Diseño de sistema automático para el secado y desgrane del frijol by José Mariano Martínez Pareja
Automatización del secado y desgranado de frijol
El presente artículo completo lo puedes encontrar en el siguiente link: Diseño de sistema automático para el secado y desgrane del frijol
Algunos de los materiales que utilizarán los puedes encontrar en nuestra tiena online Ferrustronix:
RESUMEN
Durante el diseño del proceso automático de secado y desgrane de frijol, se tienen en cuenta cada una de las etapas que hay en este proceso, acorde a cada una de estas, se diseñan mecanismos que ayuden a una mejor obtención de los granos de frijol. Cumpliendo con normas establecidas para cada etapa, se diseña la utilización de elementos eléctricos y electrónicos, para tener una visualización de cada variable presente en el sistema.
Dada la importancia de cada etapa del proceso, a lo largo del desarrollo del diseño se establecen modificaciones que presten un desempeño mejor para el proceso, estos cambios están presentes en la parte del diseño mecánico.
El diseño de cada etapa se hace en tres partes, estas se conforman en: el primer paso es la elaboración de un diseño mecánico, donde se tenga en cuenta cada una de las características tanto de los materiales a usar como de la materia a procesar; el segundo paso es el establecimiento de las formas de uso y procesamiento de cada elemento que las compone; el tercer paso es el uso de un medio eléctrico o electrónico para determinar el cambio de las variables, y así poder tomar decisiones por parte del operario acerca de las condiciones de trabajo del sistema.
Diseño Mecánico.
Establecidas las condiciones para una buena producción de frijol, el paso a seguir se inicia con el diseño de cada uno de los mecanismos, los cuales permitirán que cada etapa dentro del proceso de pos cosecha, se haga de una manera adecuada y acorde a las exigencias tanto del consumidor, como a las establecidas por la ley.
El diseño de cada mecanismo se basa en la observación de las deficiencias actuales en el proceso, dado que estas son las causantes para que la producción de frijol no sea un negocio rentable y competitivo con otros cultivos creados para el mismo fin.
Los diseños a realizar deben contar con propiedades adecuadas para garantizar que la integridad física de los granos de frijol sea la adecuada, desde que se inicia el proceso de cosecha, hasta que pasa al proceso de almacenaje. Además también deben contar con prestaciones de operación fácil, ya que todos los mecanismos a diseñar serán manipulados por personas con poca experiencia en el manejo de estos.
Acorde a lo mencionado en el capitulo uno, sobre cada una de las etapas en el proceso de pos cosecha, a continuación se mencionara los diseños realizados para cada etapa y se darán especificaciones claras sobre su conformación, tanto de materiales como de dimensiones.
Diseño de elementos para el proceso de secado:
Plancha de secado:
La plancha de secado, se diseña acorde a las maneras artesanales que los agricultores emplean para secar los granos de frijol, la cual consiste en hacer pilas y someterlas al calor para reducir el contenido interno de agua en ellos. Dado el diseño de la plancha lo que se realizara es una distribución uniforme sobre la misma, al tener orificios en cada una de sus caras tanto laterales como inferiores y además al estar a una altura prudente del suelo, permite que el flujo de aire caliente, el encargado de reducir la humedad, entre en contacto con cada vaina allí almacenada.
Techo en vidrio:
Conocidas las propiedades caloríficas brindadas por los rayos de luz, en el diseño del techo en vidrio, se aprovecha al máximo la energía que los rayos solares proporcionan durante parte de un día soleado, lo anterior con la intención de ahorrar energía para el aumento de temperatura en el recinto contenedor donde se realiza el proceso de secado. Para garantizar la mayor obtención de energía calorífica brindada por los rayos solares, se recomienda la construcción del techo de tal forma que cada uno de los topes estén situados hacia los puntos cardinales de norte y sur, permitiendo el desplazamiento del sol sobre todo el techo de oriente a occidente.
Diseño de elementos para el proceso de trillado:
Tambores trituradores:
El objetivo final de un proceso de trillado, es garantizar que la integridad física de los granos sea la adecuada para las etapas posteriores a la cual se está desarrollando. Con lo anterior se puede ayudar a la obtención de un buen precio a la hora de la venta y a una mayor prolongación en el tiempo de almacenamiento.
El proceso de manera artesanal, el cual se da por el aporreo de las vainas con un palo, actualmente representa gran demanda de energía física para el agricultor y como consecuencia final el grano es de baja calidad, gracias a la cantidad de fisuras que este proceso genera. En el diseño del tambor triturador se tiene en cuenta la reducción del esfuerzo del agricultor y la calidad del grano en su disposición final.
Las funciones que presta el triturador es que mediante una superficie blanda y con orificios en toda la circunferencia, permita que la cascara de las vainas al estar en un estado frágil por su baja humedad, se desintegre por el contacto generado entre las vainas al pasar en medio de dos tambores con las mismas condiciones antes mencionadas. Con la intención de optimizar este proceso se diseña el uso de un moto-reductor para que las revoluciones de los tambores sean bajas y así se dé lugar a la trituración de cada una de las vainas.
Los orificios que se encuentran en toda la superficie del tambor, están dados a dimensión más grande que la de un grano de frijol. El tamaño de un grano de frijol normal está comprendido en un ancho de 0,5 centímetros y un largo de 1 centímetro. Al diseñarse orificios más grandes permitirá que los granos al pasar por el tambor se incrustaran en ellos y así se deforme fácilmente la cascarilla.
Descripción programa en plataforma arduino para el control del proceso:
La necesidad de cumplir con el nombre planteado de proceso automático para el secado y desgrane del frijol, lleva a que otro objetivo de la investigación desarrolle un programa para la plataforma arduino, con la cual se puedan establecer condiciones que permitan que las reglas iniciales para obtener un grano de frijol idóneo se cumplan. Las actividades a desarrollar con la plataforma son de carácter condicional, comprendidas en la elaboración de un código que permita accionar cada uno de los elementos que integran el proceso.
Arduino Uno R3
Gracias a las bondades que brinda la plataforma arduino se hace la activación de los motores de ventilación, la energizada de las resistencias disipadoras, la activación de los moto-reductores para el movimiento de los tambores y la apertura de ventanas para la ventilación. Lo anterior se logra mediante el diseño de un programa en el software que provee el vendedor de la plataforma. El programa se debe hacer en programación C, lo cual ayude a la apertura de puertos para activación o cierre de los mismos.
La descripción del programa es la siguiente:
- Para hacer lo inicial, se deben declarar cada uno de los elementos que se usan en el proceso como variables dentro del programa. Estos deben estar asignados a un pin en de la plataforma, además se deben establecer si son entradas o salidas para determinar la configuración de los puertos, ya sean digitales o análogos.
- El segundo paso es incluir librerías que permitan desarrollar el programa de una manera más corta y que el proceso de creación del mismo sea más fácil de escribir y entender por el operario.
- El tercer paso está asociado al crear una serie de condicionales que permitan que los elementos a usar en el proceso se energicen en el momento indicado, con la finalidad de no interrumpir otra parte del proceso y el ahorro de energía.
- El cuarto paso se da en las conexiones de los elementos con la plataforma, es de suma importancia resaltar que se debe tener en cuenta el tipo de conexión que debe tener cada uno de estos.
BIBLIOGRAFÍA
Martínez Pareja, J. M. (2015). Diseño de sistema automático para el secado y desgrane del fríjol.
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