MANUAL DEL USUARIO

INTRODUCCIÓN

El programa desarrollado permite el cálculo teórico y evaluación gráfica de forma automatizada de los principales parámetros de diseño y de explotación de las máquinas mezcladoras de paleta de tipo sinfín, para la mezcla de alimentos secos, durante la producción de piensos a emplear como alimento para el ganado según Ayala (2019); García (2016); Martínez & Preciado (2019); Paneque (1988); Pérez (2019). En en la Figura 1a se muestra una máquina mezcladora; y en la Figura 1b, algunos tipos de órganos de trabajo, para alimentos secos molinado. Se utilizó como base para la modelación y cálculo de dichos parámetros, la metodología expuesta por Paneque (1988), realizando la interrelación entre los diferentes parámetros constructivos y de explotación que intervienen en el proceso tecnológico de dichas máquinas, con las propiedades físico-mecánicas del material procesado a mezclar, las cuales constituyen los parámetros de entrada fundamentales del software. Como principales parámetros de salida se obtienen: el paso del helicoide, la productividad del mezclador, área de la sección transversal de la vena de material que se mueve a lo largo de la artesa del mezclador; diámetro de la helicioide; máximo valor permisible de revoluciones de la helicoide del mezclador; potencia requerida por el mezclador y el momento necesario para vencer la resistencia (Mo), durante el empuje del material a mezclar, en función del coeficiente X y la masa específica del material a mezclar (Crespo et al., 2019; García, 2016; Giordano et al., 2010).

FIGURA 1
a) Máquina mezcladora; b) Tipos de órganos de trabajo, para alimentos secos molinado.

El programa y el modelo de cálculo desarrollado responden a las características específicas del procesamiento de alimento seco según Meza & Vargas (2021), previamente molinado provenientes de forrajes de diferentes tipos como pasto estrella, pangola, entre otros, o de tallos gruesos, tales como la caña de azúcar, el King Gras, el maíz, la moringa, morera, la tithonia, entre otros, empleados actualmente en Cuba y Latinoamérica como alimentos alternativo para la fabricación de pienso y contribuir a la sustitución de importaciones, según Acosta (2017); Alonso (2017); Cordero et al. (2020); Romero et al. (2009).

En el ejemplo realizado se determinan los resultados con los datos obtenidos, por Paneque (1988), para heno, paja, hierba, entre otros materiales. Las expresiones resultantes se programaron en ambiente Mathcad Profesional 2000, constituyendo una valiosa herramienta para el diseño y perfeccionamiento de estos equipos.

Este software ha sido desarrollado con el objetivo de proporcionar a los profesores, investigadores y técnicos de los centros de investigación científica y docentes, así como a los productores de estas máquinas, un sistema automatizado que permita determinar de forma teórica los parámetros de funcionamiento de las máquinas mezcladoras de alimentos secos, para su uso con fines investigativos con vistas a su diseño y perfeccionamiento. Además, es posible su uso como medio de enseñanza en la docencia.

El diseño de las tecnologías de mezclado de productos en particular y de las máquinas agrícolas en general requieren del cálculo de varios parámetros que de forma manual se hace muy engorroso y en ocasiones es difícil las interpretaciones de las diferentes variables a evaluar, y no se encontró un programa para el cálculo automatizado de los parámetros de diseño de máquinas mezcladoras. El objetivo del presente trabajo consistió en elaborar un Software para la determinación automatizada de los parámetros de diseño de un mezclador de paletas de tipo sin fin, en ambiente Mathcad 2000 profesional, dicho trabajo pertenece al proyecto de investigación titulado: Desarrollo de un módulo de máquinas para la producción de alimento animal a partir de diferentes cultivos, asociado y aprobado por el Programa Nacional de Alimento Animal (PNAA).

OBTENCIÓN DE LOS PARÁMETROS DE ENTRADA Y SALIDA DEL SOFTWARE

Como parámetros de entrada al software se tienen las propiedades físico-mecánicas de los alimentos secos a mezclar, por la mezcladora. Para el ejemplo desarrollado en este caso, se toman para heno molido, paja, hierba y los parámetros constructivos según Paneque et al. (2018), para la determinación de los parámetros de diseño y de explotación de la mezcladora, tales como:

1. Parámetros de entrada al software:

   1. Valores derivados de las propiedades físico-mecánicas de los materiales a mezclar:

      1. ɣ- Masa específica del material en t/m³, para el heno molido oscila entre 0,15...0,18, se tomó para variar de 0,15...0,6;

      2. f- Coeficiente de rozamiento del material a mezclar, para heno molido, sobre chapas de acero: 0,25;

      3. ψ- Eficiencia del llenado 0,3, para el material, heno molido, paja y hierba.

   1. Valores derivados de los parámetros constructivos de la mezcladora:

      1. X- Coeficiente que oscila entre 0,7...1,25, se hace variar entre 0,1…20;

      2. D-Diámetro del helicoide, para el material heno, paja y hierba;

      3. C- Factor en función del ángulo de inclinación del mezclador, 1, para posición horizontal;

      4. L- Longitud de recorrido del material a mezclar.

1. Los parámetros de salida fundamentales que se muestran son:

   1. Q- Productividad del mezclador en t/h;

   2. D- Diámetro del helicoide, en función de la productividad del mezclador;

   3. Nmax- Máximo valor permisible de revoluciones del helicoide del mezclador;

   4. V- Velocidad de traslación de la carga;

   5. H- Fuerza que se opone para vencer la resistencia, durante el empuje del material a mezclar;

   6. Mo- Momento necesario para vencer la resistencia, durante el empuje del material a mezclar;

   7. No- Potencia requerida por el mezclador.

Dichas salidas se ofrecen en el software, tanto de forma tabulada como gráfica, obteniéndose cómo varía teóricamente cada parámetro de salida en función de la variación del coeficiente X y la masa específica del material a mezclar, lo que permite obtener las tendencias funcionales durante la predicción teórica de dichos parámetros de salida y además se puede realizar su comparación con respecto a valores obtenidos experimentalmente.

Requisitos para la instalación y corrida del programa

El software ha sido elaborado en ambiente Mathcad Profesional 2000, de manera que, para su uso, debe estar instalado en su PC dicho programa. Para instalar y ejecutar Mathcad Profesional 2000 se requiere Computadora Pentium base 90 IBM o compatible; Torre de CD ROM o memoria FLASH con capacidad suficiente (1 GB) mínimo; Windows 95 o superior o Windows NT 4.0 o superior y por lo menos 16 MB de memoria RAM, se recomiendan 32.

Para ejecutar el software se procederá de la forma siguiente: Instalar en su PC el software Mathcad Profesional 2000; Crear una carpeta de trabajo; Abrir el fichero del software; Copiar el fichero a partir de “INTRODUCCIÓN DE DATOS PARA LA CORRIDA DEL PROGRAMA” hasta el final; Abrir nuevo fichero y pegar; Guardar en la carpeta creada y nombrar el nuevo archivo; Comenzar a introducir los datos solicitados por el programa.

Instrucciones para la corrida del programa: Con el software Ud. puede emplear las facilidades que éste ofrece, tales como evaluar un intervalo de variables u otras; para la corrida del programa, Ud. solamente debe introducir los datos que se van solicitando; para efectuar la introducción de cualquier dato, borre o marque el anterior y teclee el nuevo dato; al cambiar cualquier dato, el programa instantáneamente recalculará y brindará los nuevos resultados, haciendo clic fuera de las expresiones de cálculo. El ambiente de trabajo del software y los resultados de la evaluación y graficación de los parámetros de salida fundamentales, se muestran en las Figuras 2, 3, 4, 5, 6 y 7.

FIGURA 2
Introducción de los datos de entrada del programa, haciendo variar el coeficiente X.

FIGURA 3
Determinación de la productividad del mezclador en el programa.

FIGURA 4
Determinación del diámetro del helicoide del mezclador en el programa.

FIGURA 5
Determinación del máximo valor permisible de revoluciones del helicoide del mezclador en el programa.

FIGURA 6
Determinación de la potencia requerida por el mezclador en el programa.

FIGURA 7
Determinación del momento necesario para vencer la resistencia, durante el empuje del material a mezclar.

CONCLUSIONES

• Se elaboró un software” que facilita la evaluación de los modelos teóricos y que constituye una herramienta de utilidad durante el diseño y el perfeccionamiento de de las máquinas mezcladoras de paletas de tipo sinfín para la producción de pienso, a base harina de diferentes tipos de forrajes, como alimentos secos.

• El software permite realizar la evaluación, análisis y graficación de los modelos teóricos elaborados para cualquier intervalo de los parámetros, así como la comparación con respecto a su obtención experimental, determinándose el comportamiento de las diferentes variables en estudio.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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Giordano, I. A., Gallardo, M., Bragachini, M., Peiretti, J., Cattani, P., & Casini, C. (2010). Mecanización de la alimentación uso del mixer para formular dietas balanceadas (TMR) en base a forrajes conservados.

Martínez, O. P. H., & Preciado, G. F. L. (2011). Diseño y Construcción de una Máquina Transportadora y Clasificadora de Humus de Lombriz de Capacidad de 1500 kg/h. (Quito/EPN/2011) [Informe técnico]. EPN.

Meza, M. A. R., & Vargas, N. C. (2021). Diseño y simulación de un molino compacto con transmisión interna para granos secos y cargue automatizado del producto. Universidad Antonio Nariño, México.

Paneque, R. P. (1988). Transportadores en la Agricultura (primera edición). Departamento de Ediciones del ISCAH, ENPES, La Habana, Cuba.

Paneque, R. P., López, C. G., Mayans, C. P., Muñoz, G. F., Gaytán, R. J. G., & Romantchik, K. E. (2018). Fundamentos Teóricos y Análisis de Máquinas Agrícolas (Vol. 1). Universidad Autónoma Chapingo, Texcoco, México.

Pérez, P. L. E. (2019). Propuesta de diseño de máquina mezcladora de pienso para el municipio San Luis, Santiago de Cuba. Universidad de Holguín, Facultad de Ingeniería, Departamento de Ingeniería, Holguín, Cuba.

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Notas

Notas de autor

*Autor para correspondencia: Pedro A. Valdés-Hernández, e-mail: pppvaldes1968@gmail.com.

Declaración de intereses