $320.00 $150.00 $780.00 $525.00 $486.00 $431.00 $128.00 $480.00 $360.00 $1048.00 $1,560.00 $140.00 $45.60 $240.00 $450.00 $1,500.00 $2,500.00 $3,500.00 $89.00 $1500.00 $1635.00 $75.00 $35.00 $50.00 $52.00 $750.00 2 1 1 1 $75.00 $100.00 $1,000.00 $1,000.00 $3,500.00 $1,550.00 $150.00 $100.00 $1,000.00 $1,000.00 $3,500.00 $1,550.00 Concepto Cantidad Viga Perfil PTR Acero Inoxidable 1.5”x 1.5” (6 m) Viga Perfil Angulo Acero Inoxidable 2”x1/16” (6 m) Viga Perfil Solera Acero Inoxidable 1.5”x1/16” (6 m) Cuchilla de Acero Inoxidable con Filo (30 cm) Ducto Acero Inoxidable 4 Ø”x 1 m Ducto Acero Inoxidable 3 Ø” x 1 m Transmisión céntrica Acero Inox. de 4"Øx 35cm Transmisión céntricaAcero Inox. de 3"Ø”x 35 cm Barra Solida con flecha de resina 3"-4”Øx 1m Tee 4"Ø” con 10” de longitud Acero Inoxidable Tee de 3"Ø con 10” de longitud Acero Inoxidable Redoncentrico 30 a 3-4” Ø Acero Inoxidable Tejo Nylamid 4” x 8” x 4” Buje de Acero inoxidable 3.5-1.5 cmØx 2” largo Cable calibre 12 Relevadores 24 Volts CD Contactores 3 entradas 24 Volts CD Chumaceras con Rodamientos de Acero Inoxidable Pistón Neumático Doble efecto Festo Carrera 25 cm Pistón Neumático Doble efecto Festo Carrera 32 cm Conectores neumáticos de 6 mm (Juego 8 pzs) Electroválvula neumática 5/2 monoestable / muelle Kit de Compresor Aire comprimido/Unidad Mant. Mangueras para conexión G1/4 Esparrago de 1” x 1 m cuerda fina Tuercas de 1” (Caja 20) Tornillos autoenroscable 1” in (Caja 20) Banda Transportadora Antiderrapante 1 m con sistema de control (Motor) arranque y paro Rodillos Banda Transportadora 1 3/8” x 9 “ Caja botonera de control principal Papelería Transportación Soldador/Tornero Ensamblador ESTIMACION TOTAL $30,000.00 Tabla 13. Costos de Xoccotamalli (Por Máquina) 85 Capítulo 7. Estudio de Viabilidad de Implementación 5.3 Precios de venta y costos del Equipo de Producción Previniendo y ya decidiendo vender el proyecto para nuevas empresas de tamales incluso locales informales, se debe tomar en cuenta el número de personas que se consideran para este proceso material y ganancias el precio por máquina serie de: $74,000 x Máquina Desglosando la división del dinero vemos que en la tabla 14: GASTOS COTIZACIÓN ($) Material 30,000 Personal 27,500 Renta Local (Manufactura) 2,000 Equipo, Luz, Agua. 1,000 Otros imprevistos o reinversión 14,000 TOTAL 74,000 Tabla 14. Cotización de Gastos de inversión Dentro del personal se designan los cargos y responsabilidades, así que los sueldos se repartirán de la siguiente manera, en la tabla 15: Puesto No. De Personas Diseñador 2 Sueldo neto ($) x Persona 5,500 Tornero 1 3,500 Soldador 1 3,500 Ensamblador 1 3,500 Gerente y Vendedor 1 6,000 $27,500 Tabla 15. Sueldo por trabajador 86 Capítulo 7. Estudio de Viabilidad de Implementación Amortización Si la máquina se desea vender a $74,000.00 y se propone el tiempo para pagarla sea de 3 y 6 meses con tasa de interés de 3.65 % anual, el monto de pagos que se deben dar, se establece: 𝑃= 74,000 1+(1+ 0.0365 −6 ) 12 = $ 12,464.96 𝑫𝒖𝒓𝒂𝒏𝒕𝒆 𝟔 𝒎𝒆𝒔𝒆𝒔 0.0365 𝑃= 74,000 1+(1+ 0.0365 −3 ) 12 = $ 24,816.84 𝑫𝒖𝒓𝒂𝒏𝒕𝒆 𝟑 𝒎𝒆𝒔𝒆𝒔 0.0365 Depreciación La máquina tiene una vida útil de 20 años, siendo ambos tornillos sin fin en condiciones extremas de trabajo los elementos que se fracturen o presente fallas por lo que se recomienda remplazarlos totalmente, de no ser así la máquina queda inhabilitada totalmente. La vida útil se designó por el tipo de material Acero Inoxidable 304, quien en sus catálogos y reseñas recomiendan este lapso de vida, en caso donde el mantenimiento es casi nulo y no se siguieron las recomendaciones de limpieza y sanitización. Las horas de trabajo por año son de1,460 (4 horas diarias). 𝐷= 74,000 − 1,460 = 616.66 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 175,200 Se tomará como estrategia adquirir la patente de la máquina, dentro de los estándares requeridos. Con todo lo anterior observamos que se espera la trascendencia de la máquina de manera informal, sin embargo, a un tiempo estipulado la máquina se saldrá a vender con la lista de competidores actuales. 87 Capítulo 7. Estudio de Viabilidad de Implementación Si las empresas especializadas en la venta de tamales no se percatan del nuevo avance tecnológico, el paso a seguir es subir anuncios en internet, sección amarilla, entre otros medios de venta de máquina para productos alimenticios. Posteriormente se opta a poner un negocio propio de la venta de tamales, de esta manera se atrae la inquietud de la competencia, ahorrando así la publicidad de carteles o anuncios en radio, televisión. Así significativamente el negocio irá teniendo sus mejoras tanto para nosotros los productores de estas máquinas como las empresas y microempresas que deseen comprar a Xoccotamalli. 88 Capítulo 7. Estudio de Viabilidad de Implementación 5.4 Estudio de viabilidad Económica Financiera Para poder lograr cumplir con el objetivo general de este proyecto que es el de diseñar y construir una máquina dosificadora eléctrica para la producción de tamales en hoja de maíz, en donde se llegue a reducir el tiempo de preparación como convencionalmente se hace y llegar a reducir el costo de producción y llegar a formar un negocio propio en donde se dé un servicio que le agrade a la gente y a precio accesible, además de lograr un objetivo indirecto el cual es mostrar a los clientes que los productos industrializados o en serie pueden ser una opción para alimentar y reafirmar tradiciones culinarias. Por lo cual en la viabilidad económica financiera se hace un ordenamiento de la información recopilada que se mostró en los puntos anteriores en donde se observa una inversión en la maquinaria o estimación del costo es de aproximadamente $30 mil pesos, llegándola a poder vender en $74 mil pesos, dejando un capital considerable para poder reinvertir en la creación de otras máquinas. Y es que además en el capital que se obtiene como ganancia va deduciendo el costo de la patente que se tramitará una vez realizado el primer prototipo y que además tendrán que realizarse modificaciones que surgirán en función de cómo se vaya construyendo, es por lo cual se estima el costo aproximado de $30 mil pesos y llegar a solventar esos imprevistos. Para la determinación del tiempo de entrega de la máquina se hará en función de las herramientas con las que se cuente, el personal de trabajo y status de los materiales, y es que los materiales y componentes a pesar que se encuentran dentro del mercado nacional, su tiempo de entrega pueden llegar a variar en donde se decida adquirirlos, o pueden llegar a presentarse modificaciones en los componentes que tengan que modificar partes de la máquina, pero el tiempo de entrega no variaría mucho debido a que la ubicación del mercado donde se comercializara es la Ciudad de México. 89 Capítulo 7. Estudio de Viabilidad de Implementación Valor Presente Neto. Con lo antes mencionado, dentro del marco de inversión inicial, patentes, ingresos del local y pagos a empleados, se deben considerar flujos de efectivo que serán necesarios dar para la máxima culminación del proyecto, en la Tabla 16. Flujos de efectivo neto esperado, después de impuestos CETES = 3.65% anual Periodo (Mes) Flujos de efectivo Ingresos Acumulados 0 Inversión inicial $ 30,000.00 1 Patente $ 8,320.59 $ 8,320.59 2 Aceptación Patente $ 3, 377.78 $ 11,698.37 3 Ingresos de local $8,000.00 $19,698.37 4 Pagos empleados $24,000.00 $43,698.37 TOTAL $70,320.59 Tabla 16. Flujo de efectivo neto 8,320.59 𝑉𝑃𝑁 = −30,000 + (1+. 0365 1 12 ) + 3,377.78 (1+. 0365 2 12 ) + 24,000 (1+. 0365 3 12 + ) 24,000 (1+. 0365 4 12 ) = $13,290.33 Por lo tanto, el proyecto si es rentable, ya que según la condición de Valor presente Neto cuando VPN > 0, el proyecto es aceptable Tiempo de recuperación 𝑇𝑅 = 2 + 30,000 − 11,698.37 = 4.2877𝑚𝑒𝑠𝑒𝑠 8,000.00 Por lo que el tiempo de recuperación de costo total del proyecto en tres años se recuperará en el 4to. meses + 8 días. 90 Capítulo 7. Estudio de Viabilidad de Implementación Tasa de interna de retorno 30,000 = 8,320.59 3,377.78 24,000 24,000 + + + 1 2 3 (1+. 𝑇𝐼𝑅) (1 + 𝑇𝐼𝑅) (1 + 𝑇𝐼𝑅) (1 + 𝑇𝐼𝑅)4 Interpolando con tasa de interés del 12.5% y 12.2% mensuales se obtiene: ∴ 𝑇𝐼𝑅 = 12.617 % 𝑚𝑒𝑛𝑠𝑢𝑎𝑙 Reparaciones y mantenimiento Por 100 horas de servicio se realiza un estudio sobre la cantidad de dinero requería la máquina de ingreso para su mantenimiento y reparaciones: 𝑅𝑦𝑀 = 74,000.00 ∗ 0.012 = $ 7.4 100 𝑅𝑦𝑀 = 7.4 = $ 0.074 𝑝𝑜𝑟 ℎ𝑜𝑟𝑎 100 Análisis Costo Beneficio Tomando en cuenta que la máquina dentro uno de sus objetivos específicos es lograr emprender un negocio propio, a través de los ingresos que Xoccotamalli genere tenemos que en la tabla 17 y 18, en donde cada mes, ya con el funcionamiento y la producción de diversas cantidades de tamales que irán de 500 a 1200 tamales por hora dentro de esos 4 meses al precio de $7.50 por tamal, se esperan tener esas cantidades de dinero, así mismo los costos de masa, ingredientes de relleno, pagos del local y trabajadores al mes, entre otras variables se estimaron las cantidades de flujos de efectivo. Mes 0 Beneficio s Costos $30,000.00 Flujo neto -$30,000.00 Mes 1 Mes 2 Mes 3 Mes 4 $450,000.00 $276,000.00 $1,080,000.00 $614,000.00 $1,080,000.00 $729,000.00 $720,000.00 $526,000.00 $174,000.00 $466,000.00 $351,000.00 $194,000.00 Tabla 17. Desglose de ingresos y egresos de Xoccotamalli 91 Capítulo 7. Estudio de Viabilidad de Implementación Resultados VPB VPC R B/C $ 3,033,118.38 $ 1,978,195.23 1.53 Tabla 18. Relación Beneficio Costo Aunque no se tiene un dato real de los beneficios y costos que se requerirán, al poner en marcha la máquina se puede hacer una estimación de que el proyecto tiene una relación de beneficio-costo favorable. Ahora bien, se quiere obtener de las ganancias de la máquina al venderla que, según los datos obtenidos en la viabilidad comercial de amortización, se tienen el beneficio costo en la tabla 19 y tabla 20, con los flujos de efecto y donde anteriormente como se mencionó da un lapso de tiempo de pago de 3 meses. MES 0 Beneficios Costos Flujo neto $30,000.00 -$30,000.00 MES 1 MES 2 MES 3 $24,814.84 $8,320.59 $16,494.25 $24,814.84 $3,377.78 $21,437.06 $24,814.84 $8,000.00 $16,814.84 Tabla 19. Desglose de flujos de efectivo y pagos a 3 meses VPB VPC R B/C 69,323.45 48,355.92 1.43 Tabla 20. Relación Beneficio-Costo Ahora a pagos de 6 meses, se tiene los mismos flujos de efectivos, pero el tiempo de pago es diferente, como se observa en la tabla 21 y posteriormente su relación de beneficio costo en la tabla 22. MES 0 Beneficios Costos Flujo neto $30,000.00 -$30,000.00 MES 1 MES 2 MES 3 MES 4 MES 5 MES 6 $12,464.96 $12,464.96 $12,464.96 $12,464.96 $12,464.96 $12,464.96 $8,320.59 $3,377.78 $8,000.00 $4,144.37 $9,087.18 $4,464.96 $12,464.96 $12,464.96 $12,464.96 Tabla 21. Desglose de flujos de efectivo y pagos a 6 meses 92 Capítulo 7. Estudio de Viabilidad de Implementación VPB VPC R B/C Resultados 66,094.18 48,355.92 1.37 Tabla 22. Relación Beneficio-Costo Concluimos que se tiene un mejor beneficio cuando los pagos por la máquina son en tres meses, pero ambas formas de pago tienen buen índice de Beneficio-Costo. 93 Conclusiones Conclusiones Los materiales empleados fueron de menor costo aun así son lo suficientemente aptos para poder demostrar el comportamiento de la maquinaria, que es lo planteado en los cálculos y la simulación por software, y que además esto prototipo está compuesto también por un sistema de control el cual se destaca por el control electroneumático planteado para el funcionamiento dentro de las tres modalidades: Manual, Semiautomático y Automático, logrando el ahorro en tiempo y fuerza en la dosificación, ya que la presión máxima de 6 bares es la necesaria para poder mover las cantidad de kilogramos dentro de los cilindros, tanto de la masa como el del relleno, de esta manera se demuestra la efectividad del sistema de control, ya que aunque sea una dosificación continua el sistema neumático no presenta dificultad al desplazar el recorrido de los pistones empujando a la masa y relleno, además el tiempo es aproximando de 5 segundos en completar un ciclo (ida y vuelta), provocando la salida de 4.5 tamales aproximadamente (prueba sin pasar por el cortador), así mismo, Xoccotamalli es accesible a realizar tamales en grandes cantidades o dependiendo del periodo de venta de alta o baja demanda. Algo que sucedió al realizar la pruebas con los aditamentos comestibles, fue que al emplear cilindros de PVC y no de acero inoxidable grado alimenticio, se presentó una resistencia extra y fricción no considerada en los cálculos por lo que existía una merma mayor por la cantidad de masa y relleno que se quedaba dentro de las paredes tantos de los cilindros como en el molde de la formación del cuerpo del tamal, disminuyendo la velocidad de fluido calculada y la consistencia afectada directamente a la salida. Es por ello que se hace referencia de que el prototipo físico que se construyó mediante un presupuesto mucho menor al mencionado, no suele ser el idóneo para el uso comercial o venta, pero lo suficiente para demostrar el funcionamiento correcto que se planteó en el diseño. Con referencia al cortador, se debe considerar un rediseño de las cuchillas ya no son lo suficientemente delgadas y buscar un material con poca adherencia para que el corte sea más limpio y se desplaza mas factiblemente por la banda 94 Conclusiones transportadora, ya que la cuchilla ejercía cierta fuerza de empuje al tamal, afectado un poco la forma del tamal que se quiere a la salida. Con todo lo anterior se puede comprender que los materiales que son mencionados en la Normas Mexicanas sobre la fabricación y comercialización de materiales son esenciales para cualquier máquina que se emplea para alimentos de consumo humano, ya que además de asegurar la calidad de un producto evita la perdida de materia prima del producto que se desea fabricar, hablando en este caso de tamales y del prototipo es vital el uso de acero inoxidable grado alimenticio para conservar la consistencia y forma de un tamal tradicional. Se debe destacar que se logró que dentro de la lista de proveedores para la fabricación con componentes y elementos se encuentran en el mercado nacional, exportar repuestos del extramente, teniendo así una rentabilidad en el mantenimiento y un diseño capaz ser adaptable a cambios en la producción. A demás que al hacer una inversión para los negocios o puestos ambulantes y semifijos, para su construcción con todos los materiales mencionados en la lista de componentes se logra hacer eficiente el proceso de la producción de tamales mediante su automatización para la empresa pequeña y familiar y que esta sea con menos esfuerzo físico, ahorro de energía, reducción de tiempo, fácil mantenimiento y refracciones nacionales de bajo costo y con menos desperdicio en la materia prima. 95 Recomendaciones Recomendaciones Como forma práctica de dar recomendaciones sobre el uso, limpieza y funcionamiento de Xoccotamalli, se engloba en el siguiente manual de Operaciones. MANUAL DE OPERACIÓN NOMBRE DEL “XOCCOTAMALLI”: Dosificadora Electroneumática para la PRODUCTO producción de tamales en Hoja de Maíz. IMAGEN 96 Recomendaciones CARACTERÍSTICAS GENERALES Xoccotamalli consta de 3 estructuras metálicas que dividen a los diferentes procesos que realiza: 1. Estructura para pistones Neumáticos y Sistema de Control 2. Estructura de cilindros Masa-Relleno y Molde 3. Estructura de banda transportadora y Cortador En cada Estructura requiere un uso diferente que se describirá en los siguientes recuadros, así como las precauciones más frecuentes, solución de problemas e indicaciones especiales. 1. Estructura para pistones Neumáticos y Sistema de control Uso General Previamente se debe conectar el compresor de uso (Ya incluido), y verificar que la presión sea igual a 6 bares. *La conexión del compresor inicial para comenzar a operar viene incluida en el coste del Producto Xoccotamalli. Para el encendido de la máquina se dividen en una serie de botones dependiendo el modo de operación, en primera instancia se encuentra: 1 2 3 Sistema Automático Sistema Semiautomático Sistema Manual Rojo: Encendido Azul: Apagado Sector: 1) Manual 2) Semiautomático 3) Automático Sistema Manual a. Botón 1 (Violeta): Accionamiento manual de cilindro de Masa 97 Recomendaciones b. Botón 2 (Rosa): Accionamiento manual de cilindro de Relleno c. Botón 3 (Amarillo): Accionamiento manual regreso de ambos cilindros Sistema Semiautomático d. Botón 4 (Naranja): Accionamiento semiautomático de cilindro masa y relleno e. Botón 5 (Verde): Accionamiento semiautomático regreso ambos cilindros Sistema Automático (Selector) Precauciones y solución de problemas generales. i. En caso de presionar al mismo tiempo los botones de Encendido y Apagado, el sistema no realizara ninguna acción, es por esto que se debe quitar el enchufe directo a la corriente eléctrica para restablecer el sistema. ii. No obstruir la salida de los pistones neumáticos con algún objeto u obstáculo. iii. No se debe conectar el sistema a una corriente mayor de 24 Volts, es necesario tener la alimentación correcta, por lo que en caso de fallar la fuente alimentación, cambiarla por una igual. iv. En caso de escuchar fuga de aire, revisar que las conexiones neumáticas en las válvulas estén correctamente insertadas, revisar que las mangueras no tengan orificios o fugas, así como no se encuentren dobladas. v. Verificar que la unidad de mantenimiento se encuentre en buen estado y la válvula reguladora de presión se encuentre abierta. vi. En caso de daño mayor, llamar al fabricante para brindarle un asesoramiento personalizado. Tel. 04455 4825 0823 y mail: may_230192@hotmail.com. 2. Estructura de cilindros Masa-Relleno y moldes Uso General Con la preparación de la masa y relleno previamente en recipientes por separado (Receta a su elección respectivamente, tomando en cuenta que debe ser Harina de Maíz o Trigo, además el relleno no debe tener una consistencia con pedazos de carne, fruta o ingredientes muy grandes, ya que podría obstruir el paso del cilindro de Relleno por su canal de salida), se deberán verter en las respectivas tolvas de los cilindros de masa y rellano, el sistema electroneumático, encenderá conforme al sistema de control y proceso seleccionado, posteriormente en el molde se realizara la unión de masa y relleno, hasta la salida del molde con el producto final: Tamal. Posteriormente se debe colocar manualmente el tamal en las Hojas de Maíz para su cocción. 98 Recomendaciones Precauciones y solución de problemas generales: 1. En caso de obstrucción de materia prima dentro de la máquina es necesaria desernergizar todo el sistema, así mismo un operario deberá verificar si los pedazos de alimento ingresados sean demasiados grandes, el tamaño recomendado para el relleno debe ser menos a 1.5 cm de espesor. 2. El molde no debe descentrarse o moverse cuando la máquina se encuentre encendida. En caso de Limpieza se desmontará con cuidado y colocarlo en su posición original. 3. No se debe dejar residuos de masa o relleno dentro de la máquina al final de la jornada u horas de operación. Es preferible lavar las tolvas, cilindros y molde al finalizar el día para mayo durabilidad y sanidad del producto final, y así evitar que afecte el sabor y desperfectos en la calidad del tamal. 4. No se debe recargar o ejercer alguna obstrucción dentro de los cilindros o moldes, ya que podría dañar a los componentes. 5. En caso de daño mayor, llamar al fabricante para brindarle un asesoramiento personalizado. Tel. 04455 4825 0823 y mail: may_230192@hotmail.com. 3. Estructura de banda transportadora y Cortador Uso General: Al conectar a la toma corrientes del motor de la banda transportadora, está junto con el cortador comenzara a girar, así mismo conforme va avanzando la banda cortara los tamales a una medida igual y simultánea. Para apagarla basta con desconectar la banda de la toma corriente. Precauciones y solución de problemas generales: 1. Por ninguna razón se debe tocar el cortador cuando se encuentre en funcionamiento 2. La banda no se debe colocar un peso mayo de 1 kilo o detenerla con algún objeto. 3. Si la estructura 1 se encuentra activada, algún operario debe estar revisando la banda transportadora para revisar el producto. 4. Para su apagado es necesario que la dosificación hay terminado. 5. En caso de daño mayor, llamar al fabricante para brindarle un asesoramiento personalizado. Tel. 04455 4825 0823 y mail: may_230192@hotmail.com. LIMPIEZA DEL PRODUCTO En la estructura de cilindros de masa y relleno, se requería tomar en cuenta los siguientes pasos para su limpieza: 99 Recomendaciones Paso 1. Al cambiar de sabor de tamal, en lo que sería el cilindro del relleno se requiere desmontar, por lo que el sistema de control debe estar completamente apagado. Paso 2. Se debe esperar a que los cilindros contengan la mínima cantidad de masa y relleno para hacer la pertinente limpieza. Ambos cilindros se realizarán de manera interna y sin necesidad de desmontarlos, sin embargo, las tolvas serían los elementos desmontables. Paso 3. El sistema para la limpieza en general consta de varios elementos (incluidos en la maquina). El dispositivo está conectado a una llave paso común y su colocación, donde cada cilindro tendrá este dispositivo en la conexión de las tolvas. Paso 4. Se interconecta la placa con rosca interna y se le coloca una unión con un niple con rosca lo que permitirá colocar una llave de paso manual, en el otro extremo de la válvula de paso se coloca otra unión de niple para manguera en donde se conectará la manguera que contendrá la salida de agua con jabón limpiador dentro del cilindro. Paso 5. El agua dentro de todo el cilindro, en la salida del molde se pondrá un tapón del mismo material (Nylamid), para que una vez llenado los cilindros de agua con la máquina en funcionamiento quite algún residuo dentro de los cilindros. Paso 6. Después de 5 min, se quitará el tapón permitiendo que el agua salga, la máquina sigue en funcionamiento, cuando el agua haya salido completamente, se dispone a quitar el dispositivo de limpieza, para colocar nuevamente las tolvas (Lavadas de manera individual). Paso 7. Esperar aproximadamente 10 min a que el interior de los cilindros con los tornillos sin fin y el molde de Nylamid sequen, y comience de nuevo la carga de tamales del sabor deseado. Para el caso del molde: Paso 8: Para proceder a limpiar, se quitará los seguros que sujetan ambas partes para que se mantengan a presión para después obtener la masa y relleno después del último lote de sabor 100 Recomendaciones de tamales dentro, de manera segura, limpia y pasar inmediatamente a su lavado después del término de la jornada de 4 horas. Para su colocación original ya limpio de residuos se colocarán de nuevo los sujetadores a presión. FACTORES DE RIESGO Deterioro general por falta de mantenimiento preventivo y predictivo. Corto circuito debido a una manipulación de la instrumentación de control eléctrico. Realización de actos de vandalismo contra el prototipo. 101 Bibliografía Bibliografía LIBROS Richard G. Budynas, J. K. (2008). Diseño en ingeniería mécanica de Shigley(Octava ed.). México: Mc Graw Hill. DOCUMENTOS ELECTRÓNICOS Allende, S. (1928). Patente nº 1,661,916. Disponible en: http://www.google.com/patents/US1661916, EUA. (2013, Septiembre). Corporation, N. (2009 de 11 de 18). Catálogo Chumaceras. Disponible en: http://www.scribd.com/doc/103343040/58232379-Catalogo-de-Chumaceras-NtnEspañol, América.(2013, Noviembre) C.V, M. S. (2010 de 06 de 10). Nylamid M-Mecánico-Color Natural. Disponible en: http://www.midsa.com.mx/pdf/NYLAMID-M.pdf, Monterey, N.L, México. (2013, Septiembre). Desconocido. (2012 de 12 de 02). SPOCKET DE CADENA, CATARINAS. Disponible en: http://www.martinsprocket.com/docs/default-source/catalog-sprockets/sprockets- martin-para-cadena-de-rodillos-(standard-roller-chain-sprockets).pdf?sfvrsn=8 (2013, Noviembre) FAG, R. (2001 de 06 de 06). Rodamientos de bolas, rodillos, soportes, accesorios. Catálogo WL41 520/3 SB. Disponible en:http://www.baleromex.com/catalogos/C FAG.pdf. (2013, Octubre) 102 Bibliografía Futuro, D. M. (s.f.). ACERO INOXIDABLES PLANS. D.F, Disponible en: http://www.indura.com.mx/_file/file_1774_manualdeacerosinoxidables%20indura.p df , Iztapalapa, Mexico.(2013, Septimbre). LBO, G. (2012 de 03 de 09). Características del Acero Inoxidable. Disponible en: http://www.grupolbo.com/acero.pdf (2013, Septiembre) Roberto Ortega Orozco (2001). Proyecto para instalar una microempresa derivados del maíz (tamales). Disponible en: http://www.economia.unam.mx/secss/docs/tesisfe/OrtegaOR/tesis.pdf. (2013, Septiembre). Tesis de título en licenciatura en economía. UNAM. Facultad de economía, México. ROCHIN. (s.f.). La solución Global en Post-Cosechas.Disponible en: http://www.industriasrochin.com/index.php/cadena-de-rodillos (2013, Septiembre). SITIOS WEB La tamalera: Tamale Machine (2014) Disponible en: http://latamalera.com/?page_id=8. (2013, Septiembre) Manufacturas C&D Industrales (2001) Disponible http://www.manufacturasindustriales.com.mx/maquina_para_tamales_manual.html en: (2013, Septiembre) Tío Carlos Tamales King @ Tamalemakers (2011). Disponible en:http://www.tamaleking.com/page4.html (2014, Febrero) 103 Anexos Anexos Anexo 1 “Tamales de mayor preferencia en la Zona Metropolitana” En un muestreo a 3,800 personas de diferentes localidades de la zona metropolitana*y de diversas edades, los resultados de preferencia, dentro de hoja de maíz y hoja de plátano, se presentan los siguientes datos: ¿Qué tipo de tamal prefiere: Tamales en Hoja de maíz o Tamales en Hoja de Plátano? Preferencia de Tamales Hojas de Plátano Hojas de Maíz Total Personas encuestadas 1,800 2,000 3,800 Anexo 2 “Preferencia de tamales en la Ciudad de México” En un sondeo a 3,832 personas de diversas localidades de la Ciudad de México* y de diversas edades, se obtuvieron los siguientes datos: ¿Qué sabor de tamal es tu preferido (Tamales en Hoja de Maíz)? Tipo de Tamal Personas Encuestadas Verde Rojo 983 452 Mole 542 Dulce 875 Rajas 578 Otros 352 Ninguno 50 Total 3,832 *Nota. Dentro de las periferias de las delegaciones Álvaro Obregón, Coyoacán, Magdalena Contreras, Gustavo A. Madero, Miguel Hidalgo, principalmente. De manera personal los sondeos fueron realizados de manera física y vía internet en las redes sociales de conocidos, que si bien las delegaciones de conocidos son fáciles de detectar, los sondeos físicos de las personas entrevistadas designaron el lugar donde se realizaron, por lo que no se tiene un dato exacto del número de personas por delegación, ya que no entraba dentro de la estructura de la pregunta. 104 Anexos Anexo 3 “Cantidad promedio de tamales que se ofrece al Consumidor en el DF. (Por día) En un sondeo a diferentes vendedores de la ciudad de México* en venta de tamales, los resultados por vendedor son los siguientes: ¿Cantidad de tamales tradicionales (Hoja de Maíz) que vende al día normalmente en Promedio por vendedor? Tipo de Vendedor Ambulantes Semifijo Establecimiento s s Fábrica 350 150 120 80 450 200 100 300 150 400 100 60 100 250 100 300 450 350 400 300 100 450 350 200 200 600 100 250 450 400 120 400 700 500 750 800 1,000 800 7,000 10,000 Subtotal 3,210 5,120 4,550 17,000 Promedio 188.824 301.176 758.333 8,500 Redondeo 189 301 758 8,500 Total 29880 *Nota. En las delegaciones Álvaro Obregón, Coyoacán, Gustavo A. Madero, Miguel Hidalgo, principalmente. No se tiene el número de comerciantes por delegación, ya que no entraba dentro de la estructura de la pregunta. 105 Anexos Anexo 4 “Propiedades y clasificación de tipos de Nylamid” Extracto de copia fiel de página Web 106 Anexos Anexo 5 “Progreso del Plan de Trabajo” 107 Anexos Anexo 6 “Evolución de diseño del Prototipo” Diseño 1. Realizar una máquina eléctrica que sea parte de un proceso continuo con interrupción para cambio de relleno, para que produzca tamales de diferentes sabores en serie, con un mínimo esfuerzo humano, y que además de ella se cree una futura micro empresa, en la venta de tamales contratando gente que en conjunto con la máquina mejoren el desempeño de las líneas de producción. Funcionamiento Con ayuda de pistones, que tendrán un desplazamiento horizontal, se suministrada la masa y el relleno que se encuentra dentro de los pistones, debido al movimiento de un motor monofásico, el cual proporcionara energía a una flecha unida por un buje desde el rotor del motor, llegando a dar movimientos a dos tornillos sin fin que recargaran y descargaran masa y el relleno dentro de los pistones, como se aprecia en la figura 26. Colocar en unas tolvas de diferente tamaño una cierta cantidad de masa para tamal, con el posterior proceso de amasado y en la otra el relleno característico del tamal el cual es una salsa sazonada mezclada con trozos pequeños de carne de res o pollo, masa con dulce, entre los característicos tamales verdes y rojos. En salida de la masa y el relleno de los pistones, pasaran a un molde Nylamind, en donde se adhiere la masa con el relleno. Y la misma presión hace que salga el tamal en forma de cilindro sin fin. Figura 26. Primer Diseño de Xoccotamalli (Biela-Manivela) 108 Anexos Para cortar la medida del tamal requerido mediante una ruleta con cortadores interconectados colocada encima de una banda la cual se moverá en base a una cadena y una catarina que estará en tracción con una cadena y una Catarina motriz unida al motor, vista en la figura 27. Figura 27. Cortador de cuerpo de tamal. Una de las limitantes del primero diseño era, el tiempo muerto que genera el mecanismo biela manivela, ya que la producción no sería consecutiva, sino el tiempo que regresaba el mecanismo, no se había considerado, por lo que el tiempo que se pensaba ahorrar, estaba siendo perdido, para visualizar mejor este fenómeno se observará en la figura 28 y 29. Figura 28. Mecanismo Biela-Manivela, en los cilindros Figura 29. Vista lateral del mecanismo Al final decidimos mejorar el diseño, haciendo un diseño más óptimo y más estable en control de velocidad. 109 Anexos Diseño 2 El diseño es más completo, con mejoras en el interior del diseño con tornillos sin fin y la transmisión a través de engranes. Funcionamiento Se emplea una transmisión de tres engranes, el cual el engrane motriz está en medio, y a sus lados estén los engranes inducidos, de tal manera que el rango de velocidades debe estar entre 50 y 55 rpm, debe cumplir con un mínimo de espacio disponible en el sistema, como un requisito los ejes deben ser paralelos. El motor se va acoplar al eje motriz del piñón gira a 400rpm en sentido positivo con una potencia de 1hp. Los engranes deben ser con un Φ=20°, el ancho de la cara es de 1.75in, altura completa y sin coronar, y que por diseño los engranes van dispuestos en Housing cerrado, montados en ejes con rodamientos inmediatamente adyacentes y que además el grado de calidad es igual a 7, y que la eficiencia en la transmisión sea de 99% y que además se garantice un horizonte de vida de 10 años de trabajo durante 5 hr diarias. La transmisión que nos debe permitir cumplir con los requisitos que deseamos para la máquina de tamales. El número de dientes para los engranes, tanto motriz como el inducido son: 𝑵𝒑 = 𝟐𝟑𝒅𝒊𝒆𝒏𝒕𝒆𝒔 𝑵𝒈 = 𝟔𝟓𝒅𝒊𝒆𝒏𝒕𝒆𝒔 Como vemos los tornillos en diseño son semejantes, vemos más claramente el diseño en la figura 30. 110 Anexos Figura 30. Diseño 2. Interior de los cilindros con tornillo sin fin. La potencia se transmite mediante los engranes (Ver figura 31), donde nuestro arreglo de tren de engranes lo usaremos con reductor de velocidad, así mismo los tornillos sin fin comienzan con la misma velocidad, y la misma potencia, la masa que va introduciendo a las tolvas en donde una es para la masa o cuerpo y la segunda tolva el relleno. Figura 31. Transmisión de engranes Los cilindros que vemos no son de las mismas dimensiones, ya que el relleno dentro del tamal completo está en menor proporción. Todo lo menciona se mantiene un eje gracias las chumaceras mostradas y a los baleros que hacen que los ejes de ambos tornillos sin fin no se descentren y la estructura no haga movimientos vibratorios o de movimientos bruscos durante la inyección del procesos, como en la figura 32. 111 Anexos Figura 32. Diseño del Tornillo sin fin Posteriormente se repite el proceso del primero diseño a través de un molde, el cuerpo de la masa y relleno se unen para formar el cuerpo del tal y mediante una banda la tira de los cuerpos vaya desplazándose por la banda transportadora hasta encontrarse con el cortador y los dimensione a la longitud deseada y estándar. Para su posterior envoltura en las hojas de maíz, y su cocción en las ollas tamaleras. Las consecuencias de este diseño son las dimensiones y la fabricación de los engranes que son demasiados grandes, ocupan grandes dimensiones y no se puede variar la velocidad de producción, ya que la función de los engranes es como un motor reductor. Diseño 3. Funcionamiento Inicio del Proceso. El proceso inicia con el encendido del motor con el sistema básico de arranque paro, donde se transmite la potencia esta vez con un arreglo de bandas, que dependiendo de la tensión la graduación de velocidad de producción se es posible variar para la cantidad de tamales que se desea obtener, el diseño se plantea en la figura 33. 112 Anexos Figura 33. Diseño de la transmisión de la banda de motor. Con la transmisión de la banda, los tornillos sin fin comienzan con la misma velocidad, y la misma potencia, así mismo la masa que va introduciendo a las tolvas en donde una es para la masa o cuerpo y la segunda tolva el relleno, en la figura 34 y 35 se observan los tornillos para el relleno y masa respectivamente. Si se es requerido reducir la velocidad la se modifica la transmisión de banda. Figura 34. Tornillo sin fin con soporte Figura 35. Tornillo sin fin con soporte intermedio para el relleno intermedio para la masa. Los cilindros no son de las mismas dimensiones (Figura 36 - Figura 37), ya que el relleno dentro del tamal completo está en menor proporción. Todo lo que se menciona se mantiene a un eje que gracias a las chumaceras y a los baleros hacen que los ejes de ambos tornillos sin fin no se descentren y la 113 Anexos estructura no haga movimientos vibratorios o de movimientos bruscos durante la inyección del proceso. Figura 36. Cilindro del relleno Figura 37. Cilindro de la masa La estructura exterior es de PTR estructural que es la que soportará la mayor parte de toda la máquina, ya que evitará la malformación en un futuro y soporta los pesos del motor y los accesorios en la parte de inyección. Formación del cuerpo del tamal. En esta parte el diseño interviene a lo que se le denomina moldeo o formación del cuerpo del tamal, en el molde de Nylamid (Figura 38), que es una especie de tubería o ducto done los ingredientes se mezclan formando un cuerpo por fuera de masa y con el relleno del tamal ya en la parte interior. Figura 38. Molde de Nylamid para formación del tamal. 114 Anexos Conforme los tornillos sin fin van avanzando sale una especie de una sola línea de cuerpo de tamal, por lo que montado sobre una banda transportadora existirá un cortador en forma circular, el cual gracias a su divisiones hace que las divisiones sean exactas e iguales con un proceso continuo, evitando el uso de cuchillas o programación extra, ya que el mismo movimiento de banda con el motor que hace generar el movimiento hace que el cortador gire con el rozamiento de la misma banda, generando poca fricción, y que la velocidad se regule directamente, en la figuras 39 y 40, se observa cómo se montan cada componente antes mencionados. Figura 39. Estructura de PTR con tornillo sin fin sin carcasa, cortador y bridas. 115 Anexos Figura 40. Diseño de Xoccotamalli sin carcasa Figura 41. Estructura de PTR con tornillo sin fin con cilindros, cortador y bridas. 116 Anexos Figura 42. Diseño de Xoccotamalli con cilindro y tolvas. El proceso finaliza con el cuerpo de tamal cortado a través de la banda, para recolectarlo con la hoja de maíz, envolverla y meterla en la olla tamalera, como lo muestran las figuras 41 y 42. 117 Anexos Anexo 7 “Acero Inoxidable Grado Alimenticio: Catálogos” Extracto de copia fiel de catálogos El Acero Inoxidable es usado por su resistencia a la oxidación, dureza, higiene y belleza de acabado. Los de la serie 200, usados nulamente hasta ahora, mantienen las mismas propiedades que el AISI 304 (o también conocido como 18/8): - Resistencia a la oxidación en todos los ambientes excepto en zonas marítimas y zonas altamente contaminadas o en contacto con ácidos y similares. - Idéntica respuesta mecánica: Soldadura, curvado, cizallado, corte láser, etc. - Idéntico acabado y estética. - Gran durabilidad 118 Anexos 119 Anexos . 120 Anexos 121 Anexos 122 Anexos Anexo 8 “Nylamid: Catálogo” Extracto de copia fiel de catálogos Este material está aprobado por la norma NMX-E-202-1993-SCFI para el contacto con alimentos. Su resistencia térmica es de 93°C. Corresponde a una poliamida natural 6/12 sin aditivos, comúnmente conocido como Nylamid® M o Tipo Mecánico; combina una buena resistencia mecánica, rigidez y dureza, con buena resistencia al desgaste; aprobado para trabajar en contacto con alimentos (NMX-E-202-1993-SCFI). Su color natural es blanco amarillento o denominado como color hueso. Presentación Disponible en barra de perfil redondo, cuadrado, barra hueca y placa. Usos Empleado en la fabricación de componentes estructurales que están sujetos a cargas mecánicas; la máxima temperatura de exposición es de 93°C. Se recomienda evitar el contacto con ambientes húmedos debido a la posibilidad de absorción de humedad, que provoca un cambio dimensional. 123 Anexos . 124 Anexos Anexo 9 “Metodología para elaborar la masa en general” Se puede emplear a) masa de nixtamal para tortillas, o b) harina nixtamalizada especial para tamales. Si se emplea harina, hay que humedecerla con un poco de caldo (de carne de puerco o de res) tibio y colado, hasta que alcance la consistencia de la masa. Para dos kilos de masa generalmente se usa un kilo de manteca. o Preparación manual: En primer término, se bate la manteca (se recomienda que esté fría) en un recipiente amplio. Se usa una cuchara de madera. Se agrega poco a poco agua fría, hasta que la manteca quede blanca y esponjosa. Un kilo de manteca tarda aproximadamente 30 minutos en llegar a este punto. También se puede derretir la manteca en lugar de batirla. A la manteca batida se le agrega la masa o la harina (previamente humedecida con caldo), caldo y polvo de hornear, según indique la receta. La mezcla de masa o harina con manteca debe quedar ligera o esponjosa. El caldo que se añade a la masa debe ser tibio y colado. Se sabe que la masa no necesita más caldo cuando no se escurre al ponerla sobre la hoja que envolverá al tamal. La masa está lista y tiene la ligereza necesaria cuando una bolita (media cucharadita) puesta en un vaso de agua fría flota y no se hunde. o Con batidora eléctrica: El mismo resultado se obtiene de una batidora eléctrica. La manteca fría se pone esponjosa en un minuto aproximadamente. Se agrega la mitad de la masa (o de la harina humedecida con caldo) y se bate hasta que esté bien incorporada; se agrega poco a poco el resto de la masa y el caldo tibio y colado; luego sal y polvo de hornear. En algunos casos se bate 3 o 4 minutos más, hasta que una media cucharadita de masa flote en un vaso de agua fría. 125 Anexos Para aplicar esta receta o metodología con mayor cuantificación vemos en la tabla 23 las cantidades y material prima para elaborar 350 tamales. MATERIA PRIMA CANTIDAD Harina de Nixtamal 10 kilos Manteca vegetal/cerdo 3.5 kilos Sal 0.2 kilos Agua 15 litros Carne/pollo 7 kilos Rellenos 10.5 kilos Hojas de Maíz 12 paquetes de 30 hojas cada uno Tabla 23. Cantidad promedio para 350 tamales Las características del producto deben ser: • HOJAS Hoja de maíz: libre de manchas, color amarillo paja y tamaño mediano tamaño de 30 x 30 cm • MASA Color: por lo regular es de color blanca o amarilla claro (Sin embargo, cambia con los condimentos y el tipo de tamal). • CONDIMENTOS Frutas en trozos* *La madurez y el tamaño de las verduras y legumbres es unos de los secretos para obtener excelentes salsas, ya que, si uno pone verduras podridas, alteran el sabor del tamal. Salsas: Recién elaboradas. * 126 Anexos *Esto hace que tengan mayor sabor, porque se argumenta que los condimentos de las salsas empiezan a degradarse una vez molidos. Se recomienda que sólo haga las salsas que necesite y no trate de refrigerarlas o congelarlas. Si las descongela y las utiliza no las vuelva a congelar. Sin embargo, el problema se presenta a mayor escala para la mediana. Entonces las salsas se tendrán que congelar. Pero que no pasen más de dos días de congelamiento. • CARNES Pollo: pechuga * Puerco: maciza y costilla * *Depende del proveedor y las características de la época en la que se compre. En estos condimentos se recomiendan comprar para la carne de cerdo, costilla y maciza; y para la carne de pollo, pechuga, (porque se aprovecha mejor y rinde más). Metodología para elaborar el relleno de tamales denominados verdes en general: La gran cantidad de tamales que se consumen en la ciudad de México según datos arrogados en el diagnóstico en tamales de preferencia fueron los “tamales Verdes”, por lo que nos enfocaremos a la receta de este tipo de tamal: - Cuece la carne de pollo en una olla con agua y sal hasta que esté suave. Deshebra finamente. - Revuelva los tomatillos, la cebolla y los chiles con el aceite y ase en el asador hasta que se pongan negritos por todos lados; déjelos enfriar un poco. - Coloca los tomates y los chiles en una olla, cúbrelos con agua y deja que hiervan hasta que los tomates hayan cambiado de color y estén suaves, pero no deshaciéndose. Licúa los tomates y los chiles junto con la cebolla, ajo y cilantro. - Guise el pollo con esta salsa en una sartén de 12 pulgadas a fuego lento, revolviendo de vez en cuando, hasta que espese y el exceso de agua se haya evaporado, aproximadamente 5 minutos. - Calienta una cucharada de manteca en una cacerola a fuego medio y vierte la salsa anterior; fríe durante unos minutos, luego agrega la carne de pollo deshebrada y sazonar con sal al gusto. 127 Anexos Anexo 11 “Soldadura Por Argón en Zona Metropolitana” Cabe mencionar que por su cercanía se eligió este lugar, además de que nos brindan los servicios de Ensamblaje, además de soldadura. Zona de cobertura Distrito Federal, Estado De México Datos de contacto RIVAM SA Teléfono: 55-55 58 92 15 / 56 94 04 67 Dirección: BATALLA DE LOMA ALTA NO. 7, Iztapalapa, Distrito Federal Correo electrónico: tinajarvincet@yahoo.com 128 Anexos Anexo 12 “Resina Epoxi” Extracto de copia fiel de catálogos 129 Anexos Anexo 13 “Manufactura de Tolvas en Zona Metropolitana” Cabe mencionar que por su cercanía se eligió este lugar a un domicilio conocido por el equipo de trabajo. Zona de cobertura Distrito Federal, Estado De México Datos de contacto Teléfono: 58 40 98 24/58 45 04 51 Dirección: Jacobo Polanco 23. Col. Nopalera. Tláhuac C.P. 13220 Contacto de Ventas: Alberto Raúl Martínez Martínez 130 Anexos Anexo 14 “Tornero para Molde de Nylamid en Zona Metropolitana” Cabe mencionar que por su cercanía se eligió este lugar a un domicilio conocido por el equipo de trabajo. Persona de Confianza. Zona de cobertura Distrito Federal, Estado De México Datos de contacto MAPERPLAST Teléfono: (5255) 57 0 16 04 Dirección: Calle 6 #124. Col. Agrícola Pantitlán CP. 08100. Del. Iztacalco. Correo electrónico: ventas_of@hotmail.com 131 Anexos Anexo 15 “Manual de Operación” Indicaciones de seguridad y requisitos de operación La vida útil de la estructura de Xoccotamalli, así como de sus componentes en general y el sistema electroneumático es de aproximadamente de 20 años. El tiempo de vida depende del componente que se deba cambiar necesariamente ya que la máquina queda sin función si este no funciono. En este caso por catálogo y manual el sistema neumático debe cambiarse por sanitización y por periodos de vida según el fabricante, en este caso Bosch y Festo mantienen el mismo periodo de vida. Por lo cual se debe de aplicar un mantenimiento preventivo y predictivo para así alargar el periodo de vida útil de la máquina Cuando se tenga programado un mantenimiento preventivo, correctivo o cualquier intervención en Xoccotamalli (físicamente), se deberá hacerlo con la debida precaución y utilizando equipo de seguridad adecuado: Guantes Gafas protectoras deberá usar una gorra para el Calzado industrial o de cabello. piel(preferentemente) En caso de tener el cabello largo se Lleve consigo herramienta adecuada por cualquier situación Bata que se presente. No lleve cadenas ni relojes. Para poder operar a Xoccotamalli se deben tomar en cuenta los siguientes puntos: Asegurarse de que todos los componentes estén en perfecto estado. Revisar que todos los cables estén aislados en el lugar que les corresponde. Mantenga el orden en el área de trabajo, el desorden aumenta el riesgo de accidentes. Utilice la herramienta adecuada. No utilice herramientas para trabajos para los que no han sido diseñados 132 Anexos Anexo 16 “Planos Constructivos de Xoccotamalli” 133 Anexos 134 Anexos 135 Anexos 136 Anexos 137 Anexos 138 Anexos 139 Anexos 140 Anexos 141 Anexos 142 Anexos 143 Anexos 144 Anexos 145 Anexos 146 Anexos 147 Anexos Anexo 17 “Hoja de Datos de Compresor Central Pneumatic 1.5 HP 150 PSI” Extracto de copia fiel de catálogos de página Web 148 Anexos Anexo 18 “Pistones Neumáticos 32 cm -25 cm” Extracto de copia fiel de catálogos 149 Anexos Pistón Neumático de Doble Efecto; carrera de 25 cm 150 Anexos Anexo 19 “Electroválvulas 5/2 moestables Conexión G1/4” Extracto de copia fiel de catálogos 151 Anexos Anexo 20 “Unidad de Mantenimiento combinada. Conexión G1/4” Extracto de copia fiel de catálogos 152 Anexos Anexo 21 “Válvula Estranguladora de Caudal Conexión G1/4” Extracto de copia fiel de catálogos 153 Anexos Anexo 22 “Sensores de Proximidad” Extracto de copia fiel de catálogos 154 Anexos Anexo 23 “Proveedores para Xoccotamalli” Proveedores de Acero Inoxidable 304 Proveedor A. Perfiles Santa Lucía, S.A. de C.V. Distrito Federal, Av. Santa Lucía No. 1126. 01510 Ciudad de México Proveedor B. STEEL AND PAINT PRODUCTS SA DE CV.HOMERO 24, POLANCO I SECCION, MIGUEL HIDALGO, C.P 11510, DF. TEL: (55)5305-6212 Proveedor C.FERRETODO MÉXICO. Vía Morelos No302 Tulpetlac. Ecatepec De Morelos - Estado de México Proveedores de Acero Estructural Proveedor A. CEROS FIGUEROA. Benito Juárez 265, Presidentes de México, Iztapalapa, C.P 09740, DF Tel: (55)5692-475 Proveedor B. PERFILES SANTA LUCIA SA DE CV. Av. Sta Lucia 1126, La Araña, Álvaro Obregón, C.P 01510, DF Proveedor C. Aceros Fortuna.SUCURSAL IZTAPALAPA. Calle 8 No. 140 Col. Granjas de San Antonio, Iztapalapa, D.F. 09070. Proveedores de Nylamid Proveedor A. Festo México. Tel.018003378669. Correo Electronico: festo.mexico@mx.festo.com Proveedor B. Aceros y Metales Mask de S.A. de C.V. Distrito Federal, Norte 1-D No. 4618 Defensores de la Rep. 07780 Ciudad de México. Proveedor C. Industrial Vernier. Distrito Federal, Carrillo Puerto No. 236 Int11320 Ciudad de México01 55 5399 2724. Proveedores de Material de Sistema Neumático Proveedor A. Mercado Libre. Motor De Uso General Simens Distrito Federal(Ciudad De México D.F) Proveedor B. Bosch Rexroth S.A. de C.V., MatrizNeptuno 72, Unidad Industrial Vallejo 07700 Deleg. Gustavo Madero México. Teléfono: +52 (55) 57 47 0800E-mail: ventas@boschrexro Proveedor C.Mercado Libre. Material Neumático. Envió según el catalogo. Distrito Federal Pagi. Web: http://articulo.mercadolibre.com.mx/MLM-458987436-lote-de-material-neumatico-festo-nuevo-y-usado-_JM. Proveedores de Accesorios y Control Eléctrico Proveedor A. RIRSA. Morelos 10, Xocoyahualco “Puentes de Vigas” Tlalnepantla, Edo. de México C.P. 54080 ventas_mex@rirsa-myvisa.com.mx Proveedor B. Siemens. Sede Central México Poniente 116 No. 590 Col. Industrial Vallejo 02300 México D.F. Proveedor C. AMAYRO DE MEXICO, S.A. DE C.V.Mariano Escobedo No. 77 Col. Anáhuac. 11320 México, D.F Proveedores de Banda Transportadora Proveedor A.Comercializadora Industrial SAOR. Puerto Topolvampo N.38 Col. El olivo. G.A.M. México. D.F Proveedor B.Mercado Libre.Bandas Transportadoras Fabricación A La Medida. Fabricación Sobre Diseño, Equipos Nuevos, Calidad Y Garantía. Estado de México (Nicolás) Proveedor C. MECALUX. Soluciones de Almacenaje. Tel. (554) 741 1351. 155 Anexos 156 Glosario Glosario Antracita: Es el carbón mineral más buscar su forma más estable o de menor metamorfoseado y el que presenta mayor energía interna. Siempre que la corrosión esté contenido en carbono. Es de color negro a gris originada por una reacción electroquímica acero con un lustre brillante. (oxidación), la velocidad a la que tiene lugar dependerá Austenítico: Es una calidad caracterizada por una buena resistencia a la corrosión, una buena ductilidad, facilidad para ser soldada, aptitud al pulido y por unas en alguna medida de la temperatura, de la salinidad del fluido en contacto con el metal y de las propiedades de los metales en cuestión buenas propiedades de embutición. Los austeníticos Ferrificó: son los inoxidables más populares gracias a elevadas propiedades mecánicas, excelentes su excelente aptitud a la conformación aliada propiedades de las juntas soldadas en a una buena resistencia a la corrosión gracias particular gracias a un nivel de resiliencia a la presencia de níquel. elevado. soldabilidad Buje:Un buje es el elemento de una máquina donde se apoya y gira un eje. Puede ser una simple pieza que sujeta un cilindro de metal o un conjunto muy elaborado de componentes que forman un punto de unión. Se Es un acero inoxidable Gran facilidad y conformado. de Muy con trabajo: buena resistencia a los choques, incluido sobre juntas soldadas y a muy baja temperatura. Buen comportamiento a la fatiga. Resistencia a la corrosión y abrasión-corrosión superior a la de los aceros de construcción. caracterizan por su construcción y sistema de Ferromagnetismo: Es un fenómeno físico en giro. el que se produce ordenamiento magnético de CICOPLAFEST:Comisión Intersecretarial para el Control del Proceso y Uso de Plaguicidas y Sustancias Tóxicas todos los momentos magnéticos de una muestra, en la misma dirección y sentido. Un material ferromagnético es aquel que puede Cizallado: es la separación sin arranque de presentar ferromagnetismo. La interacción viruta de láminas y perfiles. Los cortes se ferromagnética es la interacción magnética pueden elaborar en forma lineal o curva en que hace que los momentos magnéticos cualquier longitud. tiendan a disponerse en la misma dirección y sentido. Ha de extenderse por todo un sólido Corrosión: Se define como el deterioro de un para alcanzar el ferromagnetismo. material a consecuencia de un ataque electroquímico por su entorno. De manera más general, puede entenderse como la tendencia general que tienen los materiales a Granuloso: Masa forma granos pequeños. Inocuo: Inofensivo, sano y no contiene residuos dañinos 157 Glosario Maseca: Es la marca de tortillas de maíz más están de conectados los poros, para ello comprada de México y pertenece a la recurrimos a la porosidad eficaz, que se empresa GIMSA, S.A.B. de C.V. Antes era refiere a la porosidad representada por conocida como Masa CK, de la cual se derivó aquellos espacios por los que puede circular a lo que hoy se conoce como MASECA. el agua, es decir aquellos que están comunicados. Nylamind: Familia de las poliamidas (PA) propiedades PTR: Perfil tubular rectangular, naturalmente mecánicas y eléctricas, su resistencia a la pueden ser cuadrados, y al decir tubular se abrasión, ligereza (su peso es 1/7 del peso del refiere a que es hueco. Las medidas bronce), facilidad de maquinado y amplia comerciales son en pulgadas y los calibres los disponibilidad de presentaciones y medidas, venden por código de colores. nylon. Su combinación de han hecho del Nylamid®, el material ideal para la fabricación de diversas piezas; desde pequeños bushings, engranes, cojinetes, Tolvas: Caja en forma de tronco de pirámide o de cono rodillos, ruedas y tornillos, hasta grandes Tornillo sin fin: Eltornilloes considerado una coronas de engrane, de casi dos metros de rueda dentada con un solo diente que ha sido diámetro, usando las mismas máquinas y tallado helicoidalmente (en forma de hélice), herramientas que se usan para el maquinado en este caso un tornillo sin fin no tiene una de metales. tuerca. Pistones: También conocido como émbolo, se trata de un elemento que se mueve de forma alternativa dentro de un cilindro para interactuar con un fluido. Los pistones se Tracción: En mecánica física se denomina al esfuerzo a que está sometido un cuerpo por la aplicación de dos fuerzas opuestas que tienden a estirarlo. instalan en el cilindro a través de anillos con flexibilidad, que le permiten realizar sus movimientos. Gracias a los pistones, el fluido que se halla en el cilindro debe cambiar su volumen y presión, pudiéndose convertir dichas modificaciones en movimiento. Porosidad: La porosidad de un material representa un porcentaje que relaciona el volumen que ocupan los poros en un volumen unitario de roca; esto es si la porosidad es del 50 % significa que la mitad de la roca está constituida por poros y la otra mitad por partículas sólidas. Pero no nos habla de cómo 158 “Xoccotamalli” 160
