jueves, 8 de julio de 2010
Idea Final
Idea final:
Subsistema de mezclado: El subsistema de mezclado está formado por un tornillo que mezcla y desplaza la materia prima. La materia prima ingresa a través de válvulas y comienza la etapa de mezclado. En la etapa de mezclado la descarga del dispositivo se encuentra cerrada y un ducto de retorno permite que la mezcla regrese al inicio del dispositivo para ser impulsada de nuevo hasta que quede bien mezclada. Una vez terminada la mezcla, se cierra el ducto de retorno y se abre la descarga. La masa es impulsada hacia fuera del dispositivo en pequeñas esferas del volumen de una arepa que caen en el subsistema de transporte y precalentamiento. Para separar la masa se dispone de una hojilla en la descarga que corta la mezcla cada vez que sale el volumen correcto para la arepa.
Subsistema de transporte y precalentamiento: Este subsistema está compuesto por una cinta transportadora que lleva las esferas de masa hasta el siguiente subsistema y está sincronizado a través de un controlador con el subsistema de mezclado. Cada esfera cae en una superficie cilíndrica que está sujeta a la cinta transportadora a través de sólo el diámetro de manera que pueda rotar en los extremos de la cinta transportadora. La cinta está hecha de un material poroso que permite el paso de aire y vapor de agua. Debajo de la cinta transportadora se encuentra un tanque con agua caliente que se está evaporando parcialmente para calentar la masa que está siendo transportada en la cinta como se hace en un baño de María. El tanque cuenta con sensores de temperatura y nivel que van a darle señales a una bomba para llevar agua al tanque parar restituir la evaporada. El agua proviene de una tubería que pasa por el interior del horno de convección para aprovechar el calor del horno.
Subsistema de transporte y de dar forma: Este subsistema está compuesto por un carrito que se desplaza sobre un riel. Cuando pasa frente al final de la cinta transportadora del subsistema anterior se detiene para recibir las esferas de masa. El carrito cuenta con diferentes compartimientos que una vez llenos, cambian de altura para permitir que el siguiente compartimiento reciba la masa. Cuando un compartimiento se mueve para permitir que otro se llene, disminuye el espacio y aplana la masa dándole la forma final de la arepa. Después de ser cargado, el carro se desplaza hacia el horno de convección para finalizar el proceso.
Subsistema de mezclado: El subsistema de mezclado está formado por un tornillo que mezcla y desplaza la materia prima. La materia prima ingresa a través de válvulas y comienza la etapa de mezclado. En la etapa de mezclado la descarga del dispositivo se encuentra cerrada y un ducto de retorno permite que la mezcla regrese al inicio del dispositivo para ser impulsada de nuevo hasta que quede bien mezclada. Una vez terminada la mezcla, se cierra el ducto de retorno y se abre la descarga. La masa es impulsada hacia fuera del dispositivo en pequeñas esferas del volumen de una arepa que caen en el subsistema de transporte y precalentamiento. Para separar la masa se dispone de una hojilla en la descarga que corta la mezcla cada vez que sale el volumen correcto para la arepa.
Subsistema de transporte y precalentamiento: Este subsistema está compuesto por una cinta transportadora que lleva las esferas de masa hasta el siguiente subsistema y está sincronizado a través de un controlador con el subsistema de mezclado. Cada esfera cae en una superficie cilíndrica que está sujeta a la cinta transportadora a través de sólo el diámetro de manera que pueda rotar en los extremos de la cinta transportadora. La cinta está hecha de un material poroso que permite el paso de aire y vapor de agua. Debajo de la cinta transportadora se encuentra un tanque con agua caliente que se está evaporando parcialmente para calentar la masa que está siendo transportada en la cinta como se hace en un baño de María. El tanque cuenta con sensores de temperatura y nivel que van a darle señales a una bomba para llevar agua al tanque parar restituir la evaporada. El agua proviene de una tubería que pasa por el interior del horno de convección para aprovechar el calor del horno.
Subsistema de transporte y de dar forma: Este subsistema está compuesto por un carrito que se desplaza sobre un riel. Cuando pasa frente al final de la cinta transportadora del subsistema anterior se detiene para recibir las esferas de masa. El carrito cuenta con diferentes compartimientos que una vez llenos, cambian de altura para permitir que el siguiente compartimiento reciba la masa. Cuando un compartimiento se mueve para permitir que otro se llene, disminuye el espacio y aplana la masa dándole la forma final de la arepa. Después de ser cargado, el carro se desplaza hacia el horno de convección para finalizar el proceso.
Evaluación de ideas
Evaluación de ideas:
Para el subsistema de mezclado se consideraron varias ideas, pero las dos finales fueron las siguientes:
-Idea 1: Una variación y combinación de los sistemas de mezclado y de dar forma a la masa que se consiguen comercialmente que consta de un recipiente con una tapa deslizable en el fondo. En el recipiente se vierte la materia prima y se mezcla a través de un rotor en forma de espiral que se acerca en el proceso de mezclado y luego se retira. En lugar del mezclador se introduce ahora un cilindro que aplana la masa hasta cierto espesor. Ahora se retira la tapa deslizable debajo de la cual se encuentra un molde con subdivisiones. El cilindro empuja de nuevo la masa hasta que entra en las subdivisiones. El molde se hace vibrar para que los fragmentos de masa tomen forma esférica y finalmente se dejan caer las esferas de masa sobre el sistema de transporte.
-Idea 2: Un mezclador que opere como un tornillo de Arquímides. El mezclador opera en 2 etapas, en la primera la descarga de masa está cerrada y se recircula hasta que se encuentre bien formada la mezcla. Luego se abre la descarga y se cierra la recirculación para que el dispositivo desplace la mezcla y la descargue a través de una boquilla sobre el sistema de transporte.
PNI:
Idea 1:
Positivo:
-La eficiencia de los métodos y dispositivos empleados se encuentra asegurada ya que son los que existen comercialmente.
-Como dispositivos con las funciones individuales se encuentran disponible comercialmente, las piezas para armar el nuevo dispositivo se pueden conseguir con cierta facilidad.
-El método asegura que toda la masa será usada.
-Se mezcla y da forma una forma previa a las arepas en un mismo dispositivo.
Negativo:
-Los mecanismos que conforman el dispositivo pueden ser muy costosos.
-Los mecanismos son relativamente complejos, lo que implica un mayor número de partes y por tanto mayores posibilidades de que alguna en particular falle.
-El mecanismo necesitaría cuidadoso mantenimiento para asegurar su operación correcta.
-El dispositivo consumiría energía en los procesos de de movimiento de sus partes además de la necesaria para el mezclado.
-El dispositivo ocuparía una cantidad de espacio considerable para poder lograr la producción especificada.
Interesante:
-En el diseño de detalle del dispositivo se podría hacer ingeniería de reversa sobre los modelos comerciales.
-Los prototipos iniciales podrían usar partes de los modelos comerciales.
Idea 2:
Positivo:
-El número de piezas del dispositivo es relativamente pequeño.
-Combina las funciones de mezclado y de dar forma previa a la masa en un solo dispositivo.
-El dispositivo no requiere de mucho espacio.
-El dispositivo puede ser accionado simplemente por un motor.
-El dispositivo permite usar toda la masa.
Negativo:
-La limpieza del ducto de recirculación es complicada.
-El dispositivo requiere válvulas.
-El mecanizado del rotor puede ser costoso.
-Requiere mantenimiento cuidadoso.
-Produce vibraciones si no se mantiene bien balanceado.
Interesante:
-A excepción del mecanizado del tornillo, los procesos de fabricación serían poco costosos y las piezas comercialmente disponibles.
-El principio de funcionamiento es sencillo y es una aplicación de un idea muy antigua.
CYS:
Idea 1:
Consecuencias a corto plazo:
-Se reduce considerablemente el espacio de la planta física.
-Se emplea una inversión inicial considerable.
-Se detiene la producción durante la instalación de todo el equipo necesario.
Consecuencias a mediano plazo:
-Aumenta la producción de arepas.
-Aumenta el ruido en el local con un ruido intermitente.
-Se invierte una cantidad considerable en mantenimiento.
Consecuencias a largo plazo:
-Los costos de mantenimiento correctivo aumentan por fallas puntuales de piezas.
Idea 2:
Consecuencias a corto plazo:
-Se reduce un poco el espacio de la planta física.
-Se emplea una inversión inicial relativamente pequeña.
-La producción continúa con apenas una interrupción menor.
Consecuencias a mediano plazo:
-Aumenta la producción de arepas.
-Aumenta el ruido en el local con un ruido constante, pero menor.
-Se invierte una cantidad considerable en mantenimiento.
Consecuencias a largo plazo:
-Reemplazo preventivo o correctivo de válvulas y otras piezas.
-Se hace necesario balancear de nuevo el rotor y darle mantenimiento.
PMO:Idea 1: El dispositivo de la idea 1 busca mezclar y dar forma previa a las arepas en un mismo proceso. El objeto es ahorrar espacio y posiblemente tiempo. Para lograr el objetivo el dispositivo usa ideas de los modelos comerciales con funciones similares para garantizar su funcionamiento correcto y limpio y también para armarlo con piezas comercialmente disponibles.
Idea 2: El dispositivo de la idea 2 busca mezclar y dar forma previa a las arepas en un mismo proceso y usando el menor espacio posible. Se usa un tornillo de Arquímedes para mezclar e impulsar la mezcla y expulsarla por una boquilla que puede dividirse en dos o más para aumentar la producción si es necesario con el fin de llevar las arepas al sistema de transporte de manera ordenada.
Para el subsistema de mezclado se consideraron varias ideas, pero las dos finales fueron las siguientes:
-Idea 1: Una variación y combinación de los sistemas de mezclado y de dar forma a la masa que se consiguen comercialmente que consta de un recipiente con una tapa deslizable en el fondo. En el recipiente se vierte la materia prima y se mezcla a través de un rotor en forma de espiral que se acerca en el proceso de mezclado y luego se retira. En lugar del mezclador se introduce ahora un cilindro que aplana la masa hasta cierto espesor. Ahora se retira la tapa deslizable debajo de la cual se encuentra un molde con subdivisiones. El cilindro empuja de nuevo la masa hasta que entra en las subdivisiones. El molde se hace vibrar para que los fragmentos de masa tomen forma esférica y finalmente se dejan caer las esferas de masa sobre el sistema de transporte.
-Idea 2: Un mezclador que opere como un tornillo de Arquímides. El mezclador opera en 2 etapas, en la primera la descarga de masa está cerrada y se recircula hasta que se encuentre bien formada la mezcla. Luego se abre la descarga y se cierra la recirculación para que el dispositivo desplace la mezcla y la descargue a través de una boquilla sobre el sistema de transporte.
PNI:
Idea 1:
Positivo:
-La eficiencia de los métodos y dispositivos empleados se encuentra asegurada ya que son los que existen comercialmente.
-Como dispositivos con las funciones individuales se encuentran disponible comercialmente, las piezas para armar el nuevo dispositivo se pueden conseguir con cierta facilidad.
-El método asegura que toda la masa será usada.
-Se mezcla y da forma una forma previa a las arepas en un mismo dispositivo.
Negativo:
-Los mecanismos que conforman el dispositivo pueden ser muy costosos.
-Los mecanismos son relativamente complejos, lo que implica un mayor número de partes y por tanto mayores posibilidades de que alguna en particular falle.
-El mecanismo necesitaría cuidadoso mantenimiento para asegurar su operación correcta.
-El dispositivo consumiría energía en los procesos de de movimiento de sus partes además de la necesaria para el mezclado.
-El dispositivo ocuparía una cantidad de espacio considerable para poder lograr la producción especificada.
Interesante:
-En el diseño de detalle del dispositivo se podría hacer ingeniería de reversa sobre los modelos comerciales.
-Los prototipos iniciales podrían usar partes de los modelos comerciales.
Idea 2:
Positivo:
-El número de piezas del dispositivo es relativamente pequeño.
-Combina las funciones de mezclado y de dar forma previa a la masa en un solo dispositivo.
-El dispositivo no requiere de mucho espacio.
-El dispositivo puede ser accionado simplemente por un motor.
-El dispositivo permite usar toda la masa.
Negativo:
-La limpieza del ducto de recirculación es complicada.
-El dispositivo requiere válvulas.
-El mecanizado del rotor puede ser costoso.
-Requiere mantenimiento cuidadoso.
-Produce vibraciones si no se mantiene bien balanceado.
Interesante:
-A excepción del mecanizado del tornillo, los procesos de fabricación serían poco costosos y las piezas comercialmente disponibles.
-El principio de funcionamiento es sencillo y es una aplicación de un idea muy antigua.
CYS:
Idea 1:
Consecuencias a corto plazo:
-Se reduce considerablemente el espacio de la planta física.
-Se emplea una inversión inicial considerable.
-Se detiene la producción durante la instalación de todo el equipo necesario.
Consecuencias a mediano plazo:
-Aumenta la producción de arepas.
-Aumenta el ruido en el local con un ruido intermitente.
-Se invierte una cantidad considerable en mantenimiento.
Consecuencias a largo plazo:
-Los costos de mantenimiento correctivo aumentan por fallas puntuales de piezas.
Idea 2:
Consecuencias a corto plazo:
-Se reduce un poco el espacio de la planta física.
-Se emplea una inversión inicial relativamente pequeña.
-La producción continúa con apenas una interrupción menor.
Consecuencias a mediano plazo:
-Aumenta la producción de arepas.
-Aumenta el ruido en el local con un ruido constante, pero menor.
-Se invierte una cantidad considerable en mantenimiento.
Consecuencias a largo plazo:
-Reemplazo preventivo o correctivo de válvulas y otras piezas.
-Se hace necesario balancear de nuevo el rotor y darle mantenimiento.
PMO:Idea 1: El dispositivo de la idea 1 busca mezclar y dar forma previa a las arepas en un mismo proceso. El objeto es ahorrar espacio y posiblemente tiempo. Para lograr el objetivo el dispositivo usa ideas de los modelos comerciales con funciones similares para garantizar su funcionamiento correcto y limpio y también para armarlo con piezas comercialmente disponibles.
Idea 2: El dispositivo de la idea 2 busca mezclar y dar forma previa a las arepas en un mismo proceso y usando el menor espacio posible. Se usa un tornillo de Arquímedes para mezclar e impulsar la mezcla y expulsarla por una boquilla que puede dividirse en dos o más para aumentar la producción si es necesario con el fin de llevar las arepas al sistema de transporte de manera ordenada.
Synetics
Synetics:
Analogía Personal:
-Harina/masa: Se nos mantiene en contenedores por un tiempo indefinido e intermitentemente se extrae parte de nosotros. Después de que somos extraídos se nos humedece y se nos revuelve hasta que formamos una masa. Al revolvernos se nos golpea, empuja y extruye; a veces no quedamos bien mezclados. Una vez convertidos en masa se nos calienta un poco durante poco tiempo y se nos aplasta hasta una forma cilíndrica para finalmente llevarnos a un horno donde se nos cocina.
-Carrito: Yo soy un carrito para la fabricación de arepas. Yo recojo las arepas de una cinta transportadora desde donde caen aparatosamente para depositarse en uno de mis compartimientos. Una vez en mis compartimientos yo disminuyo el espacio entre ellos para aplastar la masa y darle forma final a las arepas que a veces dejan residuos en mí. Después de llenar todos mis compartimientos con el mayor número de arepas posible se me lleva a un horno donde mis componentes, en particular los móviles, sufren por un incremento brusco de temperatura. Allí paso algún tiempo mientras se cocinan las arepas y luego soy extraído de nuevo del horno para descargas las arepas. Ahora siento frío porque estaba acostumbrado al horno y el ciclo comienza de nuevo.
Analogía directa:
-Si bien el problema de mezclar masa para arepas de forma automatizada parece poco común, preparar masa para otros productos a través de procesos automáticos es algo que se hace en muchas panaderías o centros de producción de alimentos. De forma más cercana, el problema se parece mucho a preparar la mezcla para una torta casera con un asistente de cocina.
-Precalentar la mezcla durante cierto tiempo es muy parecido a precalentar un alimento en el microondas para cocinarlo luego o mantener un alimento a cierta temperatura con un baño de María o en un horno de convección casero.
Analogía Fantástica:
Una panadería pone a disposición un nuevo servicio en el que el cliente dibuja en una pantalla la forma del pan y la temperatura a la que lo desea recibir y un sistema automatizado lo produce en un corto tiempo. El usuario lo recibe a través de una rendija como la de las máquinas de refresco.
Formulación de preguntas:
Inconveniente 1: No se logró producir la cantidad especificada de arepas.
¿Por qué?
Porque el sistema diseñado es muy lento
¿Por qué?
Porque la velocidad del transporte de la masa es muy lenta
¿Por qué?
Porque se necesita precalentar la masa durante 3 minutos y se transporta solo una línea de arepas a la vez
¿Por qué?
Porque se tienen un solo mezclador y una sola boquilla de descarga del mezclador.
Inconveniente 2: El sistema dejó de funcionar de forma óptima.
¿Por qué?
Presenta ruido y vibraciones, la velocidad de transporte disminuyó y presenta problemas de sincronización.
¿Por qué?
Porque los sistemas mecánicos presentan fallas.
¿Por qué?
Porque se introdujeron residuos en los intersticios.
¿Por qué?
Porque la masa se adhiere a las superficies y la harina se esparce a través del aire.
TRIZ
TRIZ
2.- Estado ideal:
- Funciones dañinas:
- El agua fuga en el sistema de transporte
- El sistema de propulsión de la mezcladora se contamina con la masa
- La valvula de paso se traba con la masa
- Las arepas no quedan con la forma exacta
- La vibración del transporte desbarata la arepa
- El precalentador no calienta uniformemente la arepa
- Funciones Utiles:
- La mezcladora une la harina y el agua en determinada proporción
- El sistema de transporte lleva la masa hacia el molde
- El molde convierte la masa en arepa
- El precalentador lleva la arepa a 40° durante 3 min.
- El segundo transporte lleva las arepas al precalentador.
- El agua y el harina se unen y forman una mezcla homogénea llamada masa.
Idealidad=1
3.- Extraer conflictos:
- A mayor cantidad de ingredientes en la mezcladora mas difícil mezclar
- Trasladar la harina y el agua a la mezcladora sin tener fugas
- Consumir la menor energía posible mezclado
- Moldear las arepas lo más rápido posible
- Trasportar las arepas hasta el precalentador sin que pierdan su forma
- Calentar uniformemente la arepa sin dejar que se queme la misma
4.- Contradicciones Técnicas:
- Mezclar eficiente mente sin disminuir la cantidad de ingredientes
- Trasladar mayor cantidad de harina y agua sin tener fugas
- Consumir poca energía en el mezclado al aumentar la cantidad de ingredientes
- Moldear mayor cantidad de arepas en menor tiempo
- Transportar mayor cantidad de arepas y más rápido sin que estas pierdan su forma
- Calentar uniformemente mayor cantidad de arepas en el menor tiempo posible
Soluciones existentes
Soluciones existentes:
Para el subsistema de mezclado se consiguió que existen muchos equipos para mezclar masa destinados a panaderías. Algunos de estos equipos son:
-Los mezcladores ofrecidos por Precision North America Food Machinery (http://www.precisionmixers.com/)
Para el subsistema de mezclado se consiguió que existen muchos equipos para mezclar masa destinados a panaderías. Algunos de estos equipos son:
-Los mezcladores ofrecidos por Precision North America Food Machinery (http://www.precisionmixers.com/)
Estos mezcladores son espirales, el elemento que rota se puede ver mejor en la siguiente imagen (http://www.youtube.com/user/DoctorGold1#p/a/u/1/9zR9pIcgdp4):
El recipiente puede ser estacionario o móvil. Se encontraron modelos como ciertas particularidades como uno que descargaba automáticamente la mezcla a través de un sistema hidráulica que elevaba y rotaba el recipiente (http://www.empirebake.com/):
-Mezcladores industriales como el que se muestra a continuación (http://www.youtube.com/watch?v=pEJvvp1oxsk):
Para el subsistema de dar forma a las arepas se encontraron algunas soluciones que no eran exactamente para producir arepas, pero sí para dar forma a la masa para otros productos:
-Una máquina que actúa de manera similar a una bomba de tornillo para dar forma esférica a la masa (http://www.youtube.com/watch?v=E_GHQ8ijAys 1:10-1:18):
-Una máquina que corta primero la masa y luego la hace pasar por una canal en forma de espiral para perfeccionar la forma esférica (http://www.youtube.com/watch?v=E_GHQ8ijAys 3:54-4:00):
-Una máquina que divide una masa en pequeños trozos encerrándolos en cavidades y luego vibra para darle la forma deseada (http://www.youtube.com/watch?v=_P0-37DOIEc&feature=related):
Para extraer y dosificar la materia prima de los recipientes se consideraron las bombas dosificadoras de diafragma (http://www.itc.es/pdf/Brochures/DOSTEC.pdf):
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