El presente trabajo se centra en la optimización del diseño de un homogeneizador de panela granulada de 3 ton/h mediante el monitoreo de fuerzas que aparecen en las hélices, separadores, ejes, en tiempo real durante el funcionamiento del mismo a distintos niveles de carga. La medida de estas fuerzas se hace por medio del uso de elementos para registrar la deformación, como los strain gauges conectados a un sistema embebido Arduino que almacene los datos en tiempo real. Con esta información, se espera definir una teoría sobre las fuerzas generadas en los homogeneizadores de panela granulada.

El homogeneizador, actualmente, presenta los siguientes problemas: i) no descarga toda la panela ingresada, quedando un remanente de una tonelada después de terminada la operación. Esto debido a que el homogeneizador no es completamente cilíndrico; ii) desconocimiento de las fuerzas de compresión generadas en la hélice mezcladora que ocasiona fallas por pandeo en la misma. Estas fuerzas no aparecen en ninguna bibliografía y se espera definirlas por primera vez en el presente proyecto; ii) la salida de descarga presenta problemas de sobrecarga. Esto se debe a que el pistón neumático tiene una excesiva carrera.

La Cooperativa Agraria Norandino Ltda. fue fundada el 26 de noviembre de 2005. Está constituida por más de 7,000 familias de pequeños productores de cacao, café y panela de zonas de la costa, sierra y selva del norte del Perú, en los departamentos de Piura, Tumbes, Amazonas, Cajamarca y San Martín. Entre los servicios que brindan, destaca el almacenamiento, procesamiento y transformación, así como logística, asesoría, exportación y promoción de productos. Con su actividad promueven el desarrollo sostenible con equidad orientado a mejorar las condiciones de vida de las familias asociadas, articulando su producción al mercado local e internacional.

Con el propósito de seguir contribuyendo a su crecimiento sostenible y mejorando su impacto ambiental, se requiere mejorar el diseño del homogeneizador usado en la producción de panela granulada. Este equipo que pertenece a la etapa de homogeneizado, donde se obtiene una panela de un solo color y textura, tiene grandes mermas que por un mal diseño hace que la masa de panela se adhiera a las paredes y se pierda mucho tiempo en retirarla debido a su cohesión. También, la panela adherida estorba y se vuelve un impedimento para que las hélices giren con facilidad, generando grandes fuerzas que producen pandeo en las mismas y generan elevadas cargas sobre el eje que las soporta.

Maquinaria diseñada para la industria de la panela granulada tiene un carácter experimental, debido a que no existen parámetros físicos de este compuesto que permitan ser considerados en la formulación de ecuaciones de diseño mecánico. Por este motivo, se propone realizar un estudio de laboratorio para determinar las propiedades físicas (viscosidad, coeficiente de rozamiento, etc.) que son de utilidad para la formulación y uso de ecuaciones de diseño mecánico.

Modalidad de proyecto: Proyecto de investigación avanzado

Los proyectos deben ser presentados de manera asociativa (con una o más entidades asociadas).

La conformación mínima es la siguiente:

• Un investigador principal
• Un coinvestigador
• Un tesista de posgrado
• Un gestor tecnológico
• Un coordinador administrativo

Tipo de proyecto: Investigación aplicada

Subsector: Agroindustria y elaboración de alimentos

Sector: Estratégico

Lugar de ejecución del proyecto: Piura

Fecha de inicio: 01/12/2018

Fecha de cierre: 01/12/2020

Plazo de ejecución (meses): 24

Objetivo principal

La propuesta tiene como objetivo principal realizar la mejora del diseño del homogeneizador de 3 ton/h de panela perteneciente a la empresa Norandino. Este equipo falla continuamente, generando paradas inesperadas. Esto es debido a que no existe bibliografía respecto a las fuerzas que se generan por fricción en los equipos de homogeneización. Los equipos que trabajan en esto son desarrollados a prueba y error. Con las mejoras, se evita también que la panela atasque el eje helicoidal y produzca fallas sobre el mismo, reducción de los tiempos de muertos por reparación y se otorga una mayor confiabilidad al equipo.

Objetivo específico 1

Estudio de las características mecánicas principales de la panela granulada.

Objetivo específico 2

Medida de las fuerzas generadas en las hélices y medida de las fuerzas generadas en la estructura del homogeneizador.

Objetivo específico 3

Rediseño del homogeneizador en base a los valores medidos.

Objetivo específico 4

Generación de teoría sobre fuerzas generadas por la panela granulada.

Institución responsable del proyecto

Universidad de Piura

RUC: 20172627421

Tipo de entidad: Universidades que se encuentren licenciadas o en proceso de licenciamiento por la SUNEDU

Régimen: Privado

Tipo de organización: Sin fines de lucro

Departamento: PIURA

Provincia: PIURA

Distrito: PIURA

Dependencias: Facultad de Ingeniería

Instituciones asociadas

Cooperativa Agraria Norandino Ltda.

RUC: 20525416543

Tipo de entidad: Empresas

Régimen: Privado

País: Perú

Departamento: Piura

Provincia: Piura

Distrito: Piura

Investigador principal

Nombres: Jorge Javier

Apellido paterno: Machacuay

Apellido materno: Arevalo

Grado académico: Magíster

Nombre del grado académico: Magíster en Ciencias de la Ingeniería

Entidad: Universidad de Piura

Dependencia: Facultad de Ingeniería

Coinvestigador

Nombres: Miguel Buenaventura

Apellido paterno: Castro

Apellido materno: Sánchez

Grado académico: Doctorado

Entidad: Universidad de Piura

Dependencia: Facultad de ingeniería

Tesista

Nombres: Miguel Ángel

Apellido paterno: Peña

Apellido materno: Escobar

Tipo de tesis: Maestría

Entidad: Universidad de Piura

Gestor tecnológico

Nombres: Andrea Geraldine

Apellido paterno: Villarruel

Apellido materno: Cavero

Entidad: Cooperativa Agraria Norandino Ltda.

Coordinador administrativo

Nombres: Socorro

Apellidos: Guardia Zambrano

Entidad: Universidad de Piura

Rubros financiables

• Recursos humanos (hasta 50% del monto financiado)

1. Incentivo monetario para el investigador principal y coinvestigadores: no debe sobrepasar el máximo de S/ 2,000 mensuales por investigador.
2. Pago a los tesistas: no debe sobrepasar el máximo de S/ 1,500 mensuales por tesista.
3. Pago al personal técnico o asistente de investigación: no debe sobrepasar el máximo de S/ 1,000 mensuales por técnico.
4. Honorarios o incentivos para un gestor tecnológico: no debe de sobrepasar el máximo de S/. 1,500 mensuales.

• Equipos y bienes duraderos (hasta 20% del monto financiado)

Corresponde a la adquisición de equipos menores para el proyecto de investigación.

• Materiales e insumos

1. Materiales, insumos, reactivos, accesorios, componentes electrónicos o mecánicos, bienes no inventariables.
2. Material bibliográfico, tales como manuales, bases de datos, libros especializados, otros, y/o suscripciones a redes de información (en físico o electrónico).
3. Software especializado para el desarrollo de los proyectos de investigación.

• Viajes

Corresponde a los gastos de viajes relacionados a actividades propias del proyecto de investigación.

Los gastos que aplican para este rubro son los siguientes:

1. Pasajes: terrestres, aéreos, nacionales e internacionales, en clase económica.
2. Viáticos: comprenden los gastos por concepto de alimentación, hospedaje y movilidad (hacia y desde el lugar de embarque), así como el desplazamiento en el lugar donde se realizan las actividades. El concepto de viáticos es aplicable para estancias cuya duración sea menor a los quince (15) días calendario, considerando los topes máximos diarios detallados en el Anexo 2.
3. Manutención: comprenden los gastos de alojamiento, alimentación y movilidad local durante su permanencia en el lugar sede del objeto del beneficio otorgado, o desplazamientos relacionados con el mismo. El concepto de manutención es aplicable siempre que se trate de una estancia cuya duración sea mayor o igual a quince (15) días calendario, considerando los topes máximos diarios detallados en la convocatoria.
4. Seguro de viaje: el seguro es de carácter obligatorio y su valor debe estar de acuerdo al precio de mercado. La cobertura típicamente incluye gastos médicos de emergencia, muerte accidental, invalidez e imprevistos logísticos durante el viaje (retraso de vuelos, demora o pérdida de equipaje, robos, etc.). El precio del seguro puede variar en función a la edad, duración del viaje y el destino. Se puede financiar hasta un máximo de S/ 2,000.

• Servicios de no consultoría.

Corresponde a los gastos de contratación de personas naturales o jurídicas para la ejecución de actividades de índole técnica especializada, consideradas como críticas para lograr el buen resultado del proyecto de investigación: servicios de laboratorio, colección de datos, procesamiento de muestras, análisis y diseño.

• Otros servicios

Corresponde a los gastos de contratación de personas naturales o jurídicas para la ejecución de actividades complementarias del proyecto de investigación, tales como:

1. Actividades de difusión:

1. Gastos de organización de taller de cierre del proyecto.
2. Costo de publicación de artículos en revistas indizadas.

• Costo de inscripción para participar en eventos o para discutir los resultados con personal interesado o calificado.

1. Actividades complementarias de la investigación:

1. Gastos de importación y desaduanaje de materiales, insumos o equipos relacionados al proyecto de investigación que se adquieran en el extranjero.
2. Gastos relacionados a la obtención del título o grado.

• Gastos relacionados a la solicitud de patentes.

1. Gastos de mantenimiento correctivo para los equipos adquiridos u otro equipo de laboratorio que deba usarse en el proyecto.

• Gastos de gestión (hasta 10% del monto financiado)

Corresponde al incentivo monetario para el coordinador administrativo, útiles de oficina y servicios de imprenta.