Necesidades y especificaciones
Necesidad
Se requiere disenar un dispositivo para ollas mondogueras de 15 litros que permita extraer la sopa (liquido y solidos) y dispensarla en los platos.
Especificaciones
Funcionales
• Peso menor a 10 Kg
• La distancia de los platos a la olla no ser amenor de 600mm ni mayor de 2000mm
• Para ser usado en ollas mondongueras de 15 litros (+/- 2 litros) comerciales de cualquier diámetro
• Podra manejar sopas compuestas por liquidos y solidos calientes , hasta 120 C.
• El tamaño máximo de solido será el equivalente a una rueda de jojoto de diámetro 70mm por 50mm de alto.
• El dispositivo dispensara mezcla de solidos y liquidos en platos hondos, controlando la cantidad dispensada, con una repetitividad de 10% de error.
• No se controlara la proporción entre solidos y liquidos
• El nivel minimo de liquido en la olla será de 2 cm medidos por la parte interna del recipiente
• El dispositivo no deberá disminuir la temperatura de la sopa en mas de 10 C respecto al interior de la olla.
• Dispositivo podrá funcionar con cualquier tipo de energía disponible en el picnic
• El dispositivo debe garantizar la protección de la olla de insectos y agentes externos contaminantes como polvo
• Debe ser compatible los tipos de hornilla, fogón u hoguera empleada para cocinar la sopa
• El tiempo promedio de dispensado de cada plato será menor o igual al tiempo promedio de realizar el servicio con un cucharon de sopa. El tiempo promedio por plato se calcula desde el el inicio de la operación hasta que se sirve el ultimo plato dividido entre el numero de platos.
• No se permite la perdida de sopa durante la operacion
Ambientales
• Podra ser usado de dia y de noche
• Sera usado a la intemperie
• Sera usado en zonas rurales de acampada cerca de ríos y caminos de tierra, o en ambientes marinos y lacustres
• Temperatura ambiental entre 5 C y 45 C, humedad entre 5% y 95%
• De resistir condiciones climatológicas de lluvia intensa y vientos de hasta 40 Km/h
Almacenamiento y Transporte
• Debe poder ser transportado en el maletero de un automóvil compacto tipo Aveo 3 puertas sin abatir asientos
• Debe ser seguro para su traslado del automóvil a la zona de picnic, por una sola persona adulta
• Deseable que ocupe el menor volumen para su almacenamiento en el hogar y en las tiendas
Mantenimiento
• Debera servir todas las porciones de un olla de 15 Litros sin requerir de mantenimiento o desmontaje
• Los elementos en contacto con los alimentos deben ser desmontables para su lavado con jabones lavaplatos comerciales
• No debe requerir de mantenimiento mayor (recambio de piezas por personal tecnico) en menos de quince usos (cada uso es una olla mondonguera)
• Es aceptable el uso o recambio de piezas consumibles después de cada uso.
Usuario e interfaces
• Debe poder ser operado por una sola persona, adulta, de hasta 78 anos.
• Debe permitir conocer al usuario la cantidad de sopa que queda en la olla sin necesidad de desmontar el equipo
• La apariencia estética debe ser acorde con ambientes naturales
• La operación del dispositivo debe ser silenciosa (debe permitir tener una comunicación entre dos personas a un metro de distancia del dispositivo)
Seguridad
• No podrá poner en riesgo al usuario a quemaduras por contacto
• Debera ser seguro para operar mientras la sopa aun esta siendo cocinada
Modos de Uso
• El modo normal de uso es ocasional, es decir debe cumplir el dispensado de una sola olla de sopa. Esto cubrirá al 70 % de los usuarios
• El pico de uso será el 30% de los usuarios que empleara el dispositivo en uso comercial o eventos, donde podrán darse tres ollas en forma consecutiva
Vida del Producto
• Los componentes principales deben resistir al menos 100 usos sin danos permanentes. Los componentes a recambiar no pueden representar mas del 30 % del costo inicial del equipo.
Fabricacion
• Se estima una producción de 2000 dispositivos para el primer ano
• La fabricación se realizara en Venezuela, con materias primas disponibles en el mercado nacional sin necesidad de ser importadas
Costos
• El dispositivo no podrá tener un precio de venta mayor a los 4000 Bsf * (a fecha de mayo 2013)
• Se estima un costo de comercialización del 30 % a través de los canales de ventas
• La utilidad del proyecto deberá ser del 30 % anual, con retorno de la inversión el segundo ano.
GANTT
Cronograma
Costos del proyecto y de los involucrados
El costo de la planificación del proyecto (usando el cambio oficial a Mayo del 2013 1$ = 6.5 BsF) es de 1397.5 BsF.
Búsqueda de información
Patentes
Buscamos información de patentes que nos ayuden en nuestro proyecto.
CN102536835 (A)
Bomba centrifuga para fluidos bifásicos
(solidos/líquidos).
PT81675 (A)
Bomba de desplazamiento positivo para un fluido bifásico (solidos/líquidos).
Mecanismo para extracción de carbón y agua de para aplicaciones de minería
(extracción de mezcla bifásica con componentes solidos de tamaños irregulares).
TWM441108 (U)
Mecanismo para suministrar calor a un fluido circulando por una tubería
utilizando resistencias eléctricas.
CN201441272 (U)
Mecanismo utilizado para separar componentes solidos de
mezclas liquidas a altas temperaturas en aplicaciones alimenticias.
US6168051 (B1)
Receptáculo portátil para extraer y transferir líquidos
de mezclas a altas temperaturas de manera segura.
Productos existentes
Son productos existentes que cumplan funciones similares a las que el proyecto requiere.
Envase termico que mantiene la temperatura del fluido y puede ser transportado facilmente.
Dispensador de refresco portatil y mecanismo que reparte el líquido de forma gradual.
Leyes y normas
El proyecto requiere el manejo correcto de alimentos para no perjudicar la salud de los usuarios. Según el SENCAMER:
Análisis Funcional
Caja Negra:
Árbol de funciones:
Flujograma:
Generación de ideas
Brainstorming:
Se planteó el tema principal en un mapa mental y se fueron generando muchas ideas que ayuden a lograr las funciones planteadas en el análisis funcional. En este paso cualquier aporte es válido y lo que importa es la cantidad, no la calidad.
Brainwriting
Además de utilizar la herramienta del mapa mental para generar ideas se utilizó otro metodo que consiste en dibujar un diseño y que un grupo de personas le agregue sus ideas. Lo que surgió de este proceso fue:
 |
| Concepto de Andres Lorenzo |
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| Concepto de Danyel Martínez |
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| Concepto de Francisco Aquique |
Analogías
Se buscan soluciones posibles con productos existentes.
Transporte de hortalizas al camión de carga por medio de un tornillo sin-fin.
Desplazamiento de fluido gracias a la succion.
Relaciones forzadas
Se buscan analogías con objetos que no tengan nada que ver con el diseño y se trata de encontrar alguna semejanza o solución que sea util para el dispositivo.
-Es cómodo
-Facil de mover
-Facil ensamblaje
-Valvulas de regulación
-Almacenamiento de fluido
-Se puede utilizar para transportar materiales o fluidos
-Es adaptable a varios tamaños
Biomimetismo
Este paso es similar a una relación forzada pero se basa en soluciones que nos ha brindado la naturaleza y aplicarlas al diseño de nuestro dispositivo.
La trompa de un elefante es utilizada para agarrar objetos de distintos tamaños y pesos. Es capaz de levantar un tronco de arbol y objetos que se puedan deslizar facilmente como un lapiz. El elefante también utiliza su trompa para alimentarse. Además puede transportar agua y llevarla a su boca o bañarse.
Ideas para el diseño:
-Líquido y sólidos transportados debido a la succión.
-Materiales flexibles
-Rango de fuerza variable
TRIZ
 |
| Recursos del sistema |
 | |||||
| Diagrama de interacción |
Extracción de conflictos:
Conflictos evidentes:
-Traslado eficaz
de la mezcla bifásica con sólidos de geometrías irregulares protegiendo la
integridad de la mezcla en el proceso.
-Facilitar la
limpieza del mecanismo para asegurar un buen mantenimiento del equipo.
Conflictos inherentes:
- Mejorar el
volumen de mezcla transferido por unidad de tiempo sin aumentar la potencia
consumida por el mismo.
-Mejorar la transferencia
de sólidos en conjunto con el fluido sin aumentar la complejidad del mecanismo.
-Mejorar el
manejo del mecanismo sin afectar la cantidad de sopa transportada.
-Mantener la
temperatura de la mezcla sin suministrar calor el mecanismo.
-Facilitar el
ensamblaje y desarme del mecanismo sin comprometer la el funcionamiento del
mismo.
Contradicciones técnicas:
-Mejorar el
volumen de sopa transportada si afectar el consumo de energía.
-Mejorar la masa capaz de ser transferida sin afectar complejidad
del mecanismo.
-Mejorar la
conveniencia de uso sin afectar la masa transportada.
-Mejorar la temperatura
sin afectar las entradas de energía.
-Mejorar la
complejidad del mecanismo sin afectar su productividad.
Soluciones
propuestas por el TRIZ:
2- Extraer parte
conflictiva del equipo.
12-
Equipotencialidad.
13- Revertir una
acción usada para resolver el problema.
15- Dividir un
objeto en diferentes partes con movimiento relativo con respecto a las demás.
17- Reorientar el
objeto.
25- Hacer que una función o propiedad sea útil por sí
misma desarrollando funciones auxiliares útiles.
26- Si un
mecanismo es muy costoso o difícil de fabricar, copiar uno más sencillo que
cumpla la misma función.
28- Sustituir un mecanismo mecánico con otro tipo de
mecanismo que pueda realizar la misma función, como la utilización de campos
magnéticos para desplazamiento de partículas.
30- Usar elementos flexibles que proporcionen
aislamiento contra el entorno.
34- Descartar y recuperar porciones de un objeto o
material durante la operación.
35- Cambiar los parámetros de operación.
36- Utilizar los fenómenos que ocurren durante el
cambio de fase de un material.
Estudio de las soluciones:
De las distintas soluciones propuestas
por el TRIZ se estudiaran las siguientes para ser implementadas en el
mecanismo, pues se consideraron las más apropiadas para realizar las funciones
requeridas:
2- Extraer parte
conflictiva del equipo.
15- Dividir un
objeto en diferentes partes con movimiento relativo con respecto a las demás.
17- Reorientar el
objeto.
25- Hacer que una función o propiedad sea útil por sí
misma desarrollando funciones auxiliares útiles.
30- Usar elementos flexibles que proporcionen
aislamiento contra el entorno.
Mediante la
extracción de partes que realmente no son necesarias para realización de las
funciones del mecanismo se simplifica la estructura y fabricación del mismo. Al
dividir un objeto en diferentes partes que posean movimiento relativo con
respecto a otras de sus piezas y crear un mecanismo reorientable se puede
aumentar la versatilidad del mecanismo y facilitar el cumplimiento de sus
funciones. La utilización de propiedades generadas por el mecanismo, como por
ejemplo un aumento en la energía potencial, puede ser de utilidad luego para
facilitar el cumplimiento de las funciones del mecanismo. Luego para la
protección del fluido durante su transporte, la utilización de elementos
flexibles para aislarlo del entorno resultara de gran utilidad.
Para el caso de
mantener temperatura si proporcionar energía al sistema, resulta imposible para
la matriz generar un una solución, pues es físicamente imposible. Sin embargo
existen distintas soluciones para mitigar la variación de temperaturas, como
utilizar materiales aislantes que dificulten el intercambio de calor con el
entorno.
Evaluación de ideas
Primer filtro
Segundo filtro
Tercer filtro
La mejor opción de diseño es la tercera.
Estimación de costos
El proyecto es
factible, puesto que el costo de venta de cada modelo nos proporciona con una
ganancia aceptable del 30% del costo de producción. Contando con una inversión inicial en el
diseño del proyecto y la adquisición de un molde de acero para una fabricación económica
de los tornillos sinfín, se repondría la inversión inicial con la venta de 18
unidades, luego de las cuales el resto de las ventas representarían ganancias.
En vista a que el
precio de venta es mayor al de otras opciones no automatizadas del mercado se
puede estimar un bajo número de ventas anuales de alrededor de 30 unidades por
año, tiempo para el cual ya el retorno de la inversión inicial se ha cubierto
proporcionando unas ganancias de aproximadamente un 240% de dicha inversión.
Diseño final
Se optó por la utilización de un mecanismo desarmable consistente en 4 partes para facilitar su mantenimiento y lavado.
La primera parte
consiste en una tapa transparente, que protege a la sopa de contaminantes
externos y sujeta el mecanismo a la olla mediante el uso de tornillos
sujetadores, actuando como base para el mecanismo. La forma de dicha tapa será
aquella de un cono, cuyo diámetro externo será aquel de la olla mondonguera con
mayor diámetro del mercado, permitiendo de esta manera, ser acoplado con
facilidad a ollas de menor diámetro (como es mostrado en el esquema).
La segunda parte
consiste en un tornillo sinfín (tornillo de Arquímedes), recubierto por una
tubería de un material aislante, el cual rotará a un rango de rpm controladas
para permitir de esta manera la extracción deseada de sopa (proporcionándole al
fluido energía potencial en el proceso). El tornillo tendrá un juego mínimo con
respecto a la tubería que lo recubre. Las dimensiones de este mecanismo
permitirán el paso de sólidos y líquidos (aprox. 15 cm de diam.).
La tercera parte actuará
como un acoplador entre el tornillo sin fin, el tubo que lo rodea, el motor
eléctrico que accionara el mecanismo y la manguera.
La cuarta y
última parte del sistema será una manguera flexible de material aislante, con
diámetro suficiente para el paso del fluido y sus sólidos, la cual explotara la
energía potencial atribuida al fluido por el tornillo sinfín para movilizar el
fluido al plato objetivo. El final de la manguera poseerá un mango ergonómico
para la comodidad del usuario que termine en una boquilla apropiada para
minimizar salpicaduras y derrames. En dicho mango se encontrará un botón el
cual al ser presionado activara el motor eléctrico (se debe mantener presionado
para que el dispositivo funcione, al dejar de ser presionado cesa el
funcionamiento del mismo), poniendo así en funcionamiento al mecanismo y
regulando la cantidad de sopa servida a gusto del usuario.
Boceto:
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