UNIVERSIDAD TÉCNICA DE COTOPAXI INGENIERIA INDUSTRIAL “DISEÑO Y CONSTRUCCIÒN DE UN MEZCLADOR DE LÌQUIDOS”
NOMBRES:
Calderón Guzmán Eveling Carolina. Jácome Tonato Tonato Dany Fabricio. Fabricio. Sánchez Varga !yrton David. DOCENTE: "ng.
#iriam "za.
CURSO:
$ro "ndutrial %!& Ve'ertina.
FECHA:
($)*+)(*$, LATACUNGA – ECUADOR 2016 RESUMEN
El presente presente proyecto proyecto consiste consiste en la elaboración elaboración y fabricación fabricación de un mezclador mezclador de líquidos líquidos para facilitar la producción de bebidas u otras mezclas que requieren medidas exactas de cada uno de sus componentes de manera homognea! con la combinación de componentes mec"nicos y electrónicos ya que consiste en la apertura y cierre de contenedores cilíndricos exactamente programados con tiempos de apertura que ser"n controlados mediante una tar#eta $rduino para lograr así una sola mezcla exacta de dicha sustancia a elaborar ya que cada contenedor tendr" una electro%"l%ula programada con dicho tiempo de apertura! ser" una combinación de contenedores abiertos con tiempos exactos detallados y acti%ados con un pulsador que en%iaran se&ales a la tar#eta para abrir y
cerrar los contenedores y encender un peque&o motor con una aspa que se encender" al llenarse el contenedor de mezcla final
(
$'R$(E)*M*EN+, Este Este proy proyec ecto to es el resu resultltad ado o del del esfu esfuer erzo zo con# con#un unto to de todo todoss los los que que conformamos el grupo de traba#o- .or esto agradezco a mis compa&eros/ Mario )hasiloa! 0yron 1illacis! (ar2in 3anchimba! Stalin 3eon y $le#andro Sanches! quienes a lo largo de este tiempo han puesto a prueba sus capacidades y conocimientos en el desarrollo de este nue%o proyecto integrador de saberes! el cual ha finalizado llenando todas nuestras expectati%as $ nuestros padres quienes a lo largo de toda nuestra %ida nos han apoyado y moti%a moti%ado do nues nuestra tra form formac ación ión acad acadmi mica! ca! crey creyero eron n en nosot nosotros ros en todo todo momento y no dudaron de nuestras habilidades- $ la *ng- 1aleria cabezas por la moti%ación brindada! por ser una guía que compartió sus conocimientos con todos nosotros y nos encamino hacia el xito de nuestro proyecto- $ los diferentes ingenieros que nos han aportado con los conocimientos necesarios! adem"s de su paciencia paciencia y buena buena %oluntad4inalmente un eterno agradecimiento a esta prestigiosa uni%ersidad la cual abrió sus puertas para que #ó%enes como nosotros! podamos preparemos para un futuro competiti%o y form"ndonos como personas de bien-
-
(E(*)$+,R*$ En primer primer lugar lugar a (ios por haberno habernoss permit permitido ido llegar llegar hasta hasta este punto punto y habernos habernos dado salud! salud! ser el el manantial manantial de de %ida y darnos darnos lo necesari necesario o para seguir adelante día a día para lograr nuestros ob#eti%os! ob#eti%os! adem"s de su su infinita bondad y amor $ nuestros padres por l apoya económico y moral que nos han brindado a lo largo de toda nuestras %idas! por habernos apoyado en todo todo momento! por sus conse#os! sus %alores! por las moti%aciones constantes constantes que nos han permitido ser ser unas unas pers person onas as de bien bien!! pero pero m"s m"s que que nada nada!! por por su infi infini nito to amor amor y comp compre rens nsió ión! n! por por los los e#em e#empl plos os de pers perse% e%er eran anci cia a y cons consta tanc ncia ia que que los los caracterizan y que nos nos han infundado siempre! por por el %alor mostrado para salir salir adelante y a todos aquellos que nos han ayudado directa o indirectamente a realizar este proyecto
*N(*)E (E ),N+EN*(,S
Contenido RESUMEN..................... ................................ ...................... ..................... ..................... ..................... ....................................... ............................. ( $'R$(E)*M*EN+, $'R$(E)*M*EN+,.................... .............................. ..................... ...................... ..................... ...................................... ............................ (E(*)$+,R*$..................... ................................ ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ........................ .............. *N(*)E (E ),N+EN*(,S..................... ............................... ..................... ..................... ....................................... ............................. / *N(*)E (E *3US+R$)*,NES..................... ................................ ...................... ..................... ..................... ....................., .........., *N(*)E (E +$03$S..................... ................................ ..................... ..................... ............................................. .................................. , *N+R,(U))*5N.................... ............................... ..................... ..................... ..................................................... .......................................... + ,06E+*1,S..................... ................................ ..................... ..................... ..................... ..................... ...................................... ........................... 0 ,b#eti%o general ..................... ............................... ..................... ..................... ..................... ...................... .............................. ................... 0 ,b#eti%os específicos ...................... ................................ ..................... ..................... ..................... ................................. ...................... 0 DESARROLLO..................... ................................ ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ....................... ............. 0 Marco teórico.................... ............................... ..................... ..................... ..................... ..................... ...................... ........................ .............0 0 .ropuesta.................... ............................... ..................... ..................... ..................... ............................................... ..................................... $+ Recursos .................... ............................... ..................... ..................... ..................... ................................................ ...................................... $+ .rocedimiento.................... ............................... ..................... ..................... ..................... ..................... ...................... ..................... ..........$1 $1 Resultados .................... ............................... ..................... ..................... ...................... ..................... ................................... ......................... (+ ),N)3US*,NES .................... .............................. ..................... ...................... ..................... ..................... ..................... ................... ......... (1 RE),MEN($)*,NES.................... ............................... ..................... ..................... .......................................... ............................... . (1 NE+'R$4*$..................... ................................ ..................... ..................... ..................... ..................... ...................... ......................... .............. -* $NE7,S.................... ............................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... .......... -$
INDICE DE ILUSTRACIONES "lutración $ 2rinci'io de 3uncionamiento de una electroválvula..................$/ electroválvula..................$/ "lutración ( 2rototi'o de un mezclador de l45uido.....................................$0 l45uido.....................................$0 "lutración - #ateriale........... #ateriale..................... ..................... ..................... ..................... ...................................... ........................... $1
/
"lutración 2roceo de corte y dimenione de cada una de la eccione a cortar.............. cortar........................ ..................... ..................... ..................... ..................... ................................................... ......................................... (* "lutración / 2er3orado y atornillado de eccione.......................................(* "lutración , 2er3oración 2er3oración de agu6ero........... agu6ero...................... ..................... ..................................... ........................... ($ "lutración + 2er3oración 2er3oración en reci'iente de vidrio................... vidrio.............................. ......................(( ...........(( "lutración 0 Fi6ación de manguera al reci'iente.............. reci'iente..........................................(( ............................(( "lutración 1 Fi6ación de manguera a la entrada y alida de la electrovalvula .................... .............................. ..................... ...................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ....................... ............. ("lutración $* 7nion de toda la manguera hacia el reci'iente de mezclado .................... .............................. ..................... ...................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ....................... ............. ( "lutración $$ Colocación Colocación de lo envae en cada uno de lo agu6ero........( "lutración $( E5uema de cone8ión de lo elemento electronico............(/ "lutración $- !rduino $.,........................ $.,................................... ..................... ....................................... ............................. (/ "lutración $ Codigo de 2rogramación.... 2rogramación............... ..................... ....................................... ............................. (,
INDICE DE TABLAS Tabla Tabla Tabla Tabla Tabla Tabla Tabla Tabla Tabla Tabla Tabla Tabla Tabla Tabla Tabla Tabla
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9eultado 9eultado 9eultado 9eultado 9eultado 9eultado 9eultado 9eultado 9eultado 9eultado 9eultado 9eultado 9eultado 9eultado 9eultado 9eultado
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*N+R,(U))*5N .ara desarrollar el proyecto se efectuar" un documento escrito el mismo que nos permitir" registrar todos los par"metros elementales para su desarrollo así como el marco teórico el mismo que nos pro%eer" de los conceptos pre%ios para el proyecto! posterior a ello se dise&ar" la propuesta apoy"ndonos en los recursos que depender"n de %arios factores físicos! tecnológicos y humanos! siguie siguiendo ndo a esto esto se redact redactar" ar" el proces proceso o para para desarr desarroll ollar ar lo propue propuesto sto y finalmente se emitir"n los resultados a tra%s de lo cual se redactar"n las conclusiones y recomendaciones debidas+omando omando en cuenta que la formación de la mayoría de bebidas son necesarios %arios ingredientes! mezclados en un orden! cantidades y forma específica! para que la mezcla brinde excelencia en sabores! sabores! colores y aparienciaaparienciaEl mezclad mezclado o de líquido líquidoss o licore licoress se efect8a efect8a con el ob#eto ob#eto de lograr lograr una distribución uniforme de los componentes entre sí por medio del flu#o! rfruna mezcla idónea para gusto del consumidor- (icho flu#o es producido a tra%s de una combin combinaci ación ón de medios medios mec"nic mec"nicos os y electr electrón ónico icoss- 3a eficie eficienci ncia a del proceso de mezclado depende de una efecti%a utilización de programadores lógicos que se emplean para generar el flu#o de cada uno de los componentes.ara lograr proporcionar un suministro de energía adecuado para cada uno de los compo componen nentes tes mec"ni mec"nico coss de apertu apertura ra y cierre cierre!! hay que que consi consider derar ar las prop propie ieda dade dess físi física cass de los los comp compon onen ente tes! s! el dise dise&o &o de la estr estruc uctu tura ra del del mesclador y la configuración del tanque de mezclado! debido a que %arias mezclas adem"s de una adecuada combinación de sus componentes! tambin requiere agitación para que su sabor idóneo-
+
,06E+*1,S
Objetivo general medi dian ante te un pr proc oces eso o de (ise (ise&a &arr y cons constr trui uirr un mezc mezcla lado dorr de líqui líquido doss me in%estigación para demostrar el proceso de combinación combinación de sustanciassustancias-
Objetivos específicos •
)onstruir un prototipo de un mezclador de líquidos
•
)omprobar el proceso químico de mezcla de líquidos
•
*niciar el mane#o de dispositi%os mec"nicos y electrónicos
DESARROLLO arco te!rico Concepto "e Lí#$i"os El líquido es un estado de agregación de la materia en forma de fluido alta altame ment nte e inco incomp mpre resi sibl ble e lo que que sign signifi ifica ca que que su %olu %olume men n es! es! bast bastan ante te aproximado! en un rango grande de presión- Es el 8nico estado con un %olumen definido! pero no con forma fi#a- Un líquido est" formado por peque&as partículas %ibrantes de la materia! como los "tomos y las molculas! unidas por enlaces intermoleculares- El agua es! el líquido m"s com8n en la +ierra y el m"s abundante- )omo un gas! un líquido es capaz de fluir y tomar la forma de un recipiente- $ diferencia de un gas! un líquido no se dispersa para llenar cada espacio de un contenedor! y mantiene una densidad bastante constante- Una característica distinti%a del estado líquido es la tensión superficial! dando lugar a fenómenos humectantes-
Descripci!n "e los lí#$i"os El estado líquido es un estado de agregación de la materia intermedio entre el estado sólido y el estado de gas- 3as molculas de los líquidos no est"n tan próximas como las de los sólidos! pero est"n menos separadas que las de los gases- 3as molculas en el estado líquido ocupan posiciones al azar que %arían con el tiempo- 3as distancias intermoleculares son constantes dentro de un estrecho margen- En algunos líquidos! las molculas tienen una orientación prefer preferent ente! e! lo que hace hace que el líquid líquido o prese presente nte propie propieda dades des anisó anisótro tropas pas 0
9propi 9propieda edades des!! como como el índice índice de refrac refracció ción! n! que %arían %arían seg8n seg8n la direcc dirección ión dentro del material:3os líquid líquidos os presen presentan tan tensió tensión n superf superficia iciall y capila capilarid ridad! ad! gener generalm alment ente e se dilatan cuando se incrementa su temperatura y pierden %olumen cuando se enfrían! aunque sometidos a compresión su %olumen es muy poco %ariable a diferencia de lo que sucede con otros fluidos como los gases- 3os ob#etos inme inmers rsos os en alg8 alg8n n líqu líquid ido o est" est"n n su#e su#eto toss a un fenó fenóme meno no cono conoci cido do como como flotabilidad-
An%lisis físico #$í&ico "e los lí#$i"os Su forma es esfrica si sobre l no act8a ninguna fuerza externa- .or e#emplo! una gota de agua en caída libre toma la forma esfrica)omo fluido su#eto a la fuerza de la gra%edad! la forma de un líquido queda definida por su contenedor- En un líquido en reposo su#eto a la gra%edad en cualquier punto de su seno existe una presión de igual magnitud hacia todos los lados! tal como establece el principio de .ascal- Si un líquido se encuentra en reposo! la presión hidrost"tica en cualquier punto del mismo %iene dada por/ (ond (onde e es la dens densid idad ad del del líqui líquido do!! es la gra% gra%ed edad ad 9;!< 9;!< m=s: m=s: y es la distancia del punto considerado a la superficie libre del líquido en reposo- En un fluido en mo%imiento la presión no necesariamente es isótropa! porque a la presión hidrost"tica se suma la presión hidrodin"mica que depende de la %elocidad del fluido en cada punto-
'ropie"a"es "e los lí#$i"os (iscosi"a" 3os 3os líqui líquido doss se cara caract cter eriz izan an porq porque ue las fuer fuerza zass inte intern rnas as del del mism mismo o no depe depend nden en de la defo deform rmac ació ión n tota total!l! aunq aunque ue usua usualm lmen ente te sí depe depend nden en de la %eloc elocid idad ad de defo deform rmac ació ión! n! esto esto es lo que que dife difere renc ncia ia a los los sóli sólido doss deformables de los líquidos- 3os fluidos reales se caracterizan por poseer una resistencia a fluir llamada %iscosidad 9que tambin est" presente en los sólidos %iscoel"sticos:- Eso significa que en la pr"ctica para mantener la %elocidad en un líquido es necesario aplicar una fuerza o presión! y si dicha fuerza cesa el mo%imiento del fluido cesa e%entualmente tras un tiempo finito3a %iscosidad de un líquido crece al aumentar su masa molar y disminuye al crec crecer er la temp temper erat atur uraa- 3a %isc %iscos osid idad ad tamb tambi in n est" est" rela relaci cion onad ada a con con la comple#idad de las molculas que constituyen el líquido/ es ba#a en los gases inertes licuados y alta en los aceites pesados- Es una propiedad característica de todo fluido 9líquidos o gases:3a %iscosidad es una medida de la resistencia al desplazamiento de un fluido cuando existe una diferencia de presión- )uando un líquido o un gas fluyen se
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supone la existencia de una capa estacionaria! de líquido l íquido o gas! adherida sobre la superficie del material a tra%s del cual se presenta el flu#o- 3a segunda capa roza con la adherida superficialmente y sta segunda con una tercera y así sucesi%amente- Este roce entre las capas sucesi%as es el responsable de la oposición al flu#o! o sea! el responsable de la %iscosidad3a %iscosidad se mide en poises! siendo un poise la %iscosidad de un líquido en el que que para para desl desliz izar ar una una capa capa de un cent centím ímet etro ro cuad cuadra rado do de "rea "rea a la %elocidad de > cm=s respecto a otra estacionaria situado a > cm de distancia fuese necesaria la fuerza de una dina 3a %iscos %iscosida idad d suele suele decre decrecer cer en los líquid líquidos os al aument aumentar ar la temper temperatu atura! ra! aunque algunos pocos líquidos presentan un aumento de %iscosidad cuando se calientan- .ara los gases la %iscosidad aumenta al aumentar la temperatura-
)l$i"e* 3a fluidez es una característica de los líquidos o gases que les confiere la habilidad de poder pasar por cualquier orificio o agu#ero por m"s peque&o que sea! siempre que est a un mismo o inferior ni%el del recipiente en el que se encuentren 9el líquido:! a diferencia del restante estado de agregación conocido como sólido3a flui fluide dezz se debe ebe a que un flui fluido do pued puede e adquir quirir ir una defo deform rmac ació ión n arbitrariamente grande sin necesidad de e#ercer una tensión mec"nica! dado que en los líquidos la tensión mec"nica o presión en el seno del fluido depende esencialmente de la %elocidad de la deformación no de la deformación en sí mism misma a 9a dife difere renc ncia ia de los los sóli sólido doss que que tien tienen en ?mem ?memor oria ia de form forma? a? y experimentan tensiones tanto m"s grandes cuanto m"s se ale#an de la forma original! es decir! en un sólido la tensión est" relacionada primordialmente con el grado de deformación:
'resi!n "e vapor .resión de un %apor en equilibrio con su forma líquida! la llamada presión de %apor! solo solo depende de la temperatura@ su %alor a una temperatura dada es una propiedad característica de todos los líquidos+ambin lo son el punto de ebullición! el punto de solidificación y el calor de %aporización 9esencialmente! el calor necesario para transformar en %apor una determinada cantidad de líquido:En ciertas condiciones! un líquido puede calentarse por encima de su punto de ebullición@ los líquidos en ese estado se denominan supercalentados- +ambin
$*
es posible enfriar un líquido por deba#o de su punto de congelación y entonces se denomina líquido superenfriado-
Otras propie"a"es 3os líquidos no tienen forma fi#a pero sí %olumen- +ienen %ariabilidad de forma y características muy particulares que son/
Co+esi!n, fuerza de atracción entre molculas iguales A"+esi!n, fuerza de atracción entre molculas diferentesTensi!n s$perficial/ fuerza que se manifiesta en la superficie de un líquido! por medio de la cual la capa exterior del líquido tiende a contener el %olumen de este dentro de una mínima superficieCapilari"a", facilidad que tienen los líquidos para subir por tubos de di"metros peque&ísimos 9capilares: donde la fuerza de cohesión es superada por la fuerza de adhesiónE-CLA Se conoce como mezcla a la combinación de dos o m"s sustancias! sin que se produzca como consecuencia de esta una reacción química y las sustancias part partic icip ipan ante tess de la menc mencio iona nada da mezc mezcla la cons conser er%a %ar" r"n n sus sus prop propie ieda dade dess e identidadEn tanto! lo que si puede diferir son las propiedades químicas de los distintos componentes y por lo general! seg8n los casos y las necesidades! las mismas puede pueden n ser separ separada adas! s! es decir! decir! aislados aislados sus compon component entes! es! a tra% tra%ss de di%ersos procedimientos mec"nicos-
Tipos "e &e*cla Mezclas homogneas $quellas mezclas en que sus componentes no se pueden diferenciar a simple %ista- 3as mezclas homogneas de líquidos se conocen con el nombre de disoluciones y est"n constituidas por un soluto y un disol%ente! siendo el
$$
primero el que se encuentra en menor proporción y adem"s suele ser el líquido- .or e#emplo! el agua mezclada con sales minerales o con az8car! el agua es el disol%ente y el az8car el solutoMezclas heterogneas Una mezcla heterognea es aquella que posee una composición no uniforme en la cual se pueden distinguir a simple %ista sus componentes y est" formada por dos o m"s sustancias! físicamente distintas! distribuidas en forma desigual3as partes de una mezcla heterognea pueden separarse f"cilmente- .ueden ser gruesa gruesass o suspen suspensio siones nes de acuerd acuerdo o al tama&o tama&o-- Mezcla Mezclass gruesa gruesas/ s/ El tama&o de las partículas es apreciable! por e#emplo/ las ensaladas! concreto! etc- A suspensiones/ 3as partículas se depositan con el tiempo! por lo general tiene la leyenda ?agítese bien antes de usar?! por e#emplo/ medicamentos! aceite con agua! etc(ispersión coloidal En química un coloide! suspensión coloidal o dispersión coloidal es un sistema fisico fisicoquí químic mico o formad formado o por dos o m"s fases! fases! princi principal palmen mente/ te/ una contin continua! ua! normalmente fluida! y otra dispersa en forma de partículas@ por lo general sólidas- 3a fase dispersa es la que se halla proporcionalmente en menor cantidadSuspensión química Suspensión se denomina a las mezclas que tienen partículas finas suspendidas en un líquido durante un tiempo y luego se sedimentan- En la fase inicial se puede %er que el recipiente contiene elementos distintos- Se pueden separar por medios físicos- $lgunos e#emplos de suspensiones son el engrudo 9agua con harina: y la mezcla de agua con aceite-
e*clas "e lí#$i"os con lí#$i"os En general los líquidos se clasifican en dos grupos/ hidrófilos o polares y lipófilos o apolares- (os líquidos se mezclan bien si son del mismo grupo y mal si son de distinto grupo como el agua y el aceiteBay dos tipos de mezclas/ (iso (isolu luci cion ones es-- Son Son mezc mezcla lass de aspe aspect cto o clar claro o y tran transp spar aren ente te dond donde e las las sustancias se mezclan íntimamente hasta ni%el molecular- Se dice que los líquidos son miscibles- Se pueden mezclar en cualquier proporción y siempre resulta una mezcla homognea-
$(
Emulsiones- Sucede entre dos líquidos l íquidos inmiscibles- $l agitar %igorosamente uno puede quedar inmerso en otro como micro gotitas- No es una mezcla a ni%el mole molecu cula larr por por lo que que en repo reposo soss lleg llegan an a sepa separa rars rsee- )on )on la ayud ayuda a de sustancias emulsionantes puede prolongarse la estabilidad de la emulsión-
Agitaci!n . &e*cla "e lí#$i"os $gitaciónC se refiere al mo%imiento inducido de un material en una forma específica! generalmente con un modelo circulatorio dentro de alg8n tipo de contenedorMezclaC es una distribución al azar de dos o m"s fases inicialmente separadas3as propiedades mec"nicas y físicas de todo producto heterogneo dependen del grado de mezcla alcanzado! influyendo en la composición de las partes alílíccuo uota tass que de dic icho ho pro rod duc ucto to pod odrí ría amo moss to toma marr par ara a ana nalliz izar arlo lo-Es imprescindible la agitación adecuada del medio para e%itar desigualdades de concentración o de temperatura del agente! que dan lugar a que aparezcan en el producto final is isó óme merros no deseados! resid idu uos! etc- con la consiguiente dificultad de separación del producto principal! disminución de rendimientos! etcBeterogneo en química es aquel que est" formado por dos o m"s fases- Es identificado por razones muy simples/ se pueden apreciar las distintas partes que componen el sistema! y a su %ez se di%ide en interfaces $lícuotaC es una parte que se toma de un %olumen 9alícuota 9 alícuota líquida: o de una masa 9alícuota 9alícuota sólid sólida: a: inici iniciales! ales! para ser usada en una prueba de labor laboratorio atorio!! cuyas propiedades físicas y químicas! así como su composición! representan las de la sustancia original-
E-CLADOR DE LI/UIDOS0 El mezclador de líquidos se efect8a con el ob#eti%o de lograr una distribución uniforme de los componentes entre sí por medio del flu#o! dicho flu#o es producido por medios mec"nicos generalmente cuando se mezclan líquidos se puede lograr un mezclado íntimo! pero con líquidos inmiscibles y materiales muy %iscosos o pastosos en el grado de mezclado depende de una efecti%a utilización de la energía que se emplea para generar el flu#o de componentes.ara lograr proporcionar un suministro de energía adecuada al que considerar las propie propiedad dades es física físicass de los compon component entes! es! el dise&o dise&o del del mescla mesclador dor que que trasmite la energía y la configuración del tanque del mezclador! que implica partir de dos fases indi%iduales tales como fluidos y lograr que ambas fases se distribuyan al azar entre si-
$-
1De 'aletas2 )ons )onsis iste te en esen esenci cia a en una una o %aria %ariass pale paleta tass hori horizo zont ntal ales es!! %erti %ertica cale less o inclinadas unidas a un e#e horizontal! %ertical o inclinado que gira axialmente dentro del recipiente 9aunque no siempre est" centrado con ste:- (e esta manera el material que se mezcla es empu#ado o arrastrado alrededor del recipiente siguiendo una trayectoria circular- )uando se trata de líquidos pocos espesos en recipientes sin placas des%iadoras! las paletas imprimen siempre un mo%imiento de remolino a todo el contenido del recipiente)uan )uando do se trat trata a de líqu líquid idos os poco pocoss espe espeso soss en reci recipi pien ente tess sin sin plac placas as des%iadoras! las paletas imprimen siempre un mo%imiento de remolino a todo el contenido del recipiente- En todos los casos! el material directamente en la trayectoria de las paletas es empu#ado m"s aprisa que el que se encuentra entre ellas- Este hecho tiene gran influencia para cambiar la relación mutua existente entre las l"minas 9o estratos: paralelas a las paletasSin embargo! una %ez realizado este importante pasó! las paletas carecen de medios eficaces para producir! en dirección perpendicular a ellas! fuerzas que corten trans%ersalmente esos estratos y que los mezcle uno con otrosEste es su principal defecto- 3a estratificación se destruye en gran parte instalando en el recipiente placas des%iadoras@ las paletas pueden traba#ar entonces m"s lentamente! acort"ndose para que la potencia necesaria sea razonablemente ba#a(oblando las paletas se aumenta la circulación axial en un recipiente con placas des%iadoras! pero no tiene pr"cticamente efecto con un líquido de ba#a %iscosidad en uno sin dichas placasMezcladores de brazos rectos o de paletas en forma de remos/ este es el modelo m"s corriente de mezclador! y puede ser horizontal o %ertical- 3as paletas pueden ser planas o dobladas! a fin de producir un empu#e ascendente o descendente en el líquido- Merece la pena obser%ar que en este 8ltimo caso el resultado se parece m"s al de una hlice que el de un remo-
ARDUINO $rduino es una plataforma de hard2are de código abierto! basada en una sencilla placa con entradas y salidas! analógicas y digitales! en un entorno de desarrollo que est" basado en el lengua#e de programación .rocessing- Es un dispositi%o que conecta el mundo físico con el mundo %irtual! o el mundo analógico con el digital-
$
Sus creadores son el zaragozano (a%id )uartielles! )uartielles! ingeniero electrónico y doce do cent nte e de la Un Uni% i%er ersi sida dad d de MD MDlm lmo! o! Su Suec ecia ia y Massimo Massimo 0anzi 0anzi! ita italia liano! no! dise&ador y desarrollador eb- El proyecto fue concebido en *talia en el a&o FGGH-
ELECTRO(3L(ULA Una electro%"l%ula es una %"l%ula electromec"nica! dise&ada para controlar el paso de un fluido por un conducto o tubería- 3a %"l%ula se mue%e mediante una bobina bobina solenoide solenoide-- 'eneralme 'eneralmente nte no tiene m"s que dos posiciones posiciones// abierto abierto y cerrado! o todo y nada- 3as electro%"l%ulas se usan en multitud de aplicaciones para controlar el flu#o de todo tipo de fluidos-
Clases . f$nciona&iento Una electro%"l%ula tiene dos partes fundam fundament entale ales/ s/ el solen solenoid oide e y la %"l%u "l%ula la-- El sole soleno noid ide e con% con%ie iert rte e energía elctrica! mediante magnetismo! en energía mec"nica para actuar la %"l%ula-
Ilustración 1 Principio de funcionamiento de una electroválvula
Existen %arios tipos de electro%"l%ulasEn algunas electro%" electro%"l%ula l%ulass el solenoide solenoide act8a direc irecta tame men nte sobre obre la %"l% "l%ula dando la energía necesaria para su mo%imi mo%imient entoo- +ambin mbin es posibl posible e construir electro%"l%ulas biestables que usan un solenoide para abrir la %"l%ula y otro para cerrar o bien un solo solo sole soleno noid ide e que que abre abre con con un impulso de corriente y cierra con el siguiente-
Esta Estass tien tienen en dos conta ontacctos tos elctricos! de modo que al cambiar de posición la %"l%ula abre uno de ellos y cierra el otro
$/
$,
'rop$esta $nte la necesidad de crear mezclas exactas y r"pidas! hemos dise&ado un prototipo que nos permita realizar dichas mezclas de una manera eficaz3os componentes que utilizaremos en este proyecto son de tipo mec"nico! elctr elctrico ico y electr electrón ónico ico-- 3a combin combinaci ación ón de estos estos elemen elementos tos nos permit permitir" ir" adquirir conocimientos en estas tres "reas y otras que adicionalmente se integran y son necesarias para la construcción del prototipo de mezcladoEl principi ipio de funcionamiento de basa en la apertura y cierre de elec electr tro% o%"l "l%u %ula lass en un orde orden! n! tiem tiempo poss exac exacto tos! s! cuya cuya prog progra rama maci ción ón ser" ser" procesada por la tar#eta electrónica y controlada a tra%s de un Smartphone median mediante te una interf interfaz az blueto bluetooth oth!! dicho dicho proce procedim dimien iento to permit permitir" ir" el paso paso de líquido a tra%s de conductos desde los recipiente que lo contienen hasta el tanque o recipiente de mezclado en cual tomaran su apariencia! color! y sabor final-
Rec$rsos •
Recursos materiales
Madera M(4 1idrio Módulo bluetooth )opas de %idrio (iodos led Recipientes de %idrio Resistencia >I Jm de manguera trasparente )able de cobre Silicona Electro%"l%ulas +ornillos auto perforantes )able toma de energía +aladro $+
Motor reductor Sierra circular para cortar madera 0anco de rels 6uego de desarmadores Esta&o 0rocas 9%idrio! madera: )autín 3íquido Bo#as de papel bond *mpresiones
•
Recursos tecnológicos
Modulo bluetooth +ar#eta arduino UN, )omputadora )d Regrabable 4lash memory *nternet Smartphone
•
Recursos humanos
*ntegrantes grupos del proyecto 9estudiantes de ni%elación de electromec"nica: +utora 9*ng- 1aleria )abezas: (ocente consultante
'roce"i&iento •
Bard2are del mezclador
3uego 3uego de la in%estig in%estigaci ación ón pre%ia pre%ia de todos todos los compon component entes es requeri requeridos dos y posteriormente de los procesos necesarios para el funcionamiento correcto del sistema de mezclado! tanto en su hard2are hard2are 9parte físicoCmec"nico:! físicoCmec"nico:! como en en $0
su soft2are 9programación:! nos introducimos en el proceso de construcción del mezclador de líquidos! para lo que se considera/ >-C (ise&amos la estructura del mezclador y la ubicación en ella de cada uno de los elementos/
Ilustración 2 Prototipo de un mezclador de líquidos
F-C $dquisi dquisició ción n de los materi materiale aless y elemen elementos tos!! en difere diferente ntess distri distribui buidor doras as buscando que se genere un ba#o costo del presupuesto total y que los mismos contemplen todas las especificaciones tcnicas para el desarrollo del proyecto
$1
Ilustración 3 Materiales
J-C )on la utilización de sierra circular cortamos la madera M(4 con las siguientes medidas/ F F > F
secciones de secciones de secc ección ión de secc ección ión de
>GG x F; cm KG x FH cm >GG x FK cm >GG x >L cm
Ilustración 4 Proceso de corte y dimensiones de cada una de las secciones a cortar
K-C Unimos todas las secciones con la ayuda de un taladro! una broca de >=< y tornillos de H=< para maderam adera-
(*
Ilustración 5 Perforado y atornillado de secciones
H-C )on una broca redonda de F de de di"metro realizamos < perforaciones en en la parte superior de estructura del mezclador! distribuidos de forma uniforme-
($
Ilustración Perforación de a!u"eros
L-C En los recipientes de %idrio que ser%ir"n ser%ir"n de contenedores contenedores para los líquidos realizamos una perforación en la parte inferior utilizando el t aladro y la broca de %idrio de di"metro >Gmm-
Ilustración # Perforación en recipientes de vidrio
-C Un dicha dicha perforac perforación ión introdu introducim cimos os una manguera manguera de di"met di"metro ro >cm y fi#amos con silicona asegur"ndose que no existe filtración de líquido-
((
Ilustración $ %i"ación de man!uera al recipiente
<-C <-C El otro otro extr extrem emo o de la mang mangue uera ra ser" ser" cone conect ctad ada a a la entr entrad ada a de la electro%"l%ula y la salida ser" conectada de igual forma a una manguera que desembocara en el recipiente de mezclado-
Ilustración & %i"ación de man!ueras a la entrada y salida de la electrovalvula
;-C Este procedimiento se realizara con los ocho recipientes que forman parte del mezclador
(-
Ilustración 1' (nion de las man!ueras )acia el recipiente de mezclado
>G-C Una %ez finalizado este proceso fi#aremos los ocho recipientes en la parte supe superi rior or!! misma misma que que tend tendr" r" perfo perfora raci cion ones es de di"m di"met etro ro igua iguall a la de los los recipientes! y con silicona los fi#aremos m"s establemente-
Ilustración 11 *olocación de los envases en cada uno de los a!u"eros
(
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Soft2are del mezclador
.ara realizar la programacion de la tar#eta $R(U*N, UN, se tomaran en cuan cuanta ta los ingr ingred edie ient ntes es de cada cada mezc mezcla la adem ademas as de sus sus cara caract cter eris istitica cass fisic fisicoq oqui uimi mica cas! s! ya que que de esta estass depe depend nden en los los tiemp tiempos os de paso paso de las las sustancias por cada una de las electro%al%ulas>- .rim .rimer ero o real realiz izam amos os un esqu esquem ema a de toda todass las las cone conexi xion ones es el sist sistem ema a electronico que controlara todo el proceso de mezclado-
Ilustración 12 +squema de cone,ión de los elementos electronicos
F- ingr ingres esam amos os la prog progra rama maci cion on en la tar#e tar#eta ta $R(U*N, >-L-K
a tra% tra%ez ez del progr program ama a
(/
Ilustración 13 -rduino 1..4
$ntes de e#ecutar el programa debemos conectar la tar#eta al comp comput utad ador or medi median ante te un cabl cable e de impr impres esor ora! a! una una %ez %ez hech hecho o esto esto e#ec e#ecut utam amos os el prog progra rama ma e ingr ingres esam amos os los los sigu siguie ient ntes es codi codigo goss de programacion/
(,
Ilustración 14 *odi!os de Pro!ramación
Res$lta"os 3os resultado resultadoss que se han obtenido obtenido a tra%s de la integración integración de sistemas sistemas electrónicos y mec"nicos implementados para para la creación creación de un prototipo prototipo de mezcla de líquidos semiautom"tico controlado desde un dispositi%o inteligente 9Smartphone con sistema operati%o $ndroid: mediante conexión bluetooth! son ocho combinaciones que se detallan a continuación/ )ombinación > 9$gua de pantano: /a0la 1 esultado 1
1"l%ulas O > F
+iempos9s: H >G
)antidades > onza liquida F onza liquida
Sustancia hisIy Energizante
)antidades > onza liquida F onza liquida > onza liquida
Sustancia Maracuy" )uracao 'ranadina
)ombinación F 9$banderado: /a0la 2 esultado 2
1"l%ulas O J H L
+iempos9s: H >G H
(+
)ombinación J 93eche de burra: /a0la 3 esultado 3
1"l%ulas O K <
+iempos9s: H H
)antidades F onza liquida F onza liquida
Sustancia 3eche )uracao
)antidades > onza liquida > onza liquida F onza liquida
Sustancia )er%eza 'ranadina hisIy
)antidades > onza liquida > onza liquida > onza liquida
Sustancia Maracuy" Energizante hisIy
)antidades > onza liquida F onza liquida > onza liquida
Sustancia Maracuy" )uracao 1odIa
)antidades G-H onza liquida > onza liquida > onza liquida G-H onza liquida
Sustancia 1odIa )uracao 'ranadina hisIy
)ombinación K 9)oche 0omba: /a0la 4 esultado 4
1"l%ulas O L >
+iempos9s: H H >G
)ombinación H 9Rob roys: /a0la 5 esultado 5
1"l%ulas O J F >
+iempos9s: H H H
)ombinación L 9'ood father: /a0la esultado
1"l%ulas O J H <
+iempos9s: H >G H
)ombinación 9MonIey gland: /a0la # esultado #
1"l%ulas O < L H >
+iempos9s: G-H > > G-H
(0
)ombinación < 93ago ness: /a0la $ esultado $
1"l%ulas O K H > P > ,z Q F;-H ml
+iempos9s: H >G H
)antidades > onza liquida F onza liquida > onza liquida
Sustancia 'ranadina )er%eza 3icor seco
Pel caudal de paso en las electro%"l%ulas es G-F oz=s ),N)3US*,NES
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$ tra%s de la integración de conocimientos y habilidades se culminó la construcción del prototipo de un mezclador de líquidos! el cual cual optimiza el proceso de combinación de sustancias en tiempo y proporciones En base base a la combi combinac nación ión de líquid líquidos os de las diferente diferentess sustan sustancia ciass llegamos a la conclusión que como resultados obtu%imos mezclas tanto homogneas y heterogneas! dependiendo de las características en fluidez y %iscosidad de los ingredientes $l utilizar una tar#eta $rduino con interfaz bluetooth para el control de electro%"l%ulas en nuestro prototipo integramos tecnología inal"mbrica me#orando los procesos de mezclado! lo cual facilito la mo%ilidad y ope operac ración ión del usua usuarrio medi media ante nte una una apli aplica cacción ión crea reada en un smartphone-
RE),MEN($)*,NES
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Estudiar pre%iamente las características de las sustancias a utilizar! las cuales deben tener una fluidez idónea3impiar periódicamente el mezclador! debido a que en el ambiente en el cual se encuentra existe partículas dispersas que podrían ocasionar da&os en el motor)umplir con todos los requerimientos de seguridad industrial al momento de la construcción y el monta#e del mezclador@ para pre%enir cualquier tipo de accidente o mitigar sus consecuenciasconsecuencias-
(1
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Ser muy cuidadoso al momento de montar el agitador de la mezcladora@ este debe estar bien centrado en el tanque de mezclado para e%itar la formación de %órtices en la mezcla! que pueden ocasionar la fatiga y ruptura del e#e del agitador-
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NE+'R$4*$ https/==es-2iIipedia-org=2iIi=3)J$(quido http/==222-definicionabc-com=general=mezcla-php https/==es-2iIipedia-org=2iIi=Mezcla http/==nea-educastur-princast-es=repositorio=RE)URS,T*.=>#anto http/==nea-educastur-princast-es=repo sitorio=RE)URS,T*.=>#antoniozu3os niozu3os FGcambiosFGdeFGaspectoFGd FGcambiosFGde FGaspectoFGdeFGlaFGmateria=3osF eFGlaFGmateria=3osFGcambios Gcambios FGdeFGaspectoFGdeFGlaFGma FGdeFGaspec toFGdeFGlaFGmateria=paginas=pagK-ht teria=paginas=pagK-htm m https/==prezi-com=drx%ynn#rb=agitacionCyCmezclaCdeCliquidos= http/==222-monografias-com=traba#os>H=mezclado=mezclado-sh http/==222-monografias-com=traba#os>H= mezclado=mezclado-shtmlOixzzJtRaM tmlOixzzJtRaM S'% http/==es-scribd-com=doc=>l%ula
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$NE7,S !;E<= $> Dato de la tar6eta !9D7";= 7;=
!;E<= (> Tabla de diametro y medida de tornillo
!;E<= -> Dato de la electroválvula
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