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INTEGRANTES DEL EQUIPO FABIÁN EMILIO BÁEZ ARIAS 233885 JULIÁN ENRIQUE MILLAN BARRERA 233924 JORGE BUITRAGO Bogotá D.C., 26 de junio de 2010 Departamento.

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1 INTEGRANTES DEL EQUIPO FABIÁN EMILIO BÁEZ ARIAS JULIÁN ENRIQUE MILLAN BARRERA JORGE BUITRAGO Bogotá D.C., 26 de junio de 2010 Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica Línea de Investigación, Innovación y Desarrollo Tecnológico XXVI MUESTRA DE MÁQUINAS Y PROTOTIPOS DOSIFICADOR DE ALIMENTO PARA PECES

2 ANTECEDENTES Y FUNDAMENTACIÓN Este proyecto nace como una necesidad de algunos poseedores de peces, los cuales deben dejar solos por algún tiempo y no tienen quien se los alimente. Este dosificador incluye el diseño y cálculo de sistemas como el dosificador (tornillo sin fin) y el temporizador que calcula el giro del tornillo. Este es un proyecto financiado por los integrantes del grupo, los cuales se harán cargo de la fabricación y compra de todos los materiales, componentes y parte del diseño de la máquina (se hizo con la ayuda de los ingenieros a cargo del curso). Para el desarrollo del proyecto, contando diseño, compra de materiales y fabricación se invirtió $ 300, pesos. Para el proyecto se destino un capital de $ 350, pesos, los cuales incluyen costos de transporte, fabricación y gastos varios que fueron necesarios incluir en el desarrollo de la máquina. Este desarrollo requirió una inversión de tiempo de 4 (cuatro) meses, de los cuales cada integrante del grupo (3 estudiantes) destino 8 horas semanales.

3 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA DE DISEÑO El problema al cual nos vemos enfrentados en este proyecto consiste en dosificar una cantidad de alimento a una cierta cantidad de peces durante un tiempo especifico, esto debido a la ausencia temporal o falta de tiempo por parte del usuario poseedor de una pecera y que debe alimentar sus peces, pero nadie más puede realizar esta acción. Vemos entonces, que el dosificador de alimentos para peces debe satisfacer la necesidad de alimentar una cantidad de peces durante el tiempo de ausencia del poseedor de la pecera y que debe recibir unas variables que se determinan por la cantidad de alimento y de peces que el usuario posea.

4 REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE

5 ANÁLISIS DE LA COMPETENCIA (BENCHMARKING) La forma y funcionamiento del dosificador de alimento es, por lo general, similar en muchos diseños que existen en el mercado, se utilizan un tornillo sinfín que al programarse su giro en un tiempo determinado, dosifica una cantidad específica de alimento a la pecera, la misma función se puede observar en dosificadores que utilizan un disco giratorio que se coloca sobre la pecera y funciona de manera similar al tornillo sinfín.

6 ESPECIFICACIONES DE INGENIERÍA (QFD)

7 FUNCIONES: DIAGRAMA DE DESCOMPOSICIÓN FUNCIONAL Fuente de Energía Alimento para peces Alimento Dosificado Interfaz al Usuario Sonido de Alarma Entradas del Usuario CAJA NEGRA

8 FUNCIONES: DIAGRAMA DE DESCOMPOSICIÓN FUNCIONAL

9 GENERACIÓN DE CONCEPTOS: VALORACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN GENERADAS

10 EVALUACIÓ DE CONCEPTOS Tuvimos muchas ideas pero debido a que no eran factibles hemos desechado algunas que son muy fáciles de obviar. Debido a que le dimos más importancia a cuatro subproblemas que a nuestro criterio eran importantes tratar por encima de los otros, que fueron: almacenar la energía, pesar o medir la cantidad de alimento y utilizar la energía eléctrica para medir y dosificar el alimento

11 EVALUACIÓN DE CONCEPTOS

12 GENERACIÓN DE CONCEPTOS

13 Para escoger los conceptos que mejor se adapta alas necesidades del cliente, pensamos que lo mas apropiado era que sus apreciaciones eran las mas indicadas, por lo cual descartamos muchos conceptos por no ajustarse a estos requerimientos y salirse de nuestras especificaciones objetivo, por lo cual decidimos, por ejemplo, que baterías recargables era la mejor opción dado que los otros sistemas de almacenamiento de energía requieren un mayor tamaño, mayor peso, mayor uso de equipamiento para su manufactura, uso de mayores elementos mecánicos y todo esto haría que se aumentaran los costos de producción, la intervención de recursos humanos para la fabricación, lo que se verá directamente en el costo de adquisición del producto. Además utilizar sensores para medir la cantidad de alimento que se encuentra almacenado dentro del tanque de almacenamiento seria algo muy costoso así que decidimos que la manera mas viable es utilizar una palanca que caiga por gravedad y que haga un contacto que avise cuando la cantidad de alimento este llegando a su fin, del mismo modo escogimos que utilizar un tornillo sin fin sería la mejor opción al momento de escoger un mecanismo que utilice la energía mecánica para medir y dosificar la comida a los peces debido a que se pueden cumplir las dos tareas con el mismo elemento y por que usar los otros elementos sería muy costoso y difícil de implementar debido a su complejidad. GENERACIÓN DE CONCEPTOS

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15 PRESENTACIÓN DE LA ALTERNATIVA DE DISEÑO GLOBAL DOMINANTE Y JUSTIFICACIÓN

16 Nos parece que el concepto 3 (anteriormente presentado) es el que más se ajusta a los requerimientos del cliente y es el concepto que por economía y facilidad de manufactura nos parece más viable y fácil de construir. La facilidad de conseguir comercialmente sus partes estandarizadas y fabricadas además más económicas que los otros conceptos, son factores que nos direccionaron a escogerlo.

17 GENERACIÓN Y EVALUACIÓN DEL PRODUCTO ARQUITECTURA DEL PRODUCTO) Diagrama geométrico Diagrama esquemático y agrupación de los elementos en componentes

18 GENERACIÓN Y EVALUACIÓN DEL PRODUCTO SELECCIÓN DE COMPONENTES ESTANDARIZADOS Para el desarrollo y manufactura de nuestro producto, utilizaremos materiales y elementos mecánicos de ingeniería que se encuentran en su gran mayoría disponibles en el mercado o que no son difíciles de manufacturar. Uno de los componentes mas complicados de conseguir es el tornillo sin fin, debido a su geometría, es difícil conseguirlo, ya que la mayoría de fabricantes de este elemento manejan una gama de tamaño que exceden los requerimientos de nuestro diseño, pero intentamos acoplarnos lo mejor posible a encontrar componentes que se ajusten a parámetros comerciales. Algunos de los elementos que deseamos utilizar no se encuentran estandarizados o son poco comunes en el mercado nacional, debido a esto debemos recurrir a su fabricación en algún taller o compañía que se dedique a la fabricación de estos elementos, lo cual nos implican mayores costos de manufactura del producto. Los elementos que nombramos a continuación son los que se utilizaran para la fabricación de nuestro producto: -Motor- -Cables -Rodamientos (bujes) -Display -Baterías -Acoples -Microcontrolador -Tecaldo matricial 4x4 Los costos de adquisición de estos elementos están sometidos al mercado en el cual se vallan a comprar que sueles ser muy variantes, aunque son comercialmente vendidos. Aunque, como mencionamos algunas partes del producto, no es comercial o es difícil de conseguir, por lo cual se deben fabricar de acuerdo a nuestros requerimientos. Una de las partes por diseñar es el componente del sistema de control o el tornillo sin fin, los cuales son difíciles de conseguir de acuerdo a nuestros requerimientos:

19 GENERACIÓN Y EVALUACIÓN DEL PRODUCTO SELECCIÓN DE MATERIALES Y PROCESOS DE FABRICACIÓN Debido a que estábamos trabajando con alimentos, las normas de sanidad exigían utilizar materiales que no reaccionaran con el ambiente ni con el alimento tratado, para este caso escogimos el ACRILICO, el cual no reaccionaba con el alimento de los peces. Para la caja de control escogimos este mismo material ya que solo se encuentra sometida a esfuerzos estáticos los cuales son muy pequeños o despreciables.

20 GENERACIÓN Y EVALUACIÓN DEL PRODUCTO APLICACIÓN DE HERRAMIENTAS DE INGENIERÍA la herramienta de ingeniería que más usamos para el desarrollo de nuestros informes y los planos de la maquina fue SOLIDEDGE, esta herramienta nos permitió elaborar cada uno de los planos y calcular los volúmenes y aéreas de algunas partes del dosificador. La parte del dosificador que mayor complejidad y la cual fue de mayor interés para nosotros fue el sistema del tornillo sinfín y la parte donde se une con el motor.

21 DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA EXPLICACIÓN DEL MODO DE FUNCIONAMIENTO La maquina recibe los datos o variables de entrada por medio de botones es decir el usuario ingresa la cantidad de peces y el intervalo de tiempo entre dosificaciones según esta información el sistema de control hace girar un motor el cual le trasmite este movimiento a un tornillo sin fin y este tornillo es el que dosifica.

22 DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA ASPECTOS DE SEGURIDAD Y CONTROL DE LA MÁQUINA Asegúrese que el dispositivo este instalado de manera que no este en contacto con el agua de la pecera y que se pueda ingresar el alimento sin inconvenientes. Siempre que se realice mantenimiento al dispositivo se debe oprimir el botón de arranque para que éste se calibre. si el alimento entra en contacto con el agua, éste se debe retirar de la tolva de almacenamiento en el menor tiempo posible, y si el dispositivo llegara a entrar en contacto con agua, se debe dejar secar por dos días antes de instalarlo nuevamente. Mantener el dosificador en un lugar seco y fresco cuando no lo tenga en funcionamiento por mucho tiempo. No utilice alimento diferente al granular cono las hojuelas, ya que podría averiar el dispositivo.

23 DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA ASPECTOS DE ERGONOMÍA CONSIDERADOS Para el correcto funcionamiento e instalación del dispositivo dosificador, se consideraron dos formas de instalación a la pecera: sobre la tapa de la pecera y en una de las paredes laterales de la pecera cuando esta no tiene tapa.

24 APORTE Y VALOR SOCIAL DEL DISEÑO EXPLICACIÓN BREVE DE LA RESPUESTA AL PROBLEMA PLANTEADO Para solucionar el problema planteado decidimos utilizar un sistema mecánico controlado por un sistema electrónico el cual regula el giro de un motor que transmite un movimiento rotacional a un tornillo sin fin encargado de empujar o mover el alimento hasta un orificio por donde el alimento puede salir hacia la pecera.

25 ANÁLISIS ECONÓMICO Dentro de los costos de producción y diseño del prototipo tenemos que el material no era muy costoso comparado al acero es decir hubiese costado mas hacerlo en acero pero la norma de manejo de alimento lo impedia, tambien se hubiese podido fabricar en acero inoxidable pero se salia del presupuesto base

26 ANÁLISIS ECONÓMICO Los costos de fabricación del prototipo costaron cerca de $ pesos ya que las piezas fueron mandadas a cortar en laser y el metro cuadrado de acrílico costo $90000 pesos.

27 ANÁLISIS ECONÓMICO COSTOS DE ENSAMBLE El ensamble de la máquina la realizamos los mismos integrantes del grupo, y nos tardamos un tiempo aproximado de 4 horas/hombre, por lo cual se podría hacer un costo aproximado de 12 horas/hombre.

28 ANÁLISIS ECONÓMICO DESPERDICIOS (EXPERIENCIAS Y RECOMENDACIONES) Las partes de nuestra máquina fueron construidas por herramientas especializadas, que trabajaban con acrílicos, por lo cual los desperdicios fueron tratados por la empresa que hizo las partes.

29 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Para proyectos como éste en donde no se cuenta con un apoyo financiero, es fundamental el factor económico; ya que su omisión puede ocasionar rediseños forzados y no siempre óptimos del diseño propuesto inicialmente. En la etapa de diseño se aprendió a seguir una metodología para realizar proyectos, esta metodología demostró gran eficacia ya que así como pudo servir para el dosificador de alimento para peces también servirá para cualquier otro tipo de proyecto ingenieril (hasta edificaciones y cosas afines). La generación de un proyecto desde su inicio requiere de la unión y comunicación constante del grupo ya que tuvimos muchas falencias por este hecho. Las partes no estandarizadas o no comerciales exigen un diseño tomando en cuenta estas partes lo cual restringe mucho al diseñador y los costos. Para futuros trabajos recomendamos que en cambio de buscar empresas donde hacer algunas partes de la máquina, solicitar algunas de las maquinas con las que contamos en la facultad (tornos manuales y CNC). Trabajar con materiales como el acrílico y muchos plásticos facilitan la fabricación de elementos de la máquina que no estén sometidos a mucha carga.

30 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Y HERRAMIENTAS DE INGENIERÍA EMPLEADAS ULRICH KARL, EPPINGER STEVEN; Diseño y desarrollo de productos, Enfoque Multidiciplinario. Editorial McGraw-HILL p. AVALLONE, Eugene, BAUMEISTER, Theodore; Manual del Ingeniero Mecánico. 9ª Edición. TOMO 1. Editorial McGraw-HILL ULLMAN DAVID. The mechanical design process. Editorial McGraw-HILL International editions SOLID EGDE ®siemens.

31 MUCHAS GRACIAS Fabián Emilio Báez A. – Julián Enrique Millán B. – Jorge Buitrago –


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