Diseño de una máquina cortadora de yucas para obtener rodajas delgadas (slide) de 5 mm de espesor

Abstract

La presente tesis consiste en el diseño mecánico de una máquina que sea capaz de cortar yucas en rodajas delgadas de 5 mm de espesor, que serán el insumo inicial de un proceso de peletizado y obtener un nuevo producto que será el sustituto del maíz como alimentos para aves principalmente. Obteniendo ese espesor se garantiza la cocción uniforme de la yuca el cual es requerido en los posteriores procesos de peletizado. El precio del maíz se viene incrementando año a año debido a que los EEUU, primer productor mundial de maíz, impulsan el uso del biocombustible siendo el maíz materia prima para la elaboración de etanol. Es por ello, la necesidad de remplazar la alimentación de las aves a base de maíz por yucas, debido a que éste contiene el mismo valor nutricional que el maíz y abundancia en el Perú. Para comenzar con el diseño de la maquina se estudió las propiedades físicas de la yuca, principalmente la forma y dureza, ya que el principal problema era encontrar la manera de poder sujetarlas y saber qué fuerza emplear, dado que poseen formas irregulares. Para ello se realizó unos ensayos con distintos diámetros de yucas y distintos espesores de cuchillas en el laboratorio, obteniendo como resultado una fuerza de corte de 250 N. Con los resultados obtenidos de los ensayos ya se tenía una idea clara de la necesidad y se procedió a seguir la metodología de diseño utilizando la norma europea VDI 2221 para la evaluación de los conceptos de solución. Con esta metodología se consiguió obtener la solución óptima con la cual se llegó a alcanzar los objetivos específicos planteados. Así mismo, en el diseño se puso énfasis en la forma de cortar a las yucas, es decir la forma en que la cuchilla debe atacar a la yuca para obtener las rodajas uniformes. Y se determinó que la mejor forma es que la yuca ingrese a la máquina de forma vertical hacia abajo en el cual se encuentra un disco portando la cuchilla, espaciado del disco 5mm, girando a 500 rpm en torno a un eje con una fuerza de ataque de 250 N y un radio de ataque de 220 mm. Además, se realizó los cálculos de todos los elementos que componen la máquina, llegando a necesitar de una potencia de 2.8 kW para realizar el trabajo de corte. Como resultado del desarrollo del proyecto, se obtuvo una maquina ergonómica que llega a satisfacer todos los requerimientos del listado de exigencias con costos accesibles y materiales disponibles en el mercado. Siendo el Costo de Diseño US$ 2950.0 y el Costo de Fabricación US$ 3650.0