Diseño de una máquina peladora de caña de azúcar de 300 kg/h para la empresa Canai S.A.C

Abstract

El presente estudio, trata del diseño de una máquina peladora de cañas de azúcar semiautomática con una capacidad de producción máxima de 300 Kg/h, para la empresa Canai S.A.C ubicada en Shiran, La Libertad. Las necesidades de la empresa se obtuvieron mediante una visita y entrevistas al gerente, ingenieros y operarios. Se seleccionó un concepto optimo mediante una matriz de selección de criterios ponderados a partir de 6 conceptos de diseño. El diseño de configuración fue aplicado al concepto seleccionado para una mejor distribución de los componentes. Luego se analizó paramétricamente el diámetro del eje considerando 4 materiales con ayuda de una GUI-MATLAB y el software comercial ANSYS para optimizar el factor de seguridad (FS). Se simulo también el nuevo diseño de cuchilla en el software comercial ANSYS para obtener los esfuerzos máximos de Von Mises, el factor de seguridad en estático y fatiga, la deformación máxima. Se finalizó con la selección de componentes estándar y el diseño de detalle junto con el análisis económico del equipo. Resulto seleccionado el concepto basado en la máquina cuchilla tambor. La parametrización GUI-MATLAB indico al material AISI 1045 como adecuado con un factor de seguridad (FS) de 3. La simulación en ANSYS permitió observar que los máximos esfuerzos y deformaciones se ubican en el cambio de sección del eje con valores aceptables. Se observó que el FS está entre 4.52 para el eje y 15 para la cuchilla. La fuerza de corte total fue de 145 N por cuchilla, esto implicó una fuerza resultante de 443.3 N y un torque de 15.63 N.m en la polea. Se obtuvo el Periodo de Recuperación de la Inversión (ROI) de 2 meses 6 adecuado para una maquina mediana. La toma de decisiones para el diseño de la maquina peladora de cañas, es facilitado por la metodología secuencial de diseño conceptual, diseño de configuración y diseño paramétrico. Este último, fue de gran ayuda en el análisis de los componentes. Una metodología formal de diseño que permite la claridad en el flujo y toma de decisiones de ingeniería. El equipo es rentable económicamente.