Proyecto Diseño de sistemas mecánicos en énfasis “Proyecto Dragged”

Proyecto Diseño de sistemas mecánicos en énfasis

“Proyecto Dragge”

Diseño de sistemas mecánicos en énfasis

Universidad de la sabana

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PROYECTO DRAGGED

DISEÑO Y CONSTRUCCION DE UN SISTEMA DE ENFRIAMIENTO Y CALENTAMIENTO

(Design and construction of a cooling and heating system)

                                                                     Autores: Elian Felipe Arenas Polo

                                                                                    Thomas Andrey Carrillo

   Julián Rodríguez Sánchez

2023

Tabla de contenido

Introducción        4

Objetivos        5

Objetivo General        5

Objetivos Específicos        5

Marco teórico        6

Grageadora        6

Paneo de chocolate        6

Proceso de grageado del chocolate        7

Condiciones ideales para el proceso        7

Tipo y características del chocolate        7

Fundamentos de transferencia de calor        8

Intercambiador de calor        9

Intercambiadores de tubos y coraza        10

Aplicaciones de intercambiadores de calor:        12

Resistencia eléctrica        13

Ley de Joule        14

Metodología        15

Identificación de la necesidad        15

Síntesis        15

Alternativas para el diseño        16

Sistema de enfriamiento:        16

Sistema de calentamiento:        19

Alternativas del sistema a diseñar:        21

Cálculos del intercambiador-enfriador        23

Suposiciones planteadas y condiciones iniciales        23

Desarrollo        24

Cálculos del intercambiador-calentador        27

Suposiciones planteadas y condiciones iniciales        27

Desarrollo        28

Simulaciones        28

Simulación del proceso sin la máquina propuesta        28

Simulación del compresor con aire frio        29

Simulación del compresor con aire caliente        29

expectativa: comparación de tiempos de limpieza y de recubrimiento        29

Resultados de diseño        29

Análisis y selección de materiales.        29

Selección de la tubería (basada en los cálculos teóricos)        29

Selección de la resistencia (también basada en los cálculos)        29

Selección de la bomba (para el agua fría)        29

Selección del compresor o ventilador        29

Selección del tanque        29

Sistema electrónico.        29

Disposición (cómo van a estar conectados los componentes)        29

Actuadores adicionales (botones y luces)        29

Potencia neta        29

Ficha técnica        29

Tabla de precios        29

Metodología para la construcción        29

Conclusiones        30

Referencias        31

Introducción 

En el mundo de la producción industrial de alimentos, la calidad y uniformidad del producto final son fundamentales para satisfacer las necesidades del mercado y asegurar la fidelidad del cliente. En este contexto, la grageadora se presenta como una herramienta esencial para recubrir alimentos con diversas soluciones, otorgándoles un aspecto atractivo y una textura crocante.

No obstante, durante el proceso de grajeado normal, los tiempos para la solidificación del chocolate son elevados al igual que los de limpieza. Es por eso por lo que, en este proyecto, se plantea el diseño y construcción de un sistema de enfriamiento y calentamiento que permita mejorar estos tiempos.

El sistema propuesto contará con un intercambiador de calor que permitirá el enfriamiento o calentamiento del producto a través de la circulación de aire fría o caliente, según sea el caso.

En este documento se describirá en detalle el diseño del sistema de enfriamiento y calentamiento, así como la construcción del prototipo y su posterior evaluación en términos de eficiencia y calidad del producto final. Se espera que este proyecto aumente la eficiencia del proceso y mejore la calidad del producto final.

Objetivos 

Objetivo General 

• Optimizar los tiempos de grajeado y limpieza mediante el diseño de un sistema, simple y económico, de enfriamiento y calefacción para una máquina grageadora de laboratorio perteneciente a la empresa Nutrilink.

Objetivos Específicos 

• Determinar las dimensiones óptimas del intercambiador de calor para garantizar que las temperaturas de salida del enfriador y calefactor cumplan con los requerimientos establecidos.
• Realizar una caracterización completa de la máquina diseñada, con el propósito de calcular la potencia y amperaje necesarios para su operación.
• Evaluar la eficacia del sistema propuesto en términos de tiempos de limpieza y grajeado, comparándolos con los tiempos actuales y estableciendo si se cumplen las expectativas de mejora en la eficiencia del proceso.

Marco teórico 

Grageadora

Las grageadoras son máquinas diseñadas para facilitar la tarea de recubrir productos secos tales como avellanas o almendras con chocolate, azúcar o caramelo; por medio de un sistema rotativo que permite repartir la mezcla de forma homogénea agregando una capa uniforme. Estas máquinas tienen grandes capacidades y además manejan velocidades adecuadas para tener un recubrimiento de calidad, es por esto por lo que son muy usadas en la industria de los alimentos. Algunas grageadoras traen consigo un sistema de refrigeración/calefacción el cual les permite acelerar los procesos de recubrimiento y limpieza.

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Figura 1. Maquina Grageadora

Paneo de chocolate

El paneo de chocolate es un proceso que usa una grageadora de chocolate con tambores giratorios para cubrir inclusiones con un recubrimiento a base de grasa, lo que no limita las opciones al chocolate. El recubrimiento puede incluir varios tipos desde el chocolate negro hasta yogurt y mantequilla de maní.

A pesar de que su uso para dulces en la actualidad, el paneo se originó en la industria farmacéutica. Para hacer las pastillas más fáciles de tragar, un hombre llamado Razes las cubría con mucilago hace 1100 años. Luego de unos años, las adiciones más sabrosas hicieron que la medicina disminuyera, y se encontraron las opciones más dulces de azúcar o miel.

Proceso de grageado del chocolate

Los conceptos básicos del paneo de chocolate contienen cuatro pasos, cada uno de los cuales contribuye a la forma en la que el recubrimiento se adhiere a las inclusiones y se termina. Si bien es simple, el paneo es un arte que requiere experiencia para perfeccionarse.

• Engrossing: describe el proceso de recubrir las inclusiones preparadas con chocolate u otro recubrimiento.
• Pulido: después del Engrossing, la mayoría de los dulces paneados tienen una apariencia opaca que necesita ser pulida para una apariencia más atractiva. Este paso y glaseado son partes del proceso de terminado.
• Glaseado: a menudo consiste en diferentes capas, como una capa de jarabe de azúcar seguida de una de goma laca.

Condiciones ideales para el proceso 

Para el paneo de chocolate, la temperatura ambiente ideal para el proceso se encuentra entre 12 y 20 °C, aunque muchas instalaciones usan temperaturas ambiente ligeramente más altas para la comodidad del operador.

Cuando se recubre con leche o chocolate negro, los niveles de humedad deben mantenerse entre 50% y 55%. Mientras que el chocolate requiere condiciones más secas con humedad entre 35% y 45%.

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