TRABAJO FINAL SELECCIÓN DE MATERIALES CORTE 3 (1)(como estaba)

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UNIVERSIDAD DE CÓRDOBA
INGENIERÍA MECÁNICA
SELECCIÓN Y APLIC. DE LOS MATERIALES 
 
TRABAJO FINAL – CORTE III
APLICACIÓN DEL PROCESO Y MÉTODOS DE SELECCIÓN DE MATERIALES COMPLETOS
(Diseño de una máquina que procesa y crea empanadas al por mayor)
PRESENTADO A:
ING. JIMY UNFRIED SILGADO PhD.
PRESENTADO POR:
YULEIDYS MARÍA HUMÁNEZ PÉREZ
UNIVERSIDAD DE CÓRDOBA
FACULTAD DE INGENIERÍAS
INGENIERÍA MECÁNICA
MONTERÍA – CÓRDOBA
2023
TABLA DE CONTENIDO
OBJETIVOS	3
Objetivo general	3
Objetivos específicos	3
PARÁMETROS Y CARACTERÍSTICAS DE LA MÁQUINA	4
PIEZA CRÍTICA (MOLDE)	5
TRADUCCIÓN DE LOS REQUERIMIENTOS DEL MATERIAL	6
Función	6
Restricciones	6
Objetivos	6
Variables libres	7
MÉTODO PARA LA SELECCIÓN DE MATERIALES	7
Método base de datos	7
Materiales candidatos para la fabricación de moldes para empanadas	8
Método de la matriz de decisión	8
Materiales y propiedades	8
Matriz ponderada	9
BIBLIOGRAFÍA	10
OBJETIVOS
Objetivo general
Aplicar lo aprendido en el curso de selección y aplicación de materiales para escoger el material adecuado para moldes de empanadas.
Objetivos específicos
· Determinar los parámetros y características que tiene el molde.
· Aplicar el método base de datos para elegir la familia y clase del material para el molde.
· Seleccionar el material usando el método de la matriz de decisión.
PARÁMETROS Y CARACTERÍSTICAS DE LA MÁQUINA
Se diseñó una máquina para que produzca empanadas recibiendo la masa de harina hecha y mezclándola con rellenos (Carne, pollo, huevo, arroz, etc.). Debe ser operada por dos personas, una que vierta masa y relleno, y otra que reciba y empaque las empanadas ya hechas. Ésta máquina funciona mediante bandas transportadoras y es impulsada gracias a poleas. El movimiento de las bandas es intermitente para garantizar que un molde pueda darles forma a las empanadas, éste molde es accionado mediante sistemas neumáticos. Como se observa en la figura 1.
Figura 1. Diseño final de la máquina. Fuente: Autores 2023.
Se plantearon varios parámetros con los que funciona la máquina: Capacidad Aproximadamente de 500 empanadas por hora, velocidad de la banda de 100 mm/s, pausa de 5 segundos para cortar con el molde y 5 segundos para poner nuevamente masa en el molde, La fuerza calculada en los rodillos es de 240 N y 520 N aproximadamente y un factor de seguridad de 2,0.
	
PIEZA CRÍTICA (MOLDE)
Figura 2. Diseño molde de empanadas. Fuente: Autores 2023.
Un molde de hacer empanadas es una herramienta que se utiliza para dar forma y sellar la masa de las empanadas de manera rápida y uniforme. Su función principal es facilitar el proceso de preparación de las empanadas, permitiendo que se obtengan empanadas con una apariencia y tamaño consistentes.
El molde de empanadas generalmente consta de dos partes principales: Una base y una tapa. La base tiene una forma circular o semicircular con una superficie lisa en la que se coloca la masa de empanada. La tapa tiene la misma forma que la base y se utiliza para cubrir la masa una vez que se ha agregado el relleno.
El molde corta seis empanadas a la vez, se asume que una empanada pesa en promedio 150g y cabe dentro de un rectángulo de 25mm x 27mm.
Calcularon la masa requerida para una producción de 500 empanadas por hora, asumiendo que una empanada pesa alrededor de 150g.
 
Asumieron que el 50% de la masa al final del proceso es reciclada, lo cual puede apreciarse con modelo del molde.
Figura 3. Dimensiones del molde en mm. Fuente: Autores 2023.
TRADUCCIÓN DE LOS REQUERIMIENTOS DEL MATERIAL
Función
Es una herramienta diseñada específicamente para dar forma, contener y sellar las empanadas de forma rápida y uniforme.
Restricciones 
· Costos.
· Resistencia a la corrosión.
· Alta tenacidad.
· Resistencia al desgaste.
· Resistencia mecánica.
· Resistencia química.
· Durabilidad.
· Fácil de limpiar.
Objetivos
	Maximizar
	Minimizar
	Resistencia a la corrosión
	Densidad
	Resistencia al desgaste
	Costos
	Resistencia química
	
	Tenacidad
	
	Durabilidad
	
Tabla 1. Objetivos que se desean maximizar o minimizar. Fuente: Autores 2023.
Variables libres
· Tamaño.
· Color.
 
MÉTODO PARA LA SELECCIÓN DE MATERIALES
El procedimiento para elegir el material más adecuado para las condiciones dadas será aplicando el método base de datos y posteriormente se utilizará el método de la matriz de decisión.
Al aplicar el método base de datos se buscará seleccionar de los materiales de ingeniería las familias y las clases que cumplan en más medida los requerimientos para la construcción del molde. Con lo cual se busca reducir los posibles candidatos para el material. Después de tener claro cuál es la familia de materiales más adecuada y la clase para el molde, se procede a realizar la matriz de decisión con los materiales que cumplan todos los criterios para llevar a cabo la construcción final del molde, y los procesos de manufactura necesarios para que estos materiales puedan obtener la forma final.
Método base de datos
En este método se busca principalmente encontrar la mejor opción que cumpla con los requisitos específicos de fabricación. Al utilizar este método se busca obtener una información detallada sobre las propiedades de los materiales disponibles, algunas de estas propiedades serian, resistencia a la corrosión, resistencia al desgaste, resistencia mecánica etc.
El objetivo de este método es evaluar y comparar diferentes materiales para determinar cuál sería el más adecuado en términos de funcionalidad, seguridad y eficiencia en la fabricación final.
Materiales candidatos para la fabricación de moldes para empanadas
	1. Acero inoxidable austenico ( AISI 304)
	2. Aluminio 6061
	3. Titanio
	4. Polipropileno 
Tabla 2. Materiales candidatos. Fuente: Autores 2023.
Método de la matriz de decisión 
Para elegir el material final se escogieron tres materiales pertenecientes a la familia de los metales, los cuales cumplen en gran medida las características requeridas por el molde para tener un óptimo funcionamiento y lograr el objetivo final. En la tabla 3. Se aprecian los materiales y sus respectivas propiedades para usarlas en la matriz.
Materiales y propiedades 
	Materiales candidatos
	Dureza
(HV)
	Resistencia a la corrosión
	Resistencia mecánica 
(Mpa)
	Tenacidad 
( kJ/m^2)
	Esfuerzo de fluencia
(Mpa)
	Densidad
 
	Costos 
	AISI 1095
	
	
	
	
	
	
	
	ALUMINIO 6061
	
	
	
	
	
	
	
	ASTM A36
	
	
	
	
	
	
	
Una vez establecido el valor de las propiedades a través del método de base de datos el siguiente paso fue calcular los índices que maximizaran o minimizaran el valor de dichas propiedades, por ejemplo, deseamos maximizar la resistencia a la corrosión para que este no se corroe al contacto con los alimentos, como en la resistencia a la corrosión son valores cualitativos, damos valores numéricos de 5 a 2 siendo 5 mayor resistencia a la corrosión y siendo 2 menos resistente a la corrosión, también deseamos maximizar la dureza para que el material sufra el mínimo desgaste al entrar en contacto con la masa, debemos maximizar la resistencia mecánica para asegurar que el molde pueda soportar esfuerzos de compresión sin que pueda deformarse o agrietarse. Por último, minimizaremos el costo para que el material sea económicamente viable.
Matriz ponderada	20%
30%
10%
10%
10%
	Materiales candidatos
	Dureza
(HV)
	Resistencia a la corrosión
	Resistencia mecánica 
(Mpa)
	Tenacidad
( kJ/m^2)
	Costos 
	Total
	AISI 304
	57,1
	100
	54,2
	100
	75
	74,55
	ALUMINIO 6061
	27,1
	80
	32,6
	40
	100
	58,31
	TITANIO
	100
	60
	100
	75
	25
	65,5
	POLIPROPILENO
	20
	40
	3,1
	13,3
	50
	27,795
Tabla 4. Matriz de decisión. Fuente: Autores 2023.
De acuerdo a los resultados obtenidos en la matriz de decisión, el material seleccionado es un acero inoxidable AISI 304, cuya composición se muestra a continuación.
Tabla 5. Composición químicadel AISI 304. Fuente: Autores 2023.
El material AISI 304 es el adecuado para la fabricación de los moldes de empanadas ya que este tiene una excelente resistencia a la corrosión, lo que lo hace ideal para su uso en entornos húmedos o con alimentos.
BIBLIOGRAFÍA
· Askeland, D. (1998). Ciencia e Ingeniería De Los Materiales (Vol. 3 Edición). MISSOURY: Thomson. 
· Manufactura: ingeniería y tecnología. Serowe Kalpakjian y Steven R. Smith. Cuarta edición. Prentice Hall. México. 2002. 
· http://materias.fi.uba.ar/7213/CLASE2CESEDUPACKMATERIALESII.pdf 
· http://matweb.com
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