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DETERMINAR LOS VALORES DE LA MÁQUINA DE PELADO YPICADO TIPO BASTÓN DE PAPAS CANCHAN PARA OPTIMIZAR ELTIEMPO DE SU PROCESO DE LA POLLERÍA “EL POLLON”UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚFACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICAPLAN DE INVESTIGACIÓNASIGNATURA : DISEÑOS EXPERIMENTALESDOCENTE : Dr. Marcial De ...

Description

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA PLAN DE INVESTIGACIÓN DETERMINAR LOS VALORES DE LA MÁQUINA DE PELADO Y PICADO TIPO BASTÓN DE PAPAS CANCHAN PARA OPTIMIZAR EL TIEMPO DE SU PROCESO DE LA POLLERÍA “EL POLLON”

ASIGNATURA

: DISEÑOS EXPERIMENTALES

DOCENTE

: Dr. Marcial De La Cruz Lezama.

GRUPO

: Número seis – martes

ESTUDIANTES : Barzola Barrios, Gianpool E : Cañabi Mercado, Junior Albert : Diaz Huaman, Oscar Eduardo : Espíritu Bastidas, Julio : Maullaupoma Gomez, Beker Yonel : Orellana Meza Yann Franco : Salome Barra, Jose Antonio :Taipe Orellana Denilson Emerson SEMESTRE

: VII

TURNO

: Mañana

Huancayo, 01 de febrero de 2021

ASESOR Dr. Marcial De La Cruz Lezama

AGRADECIMIENTO Agradecemos a Dios por bendecirnos la vida, por guiarnos a lo largo de nuestra existencia, ser el apoyo y fortaleza en aquellos momentos de dificultad y de debilidad. Gracias a nuestros padres y por ser los principales promotores de nuestros sueños, por confiar y creer en nuestras expectativas, por los consejos, valores y principios que nos han inculcado.

DEDICATORIA A nuestros maestros quienes nunca desistieron al enseñarnos, aun sin importar que muchas veces no poníamos atención en clase, a ellos que continuaron depositando su esperanza en nosotros.

RESUMEN Se propone la optimización de del diseño de la máquina de pelado y cortado tipo bastón de papa canchan para la pollería “EL POLLON” el cual realiza el pelado y cortado tipo bastón de papa canchan en 1.21572 minutos. El desarrolló de la investigación fue dado por un método inductivo porque se enfoca en el problema y se enfrentó teniendo un pensamiento basado en partes. Se aplicó el tipo de investigación aplicada tecnológico, porque se aplica el conocimiento científico para el diseño de la máquina. Se usó el nivel de correlación causal porque las variables tomadas en cuenta tienen relación. Y se empleó un diseño experimental porque es una técnica estadística mediante bloques completos. El desarrollo de la optimización fue dado por la teoría de superficies de respuesta mediante el cual llegamos a la conclusión que nuestros valores deben ser 8 L/min para el caudal de agua N°80 para el numero de lija para que el factor de salida sea optima.

ABSTRACT

It is proposed to optimize the design of the canchan potato stick-type peeling and cutting machine for the “EL POLLON” poultry industry, which performs the canchan potato stick-type peeling and cutting in 1.21572 minutes. The development of the research was given by an inductive method because it is focused on the problem and faced having a thinking based on parts. The type of technological applied research was applied, because scientific knowledge is applied to the design of the machine. The level of causal correlation was used because the variables taken into account are related. And an experimental design was used because it is a statistical technique using complete blocks. The development of the optimization was given by the theory of response surfaces through which we came to the conclusion that our values should be 8 L / min for the water flow N ° 80 for the number of sandpapers so that the output factor is optimal.

ÍNDICE GENERA

ASESOR...............................................................................................................ii AGRADECIMIENTO............................................................................................iii DEDICATORIA.....................................................................................................iv RESUMEN............................................................................................................v ABSTRACT..........................................................................................................vi ÍNDICE GENERAL..............................................................................................vii INDICE DE FIGURAS:..........................................................................................x INDICE DE CUADROS:.......................................................................................xi INDICE DE TABLAS:...........................................................................................xii INTRODUCCIÓN................................................................................................13 CAPITULO I........................................................................................................16 1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA..........................................................16 1.1. Fundamentación del problema.................................................................16 1.2. Formulación del problema........................................................................16 1.2.1. Problema General..............................................................................16 1.2.2. Problemas específicos.......................................................................17 1.3. Objetivos de la investigación....................................................................17 1.3.1. Objetivo general.................................................................................17 1.3.2. Objetivo específico.............................................................................17 1.4. Justificación..............................................................................................17 1.5. Alcances y limitaciones de la investigación.............................................17 1.5.1. Alcances de la investigación..............................................................17 1.5.2. Limitaciones de la investigación........................................................17 2. MARCO TEORICO......................................................................................18 2.1. Antecedentes de la investigación.............................................................18 2.2. Bases teóricas..........................................................................................20 2.2.1. Papa canchan....................................................................................20 2.2.2. Métodos de cortado y pelado de papa canchan................................21 2.2.2.1.

Métodos Pelado de papa............................................................................21

2.2.2.2.

Métodos Cortado de papa..........................................................................24

2.2.3. Cálculo de pelado de papa canchan.................................................27 2.2.4. Cálculo de pelado de papa canchan.................................................30 2.2.5. Máquinas de pelado y corte de papa.................................................31 2.2.5.1.

Máquina de pelado manual........................................................................31

2.2.5.2.

Máquina de pelado manual eléctrico.........................................................32

2.2.5.3.

Maquina peladora de abrasión...................................................................33

2.2.5.4.

Maquina peladora mecánica con cuchillas.................................................34

2.2.6. Diseño................................................................................................36 2.2.7. Optimización mediante la Metodología de superficies de respuesta (MSR)...........................................................................................................38

2.3.

2.2.7.1.

Diseño......................................................................................................... 40

2.2.7.2.

Modelo:...................................................................................................... 40

2.2.7.3.

Optimización...............................................................................................43

Bases conceptuales...........................................................................54

2.3.1. Definición conceptual.........................................................................54 2.3.2. Definición operacional........................................................................55 2.4. Hipótesis...................................................................................................56 2.4.1. Hipótesis general...............................................................................56 2.4.2. Hipótesis específica...........................................................................56 2.5. Operacionalización de variables...............................................................56 3. METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN..................................................58 3.1. Método de investigación...........................................................................58 3.2. Tipo de investigación................................................................................58 3.3. Nivel de investigación...............................................................................58 3.4. Diseño de investigación............................................................................59 3.5. Unidad de observación.............................................................................60 3.6. Técnicas e instrumentos de recolección de datos...................................60 3.6.1. Técnicas de recolección de datos......................................................60 3.6.2. Instrumentos de recolección de datos...............................................61 3.7. Procedimiento de recolección de datos....................................................61 4. OPTIMIZACION DEL TIEMPO.................................................................62 4.1. DISEÑO....................................................................................................62 4.1.1. Definir los objetivos de la optimización..............................................62 4.1.2. Escoger factores de interés...............................................................63 4.1.3. Elaborar un diseño experimental.......................................................63

4.1.4. Visualización del posible punto optimo..............................................63 4.2. Modelo......................................................................................................65 4.2.1. Obtención del modelo previo.............................................................65 4.2.2. Evaluación del modelo previo............................................................66 4.2.3. Obtención del modelo matemático ajustado......................................66 4.2.4. Obtención de gráfica y corroboración de la validación del modelo ajustado........................................................................................................67 4.3. Optimización.............................................................................................67 4.3.1. Cribado...............................................................................................67 4.3.2. Búsqueda I o de primer orden...........................................................69 5. RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN.....................................................73 5.1. Presentación de resultados......................................................................73 5.2. Análisis estadístico de los resultados.......................................................74 5.2.1. Análisis de varianza...........................................................................74 5.2.1. Análisis de regresión..........................................................................75 5.2.2. Análisis aplicando el método de superficies de respuesta................76 5.3. Prueba de hipótesis..................................................................................77 5.4. Discusión e interpretación de resultados.................................................79 5.4.1. Análisis de varianza...........................................................................79 5.4.2. Análisis de regresión..........................................................................79 5.4.3. Análisis aplicando el método de superficies de respuesta................79 5.5. Aportes y aplicaciones..............................................................................79 CONCLUSIONES...............................................................................................81 RECOMENDACIONES......................................................................................83 BIBLIOGRAFÍA...................................................................................................84 ANEXO:..............................................................................................................85

INDICE DE FIGURAS: Figura 1: Papa canchan...................................................................................21 Figura 2: Prueba con lija negra tipo P800......................................................21 Figura 3:Prueba con lija negra tipo P180.......................................................22 Figura 4: Tanque con lija de color rojo...........................................................23 Figura 5: Prueba realizada con lija de color rojo..........................................23 Figura 6: Tanque con cuchillas.......................................................................25 Figura 7:Prueba realizada con lija de color rojo...........................................25 Figura 8: maquina cortadora...........................................................................27 Figura 9: Pelado Manual..................................................................................32 Figura 10: Pelado manual eléctrico................................................................33 Figura 11: Pelado por abrasión.......................................................................34 Figura 12: Pelado por abrasión.......................................................................36 Figura 13: Etapas del proceso de diseño según la norma VDI 2221..........37 Figura 14 Grafica de interacción para tiempo...............................................64 Figura 15 Grafica de superficie de respuesta................................................67 Figura 16 Grafica de dispersión de 3D..........................................................70 Figura 17 Grafica de contorno de tiempo vs velocidad de arrastre, velocidad de doblado.......................................................................................72 Figura 18 Gráfica de contorno de tiempo de arrastre, velocidad de doblado..............................................................................................................76 Figura 19 Gráfica de superficie de tiempo vs. Doblado, velocidad de arrastre...............................................................................................................77

INDICE DE CUADROS

Cuadro 1 Análisis de varianza con regresión lineal múltiple y modelo matemático........................................................................................................65 Cuadro 2 Análisis de optimización de la variable de salida........................66 Cuadro 3 Análisis de varianza de los datos velocidad de corte y material68 Cuadro 4 análisis de varianza de los factores velocidad de arrastre y velocidad de doblado ......................................................................................69 Cuadro 5 Análisis de varianza de los factores velocidad de arrastre y velocidad de doblado .....................................................................................69 Cuadro 6 Análisis de optimización de la variable de salida........................71 Cuadro 7 Análisis de varianza de los factores velocidad de arrastre y velocidad de doblado.......................................................................................75 Cuadro 8 Análisis de regresión.......................................................................78

INDICE DE TABLAS: Tabla 1 Etapas de optimización----------------------------------------------------------39 Tabla 2 Operacionalización de la primera variable de entrada----------------56 Tabla 3 Operacionalización de la segunda variable de entrada---------------57 Tabla 4 Operacionalización de la segunda variable de entrada--------------57 Tabla 5 ACTIVIDADES DE OPTIMIZACIÓN--------------------------------------------60 Tabla 6 Tabla de variables------------------------------------------------------------------63 Tabla 7 datos de los factores de entrada y los factores de salida------------63 Tabla 8 Datos de variables de velocidad de corte y material-------------------68 Tabla 9 Datos DE LA MAQUINA DE PELADO Y CORTADO---------------------73

INTRODUCCIÓN En el capítulo número uno se redactó la fundamentación del problema el cual busca optimizar los valores para reducir el tiempo de elaboración de una máquina de cortado y pelado tipo bastón de papa canchan para la pollería” EL POLLON” la cual actualmente tiene un tiempo de promedio de 72.943 segundos para el pelado y cortado tipo bastón de papa canchan siendo la meta un tiempo 53 segundos. Este se justificó tomando como base la mejora del abastecimiento de papa canchan, así como evitar el desgaste físico y riesgo laboral.

En el capítulo dos se mencionan tres fuentes distintas donde se especifican de qué manera aportaron las distintas fuentes a la investigación. En las bases teóricas se da un alcance de lo que es papa canchan, los métodos de pelado y cortado de papa, el cálculo del pelado de papa cancha, el cálculo para el corte de papa canchan, las máquinas para pelado y cortado de papa canchan, el diseño y la optimización. Mientras que en las bases conceptuales se definió las definiciones conceptuales y operacionales. También se da un alcance a los procesos que se realizaran durante el trabajo de optimización el cual es “Optimización mediante la Metodología de superficies de respuesta (MSR)” así como teoría respectiva.

En el capítulo tres se especifica la metodología de investigación la cual por un método inductivo porque se enfoca en el problema y se enfrentó teniendo un pensamiento basado en partes. Se aplicó el tipo de investigación aplicada

tecnológico, porque se aplica el conocimiento científico para el diseño y simulación de la máquina. Se usó el nivel de correlación causal porque las variables tomadas en cuenta tienen relación. Y se empleó un diseño factorial de dos factores porque es una técnica acorde con los lineamientos de la optimización. Para la técnica de recolección datos se usó una térmica empírica por que se realiza la observación directa del prototipo virtual mediante el software. EL instrumento de recolección de datos será un formato de tablas donde nos indita las variables. El procedimiento de recolección de datos se hará mediante las simulaciones hechas en el software variando los datos de entrada. Y las técnicas de procesamiento y análisis de datos el cual se dará mediante los lineamientos de la teoría de optimización de superficies de respuesta.

En el capítulo cuatro se desarrolla la optimización siguiendo la Metodología de superficies de respuesta. Para el diseño de escogió los factores los cuales son caudal de agua, número de lija, velocidad de giro y tamaño de papa como factores de entrada y al tiempo como el factor de salida. Para la elaboración de un diseño experimental se consideró el diseño factorial de dos factores. En la visualización del posible punto óptimo se muestran los datos de los factores de entrada y factores de salida. Para el modelo se usó el software Minitab 18 el cual sirvió para el análisis de varianza del modelo, así como su posterior evaluación y obtención de datos del modelo matemático ajustado. Para la optimización se corrió un diseño factorial de dos factores para hacer el análisis de los datos de variables teniendo una respuesta de descarte de los f...