Caracterización y tipos de harinas para panificación

CAPITULO 3
INGENIERÍA DE PROYECTO
3.0 CARACTERIZACIÓN DE LAS MASAS DE HARINAS
La harina es un polvo fino que se obtiene de la molienda de diversos ingredientes
sólidos como cereales semillas frutos secos y legumbres y se puede producir a
través del trigo o el maíz dependiendo a la región.
La fuerza en las harinas es determinada por el nivel de proteínas que contiene, esto
pasa cuando la harina hace contacto con el agua, ahí se origina el gluten que le
brinda volumen a la masa de harina, esto dice que a mayor porcentaje de gluten
mayor volumen tendrá la masa de harina, la siguiente tabla muestra el nivel de
proteínas por tipo de harina.
Tabla 3.1: nivel de proteínas por tipo de harina
Fuente: https://aprende.com/blog/gastronomia/reposteria/tipos-de-harina
Se emplean dos factores para medir la resistencia y elasticidad de la harina:
Factor w: es una medida de la capacidad de levado o elevación de la harina durante
la formación de las burbujas en la cocción o fermentación. En general, para masas
de levado prolongado es mejor que w sea alto
TIPOS DE HARINA FUERZA EN W % DE PROTEÍNAS
Harina floja <100 < 9%
Harina panificable 140-250 10%-11%
Harina de fuerza 250-300 12 %
Harina de gran fuerza >300 12 %

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Factor p/l: este factor se determina empíricamente con un instrumento especial
llamado paleógrafo y representa una medida de cómo es resistente y quebradiza la
harina
El valor bajo en el instrumento significa que la harina es muy extensible y poco
resistente y fácil de trabajar, el valor alto significa que la harina es difícil de trabajar.
El proceso que siguen las masas de harinas para llegar a una forma comercial son,
el amasado, laminado, formado, fermentación y horneado, lo que se debe saber
cuáles son las harinas indicadas para los procesos mencionados.
3.1 Tipos de harinas empleados en panificación
3.1.1 Harina integral
Es una harina oscura que se obtiene de una molienda de grano de trigo con todas
sus envolturas celulósicas, sus fibras presentes en la harina favorecen en la
digestión más lenta y una absorción de azúcares equilibrada con reserva de energía
con mayor tiempo.
3.1.2 Harina blanca o refinada
En la molienda se obtiene granos de trigo tanto la cáscara como el germen y se
utiliza exclusivamente el albumen, por lo tanto, se encuentra desprovista de varios
nutrientes que son importantes para una dieta balanceada sin embargo el pan
blanco contiene aditivos y conservantes.
3.1.3 Harina reforzada
Esta harina está enriquecida con nutrientes concentrados tratándose de una harina
cereal reforzada con un concentrado proteínico derivado de la alubia de la soya o
de la leche.

3
3.1.4 Masa de harina preparada
La masa de harina es un conjunto de dos sustancias importantes harina y agua los
demás ingredientes son opcionales como sal, azúcar, leche, mantequilla queso etc.
Conocidos los tipos de harinas para panadería faltaría conocer sus propiedades
físicas y químicas
Hidratos de carbono (70% aprox) se presenta en forma de almidón, que es un
hidrato de carbono muy típico en todos los vegetales.
Proteínas (8-14 % aprox) las proteínas encontradas son:
-La glutenina, hace que la masa se pueda estirar.
-La gliadina, es muy pegajosa y extensible.
Si la harina contiene poco gluten, entonces son harinas flojas de poca fuerza y
admiten poca agua u otra clase de líquidos, son muy fáciles de amasar
Si la harina contiene mucho gluten entonces se dice que son harinas de fuerza o de
gran fuerza admiten un nivel de hidratación muy alto, son difíciles de amasar, pero
permiten tener una masa fuerte y elástica.
La harina contiene un 15% de agua además presenta un 1,5 % de grasas y un 3%
de fibras, y adicional mente tiene sales minerales como sodio , potasio ,ácido
fosfórico.
Densidad : oscila entre 500 g/litro a 800 g/litro es más ligera que el agua
Densidad expresada en 500
𝑘𝑔
𝑚3
Fuente: http://maytcakes-ingredientes.blogspot.com/2013/02/harinas-de-trigo-tipos-y-propied
ades.html

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3.2 ESQUEMA O DIAGRAMA DE LA SOLUCIÓN PROPUESTA
3.3 Bosquejo inicial de la laminadora y cortadora de masa
Laminadora y formadora de
masas
inicio del proceso
tolva de alimentacion
capacidad de
produccion
mecanismo de
laminacion
Rodillos laminadores
potencia para mover
los rodillos de
laminacion
mecanismo de corte y
formacion
rodillo cortador y
formador
banda transportadora
estructura de la
banda transportadora
tambor conducido y
tambor notriz
mecanismo de
transmicion de
potencia
tambor notriz y
tambor conducido
mecanismo regulador
de espesor
estructura de la
banda de transporte
base de
deslizamientode la
banda tranportadora
banda
trransportadora
sistema electrico
seleccion de
conductores
disyuntor
termomagnetico
contactor
pulsadores
bariador de
frecuencia
estructura base y
elementos mecanicos
estructura base de la
laminadora de masa
catarinas para las
cadenas
rodamientos para los
ejes
mecanismo de
transmicion de
potencia
potencia para mover
los rodillos de
laminacion
potencia de la banda
de transporte
motor para los
rodillos laminadores
motor para la banda
transportadora
seleccion de cadenas
para la banda de
transporte
seleccion de cadenas
para los rodillos
laminadores

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3.4 INICIO DEL PROCESO
Los productos de repostería requieren una linea de producción con diferentes tipos
de procesos, la harina debe ser preparada con los igredientes requeridos a la
demanda comercial , esta misma puede ser manual o con una mezcladora de
harina, la masa de harina mezclada recién pasa por la laminadora y formadora de
masa, despues es llevada a fermentación y despues a cocción.
3.4.1 Tolva de alimentación
La función que cumple la tolva de alimentación es regular y reducir la carga de la
máquina y controlar el volumen entrante del material a procesar asi evitar daños a
la máquina.
La laminadora de masa puede trabajar con tolva de alimentación o sin tolva de
alimentación dependiendo a la necesidad del proceso.
Figura 3.1 Tolva de alimentación
Fuente: elaboración propia en SOLID WORKS

7
Con el programa solid works se puede tener el volumen directamente conociendo
el área interna maciza de la tolva y seleccionando cualquier tipo de de material
Figura 3.2 Propiedades fisicas de la tolva de alimentación
El dato que interesa es el volumen
𝑣 = 19104287,47 𝑚𝑚3
𝑣 = 0.0191 𝑚3
3.4.1Capacidad de la tolva
la densidad ya se obtuvo en las propiedades físicas de la harina
ρ = 500
𝑘𝑔
𝑚3
𝑝𝑒 = 500
𝑘𝑔
𝑚3
× 9.8
𝑚
𝑠2
𝑝𝑒 = 4900
𝑁
𝑚3
La capacidad de la tolva será
𝑐𝑡 = 𝑝𝑒 × 𝑣

8
𝑐𝑡 = 4900
𝑁
𝑚3
× 0,0191 𝑚3
𝑐𝑡 = 93,59 𝑁
𝑐𝑡 = 9,55 𝑘𝑔
𝑝𝑒= peso específico de la masa de harina
V= volumen de la tolva de alimentación
3.4.2 Capacidad de producción
Apartir del catálogo de las diversas máquinas que tiene la empresa AMBRO y
ARGENTAL específicamente de la mesa tornado plus se sacaron los datos
necesarios para comenzar el proyecto.
Velocidad de laminación : La velocidad lineal de la banda transportadora es de 2
𝑚
𝑚𝑖𝑛
transformando ese valor a
𝑟𝑒𝑣
𝑚𝑖𝑛
se tendría la velocidad del tambor
2
𝑚
𝑚𝑖𝑛
×
1𝑟𝑒𝑣
𝜋𝐷𝑡
𝐷𝑡 = 𝑑𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑎𝑚𝑏𝑜𝑟 𝑛𝑜𝑡𝑟𝑖𝑧
2
𝑚
𝑚𝑖𝑛
×
1𝑟𝑒𝑣
𝜋0,15𝑚
= 4,24
Como toda laminadora de masa la velocidad de la cinta tiene que ser la misma que
la velocidad del rodillo laminador.
El diámetro mínimo comercial es de 2000 milímetros, pero resulta ser muy grande
para la laminadora de masa, así que el diámetro elegido es de 150 milímetros.
El valor no puede afectar se redondea a 5
𝑟𝑒𝑣
𝑚𝑖𝑛
así que se trabaja con ese dato para
la capacidad de producción se debe conocer las dimensiones del rodillo cortador y
cuantas cortadas se darán por vuelta de rodillo, de la misma manera el rodillo

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laminador también tendrá las mismas dimensiones , por diseño se eligió las
siguientes dimensiones para los rodillos
diámetro del rodillo= 150 milímetros
longitud de los rodillos = 700 milímetros
Figura 3.2 rodillo cortador desplegado
La medida estandar de las masas de panes es de 120 milimetros acomodando en
el rodillo laminador desplegado y separados a una distancia de 20 milimetros
Se cortarían 15 panes por revolución
Y como el rodillo da 5
𝑟𝑒𝑣
𝑚𝑖𝑛
Se cortarían un total de 75 panes por minuto y 4500 panes por hora
3.5 MECANISMO DE LAMINACIÓN
Datos importantes a tomar en cuenta
 Capacidad de producción = 4500 panes hora
 Velocidad de los rodillos de laminación = 5 rpm
 Presión de amasado
3.2.1 Rodillos laminadores

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Los rodillos laminadores deben tener la la resistencia necesaria para poder laminar
la masa de harinas a su mínimo espesor y no sufrir ningún tipo de desgaste o
deformación.
Como materiales sugeridos para el sector sanitario se recomienda usar rodillos de
acero inoxidable ,aluminio aleado o teflón.
Por motivos de costo y rendimiento se selecciona rodillos de teflón , las dimensiones
del rodillo ya fueron definidas en la capacidad de producción.
Para mejorar la calidad de laminado de masa la máquina está compuesta de dos
rodillos laminadores ,el segundo rodillo laminador podrá controlar el espesor de
laminado
diámetro del rodillo = 150 mm
longitud del rodillo = 700 mm
figura 3.3 rodillo laminador
3.8.1 Potencia requerida para mover los rodillos de laminación

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Datos
 Velocidad de los rodillos =5 rpm
 Longitud de los rodillos = 700 mm
 Diámetro de los rodillos = 150 mm
El espesor máximo entre el rodillo y la banda transportadora es de 25 milímetros,
como el rodillo con laminación con regulación de espesor la distancia mínima entre
el rodillo y la banda es de 2 milímetros, la presión máxima se aplica cuando la masa
está aplanada a su mínimo espesor, según la mesa tornado plus aplica una presión
de 6 a 8 bares
Tomando la presión de 8 bares, convirtiendo a
𝑁
𝑚2
Presión de laminado =800000
𝑛𝑒𝑤𝑡𝑜𝑛
𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜2
El espesor máximo de contacto de la masa entre el rodillo y la banda sería de 75
milímetros y la distancia mínima donde se ejerza la mayor presión de laminado es
de 2 milímetros.

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figura 3.10 paso de la masa por el rodillo laminador
𝐻𝐼 = 75 mm
𝐻𝑜= 2 mm
R= 75 mm
𝑯𝑰 =separación de los rodillos cuando entra la masa
𝑯𝒐= separación de los rodillos cuando sale la masa
R=radio de los rodillos
Entre el rodillo de laminación y la banda de transporte se genera una superficie de
contacto de forma rectangular es donde se ejercerá la mayor presión de laminado
que será producto de una fuerza. En la siguiente imagen se muestra el área
proyectada a causa de la laminación, el espesor de contacto está representado con
la letra ¨y¨, y el largo del rodillo será el largo de la superficie que será laminada está
representado con la letra ¨x¨. el área proyectada será el producto de ¨x¨ por ¨y¨.

13
𝐴𝑝 = 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑦𝑒𝑐𝑡𝑎𝑑𝑎
figura 3.11 Area proyectada debido ala presión del rodillo hacia la banda de transporte
𝑨𝒑 tiene una longitud x y un ancho y
Cálculo del área proyectada 𝑨𝒑
x
y

14
𝑨𝒑 = 𝒙 × 𝒚
𝑥= longitud del rodillo
X= 700 mm
𝑦= ancho del área proyectada en el rodillo
Para el contacto con todo el rodillo
figura 3.12 Área proyectada para el máximo espesor de masa harina
𝑦 = 75𝑚𝑚

15
Cálculo del área proyectada
Para 75 mm
𝐴𝑝 = 𝑥 × 𝑦
𝐴𝑝 = 75𝑚𝑚 × 700𝑚𝑚
𝐴𝑝 = 0.0525 𝑚2
3.8.2 Fuerza resultante por la presión
Para conocer la fuerza de laminado se debe conocer la presión de laminado o
viceversa en este caso se consiguió el dato de presión de la maquina tornado plus
de AMBRO ARGENTAL.
Con el dato de presión P: 1.2 [kgf/cm2].
Convirtiendo a
𝑁
𝑚2
117679,8
𝑁
𝑚2
𝐹 = 𝑃 × 𝑨𝒑
𝐹 = 117679,8
𝑁
𝑚2
× 0,0525𝑚2
𝐹 = 6178𝑁
3.8.3 Torque producido por la fuerza
El torque que se produce debido a la fuerza que ejerce el rodillo laminador es en el
punto donde hay más presión.
𝑡𝑟 = 𝐹 × 𝑑

16
𝑑 = 𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑒𝑑𝑎𝑑 𝑟𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐𝑡𝑜 𝑎𝑙 𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑟𝑜𝑑𝑖𝑙𝑙𝑜
𝑦 𝑝𝑜𝑐𝑖𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑟𝑒𝑠𝑢𝑙𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑟𝑒𝑐𝑖𝑜𝑛
𝑑 =
𝑦
2
𝑑 =
75
2
= 37,5 mm
𝑡𝑟 = 6178𝑁 × 37,5mm
𝑡𝑟 = 231,6𝑁 × 𝑚
𝑡𝑟 = 23,6 𝑘𝑔 × 𝑚
Entonces la potencia consumida por cada rodillo es la siguiente:
𝑝 =
𝑡𝑟 × 𝑤
75
𝑊 =
2𝜋 × 𝑛
60
𝑊 =
2𝜋 ∗ 5
60
= 0,523 𝑟𝑎𝑑/𝑠𝑒𝑔
𝑃 =
23,6 𝑘𝑔 × 𝑚 × 0,523 𝑟𝑎𝑑/𝑠𝑒𝑔
75
𝑃 = 0,16 HP

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A mayor área de contacto se requiere más potencia con un área de 75 mm la
potencia requerida es de 0,16 HP para cada uno de los rodillos laminadores y la
cuchilla de corte y formación
𝑃 = 2 × 0,16
𝑝 = 0,32 𝐻𝑃
3.6 Mecanismo de corte y formación
Este mecanismo está compuesto por un rodillo que tiene acoplado en todo su
perímetro cuchillas. las cuchillas tienen la forma del producto final como ser pan
circular o galletas, la maquina está diseñada para realizar corte de diferentes
formas, este objetivo se logra cambiando de un rodillo cortador a otro diferente.
La masa de harina preparada ingresa por la tolva de alimentación y es desplazada
por la banda de transporte hacia los rodillos laminadores después que la masa de
harina preparada es laminada al espesor requerido pasa por el rodillo cortador y
formador.
figura 3.4 rodillo cortador y formador

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3.6.1 Rodillo cortador y formador
El rodillo cortador tiene la función de dar la forma final deseada a la masa de harina
preparada y tendrá las medidas del rodillo laminador con un diámetro de 150 mm y
un lardo de 700 mm, y tendrá acoplado cuchillas con la forma final del producto de
repostería.
material para el rodillo de corte y formacion
para el sector alimentico se requiere usar materiales con alta resistencia ala
corrocion y contaminacion a agentes externos como materiales recomendados
tenemos el acero inoxidable y el acetal o el teflon.
Rodillo de acero inoxidable
Si se eligue como material acero inoxidable, la mejor obcion es usar tuberias
sanittarias con constura y sin costura y verificar si el diametro que se necesita
coincie con el diametro comercial de los fabricantes.
Se selecciono acero inoxidable calidad AISI 304 las medidas nominales de los tubos
son en pulgadas y el mas proximo es de
Diametro exterior 150 mm
Espesor
Tiene buena resistencia ala corrocion y descaste y es para aplicaciones sanitarias
Puede ser mecanisado ala forma del rodillo cortador y formador
3.7 Banda transportadora
La banda de transporte cumple la función de desplazar la masa ingresada desde la
tolva de alimentación hacia los rodillos laminadores y formadores para que cumpla

19
este propósito se debe conocer la capacidad máxima de transporte y la potencia
necesaria para hacer ese desplazamiento.
La banda de transporte estará conformada con un tambor motriz y conducido, una
estructura soporte de la banda de transporte, banda transportadora, mecanismo
tensor, base de deslizamiento los mismos serán seleccionados y especificados en
este capítulo.
figura 3.5 partes de la banda transportadora
3.8.4 Potencia de la banda de transporte
como datos de partida para el proceso de cálculo de una banda transportadora se
suelen disponer de los siguientes datos

20
Longitud de la cinta, se puede conocer mediante el perímetro del recorrido de la
cinta transportadora partiendo como datos el diámetro del tambor y el largo de la
banda transportadora.
𝐷𝑡 = 100 𝑚𝑚
𝐿𝑏 = 2𝜋 × 𝐷𝑡 + 4
𝐿𝑏 = 4,628 m
 tipo de material a transportar: Harina de trigo
 longitud de la cinta en metros: 4,628 m
 Angulo de inclinación de la cinta: 0 grados
 ancho de la banda: 800 mm
 velocidad de avance : 2
𝑚
𝑚𝑖𝑛
3.8.4.1 área transversal del material a transportar
La capacidad máxima de carga está representada por el área transversal del
material a transportar que estará situada encima de la cinta transportadora de modo
que no haya derrame excesivo de material
Para ello se calcula con el área de la masa ya laminada
figura 3.13 area que opupa la masa laminada en la banda de transporte

21
h = espesor mínimo de la masa a laminar
b= ancho del volumen que ocupa la masa laminada
B= ancho de la cinta transportadora
ℎ = 2 𝑚𝑚
𝐵 = 800 𝑚𝑚
𝑏 = 800 𝑚𝑚
𝐴 = 𝑏 × ℎ
𝐴 = 800 × 2
𝐴 = 0,0016 𝑚2
3.8.4.2 Cálculo capacidad de transporte de la banda transportadora
la capacidad de transporte en una banda transportadora es un dato técnico que es
necesario conocer, y por dato técnico se conoce haciendo uso de la siguiente
fórmula
𝑄𝑣 = 3600 × 𝑉 × 𝐴
Fuente: https://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn84.html
donde
𝑄𝑣 : es la capacidad de transporte volumétrica de la banda
𝑚3
ℎ
v: es la velocidad de avance de la banda (m/s)
v= 2
𝑚
𝑠

22
𝑄𝑣 = 3600 × 2
𝑚
𝑠
× 0,0016 𝑚2
𝑄𝑣 = 11,52
𝑚3
ℎ
3.5.4.3 Capacidad de transporte
𝑄𝑚 = 𝑐𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑠𝑝𝑜𝑟𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑏𝑎𝑛𝑑𝑎
𝑄𝑣 = 𝑐𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑝𝑜𝑟𝑡𝑒 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎
𝑝𝑒 = 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑠𝑖𝑓𝑖𝑐𝑜
El eso espesifico ya fue calculado en la capacidad de producción
𝑝𝑒 = 4900
𝑁
𝑚3
𝑝𝑒 = 4900
𝑁
𝑚3
×
1𝑇
9,8 × 1000
= 0,5
𝑇
𝑚3
𝑄𝑚 = 𝑄𝑣 × 𝑝𝑒
𝑄𝑚 = 11,52
𝑚3
ℎ
× 0,5
𝑇
𝑚3
𝑄𝑚 = 5,76
𝑇
ℎ
3.8.4.4 Potencia de accionamiento de la cinta

23
La potencia total en una cinta transportadora es igual a la suma de todas las
potencias parciales, estas potencias parciales son todas las cargas a la que está
sometida la cinta transportadora, dichas potencias son las siguientes
𝑝1= potencia necesaria para mover la cinta en vacío y cargada con desplazamiento
horizontal de la cinta
𝑝2 =potencia necesaria para vencer los rozamientos de los elementos auxiliares
dispositivos de limpieza y guías
3.8.4.5 Potencia para mover la banda en vacío y cargada
La primera potencia que es necesaria calcular es la potencia para mover la cinta,
tanto en vacío como cargada, y con desplazamiento horizontal de la banda.
En este caso, la potencia se emplea para vencer el peso propio de la banda, del
material que transporta y el rozamiento de los distintos tambores y rodillos presentes
en el diseño de la banda.
Para el cálculo de esta potencia se puede emplear la siguiente fórmula de cálculo:
𝑝1 =
𝑐𝑏 × 𝑣 + 𝑄𝑚
𝑐𝑖 × 𝑘𝑓
𝑝1 = 𝑝𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑛𝑒𝑐𝑒𝑠𝑎𝑟𝑖𝑟𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑚𝑜𝑣𝑒𝑟 𝑙𝑎 𝑐𝑖𝑛𝑡𝑎 𝑒𝑛 𝑣𝑎𝑐𝑖𝑜 𝑦 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎𝑑𝑎 𝑐𝑜𝑛
𝑑𝑒𝑠𝑝𝑙𝑎𝑧𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 ℎ𝑜𝑟𝑖𝑧𝑜𝑛𝑡𝑎𝑙
𝑐𝑏 = 𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑏𝑎𝑛𝑑𝑎
𝑄𝑚 = 𝑐𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑝𝑜𝑟𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑏𝑎𝑛𝑑𝑎
𝑣 = 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑎𝑣𝑎𝑛𝑐𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑏𝑎𝑛𝑑𝑎
𝑐𝑖 = 𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑏𝑎𝑛𝑑𝑎
𝑘𝑓 = 𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑠𝑒𝑟𝑣𝑖𝑐𝑖𝑜
Tabla 5

24
Factor de ancho de banda
𝑐𝑏 = 108
𝐾𝑔
𝑠
Tabla 6
Factor de longitud de banda
𝑐𝑖 = 222
Tabla 7
Factor de servicio

25
𝑘𝑓 = 1,17
𝑄𝑚 = 5,76
𝑇
ℎ
𝑣 = 2
𝑚
𝑠
𝑝1 =
108 × 2 + 5,76
222 × 1,17
𝑝1 = 0,85 𝑘
𝑝1 = 0,85 𝑘𝑤 ×
1ℎ𝑝
0,746 𝑘𝑤
𝑝1 = 1,14 ℎ𝑝
La banda transportadora está sometida a aplastamiento debido al rodillo laminador
según el catálogo de cintas transportadoras la potencia total es igual a la suma de
todas las potencias a la que está sometida la banda de transporte puede ser
elementos de limpieza tripers de cinta transportadora o guías de carga u otros
elementos que afecte el movimiento de la banda de transporte
Como ya se calculó la potencia necesaria para que el rodillo laminador venza esa
presión
Potencia de rodillos laminadores 𝑝2 = 1,12 𝐻𝑃
Como se tienen 2 rodillos laminadores más un rodillo cortador
𝑝2 = 3 × 0,16 𝐻𝑃
𝑝2 = 0,48𝐻𝑃
La potencia total para mover la banda transportadora sería
𝑝𝑡 = 𝑝1 + 𝑝2

26
Como datos se tiene
𝑝1 = 1,14 𝐻𝑃
𝑝2 = 0,48 𝐻𝑃
𝑝𝑡 = 1.62 𝐻𝑃
3.8.5 Selección del motor
Se seleccionará dos motores uno para los rodillos laminadores de 0,36 hp y otro de
1, 62 hp para la banda de transporte
3.7.1 tambor motriz y tambor conducido
el tambor motriz y el tambor conducido deber de superficie rugosa que es la que se
usan las bandas de fieltro de lana que se explicara más adelante como material
recomendado es el acetal porque es para el sector de alimentos y este material
tiene alta resistencia a la corrosión, para el tambor motriz que tiene que transmitir el
movimiento no es necesario que lleve rodamientos porque tiene que transmitir el
movimiento que el motor le manda solo llevara bujes en los descansos donde se lo
acoplara a la estructura
figura 3.5 tambor motriz

27
Fuente: GermanBeld
3.7.2 Mecanismo de regulación de espesor y tensor
La reducción de espesor será realizada por la cinta transportadora con un rodillo
tensor, el rodillo tensor tendrá la capacidad de desplazarse arriba y abajo mediante
una barra roscada que tendrá que ser regulada por los dos extremos del rodillo
tensor manual mente.
figura 3.6 mecanismo de regulación de espesor mediante rodillo tensor regulable
Tensor de la banda de

28
Este mecanismo también se usará en la banda de transporte en el tambor conducido
La necesidad de que este parámetro sea automatizado no es necesario porque la
regulación de espesor solo se realiza una vez por producción.
3.7.3 Estructura de la banda de transporte
La banda transportadora estará echa de acero inoxidable con norma ASTM 316,
que es una plancha de 4 mm de espesor plegada en forma de tubo rectangular para
que aguante el peso de los rodillos laminadores y formadores y sus estructuras
soportes para calcular cuánto soporta la estructura.
figura 3.7 estructura de la banda de transporte
Regulador de espesor

29
Se sometió a al soporte a tres fuerzas de cortantes producidas por los rodillos
laminadores y formadores y se hiso un cálculo de tracción y compresión hacia la
estructura soporte de la cinta de transporte
figura 3.7 estructura de la banda de transporte
Centro de gravedad respecto el eje y de la estructura rectangular

30
𝑦
̅ = 0.075 𝑚𝑚
La Inercia de la estructura rectangular hueca se calcula restando el área hueca del
rectángulo
𝐼 =
𝑏 × ℎ3
12
−
𝑏1 × ℎ13
12
∑ 𝑓
𝑥 = 0
𝑅𝑎𝑥 = 𝑅𝑏𝑥
∑ 𝑓
𝑦 = 0
𝑅𝑎𝑦 − 630 − 630 − 630 + 𝑅𝑏𝑦 = 0
∑ 𝑀𝑎 = 0
630 × 0.5 + 630 × 1 + 630 × 1.5 − 𝑅𝑏𝑦 × 2 = 0
𝑅𝑏𝑦 = 945 𝐾𝑔
𝑅𝑎𝑦 = 946 𝐾𝑔
𝜎𝑚𝑎𝑥 =
𝑀𝑚𝑎𝑥 × 𝑦
̿
𝐼
Para la estructura rectangular el esfuerzo de compresión es igual al esfuerzo de
tracción
𝜎𝑚𝑎𝑥 =
630,8 × 0,075
0,000036
= 1314
𝐾𝑔
𝑐𝑚2
Especificación de tubos tuberías planchas de acero inoxidable ASTM 316L- 316
Límite de tracción 5251.54
𝐾𝑔
𝑐𝑚2
Limite elástico 2090.42
𝐾𝑔
𝑐𝑚2
Fuente: https://www.htpipe.es/tuberias-tubos-de-acero-inox-316-316l-
316ti.html

31
1314
𝐾𝑔
𝑐𝑚2
≤ 5251.54
𝐾𝑔
𝑐𝑚2
Los esfuerzos máximos aplicados hacia el soporte a la estructura son menores a
los esfuerzos límites de tracción y limite elástico.
3.7.4 Base de deslizamiento de la banda de transporte
La base de deslizamiento de la banda de transporte sirve para que el material
transportado se apoye sobre la banda con mayor estabilidad y que apenas influye
en el guiado de la cinta. Para productos alimenticios la guía de cintas
transportadoras de Habasit–Solutions in motion recomienda usar chapa
decapada
figura 3.8 Base de deslizamiento de la banda
Fuente: Habasit–Solutions in morión
3.7.5 banda transportadora
Serie tubul bandas de fieltro de lana sin fin, estas bandas no tienen costura ni unión,
son infinitas excelentes para el transporte y manipulación de masas industriales de
pan y repostería ya que están fabricadas de 100% lana lo que le confiere sus
propiedades de no adherencia.

32
Figura 3.9 banda transportadora para el sector panadero
Fuente: https://www.esbelt.com/wp-content/uploads/2021/02/TUBUL-belts-en-2021.pd
3.8 MECANISMOS DE TRANSMISIÓN DE POTENCIA
3.5.5.1 Motor para los rodillos laminadores y cortadores
 Carcasa: B56
 Potencia: 0,5 HP
 Frecuencia: 50 Hz
 Polos: 2
 Rotación nominal: 2880
 Voltaje nominal: 220/440 V
 Corriente nominal: 3,20/1,60 A
 Corriente de arranque: 17,6/8,80 A
 Ip / In: 5,5

33
 Par nominal: 1,23 Nm
 Par máxima: 240 %
 Elevación de temperatura: 80 K
 Tiempo de rotor bloqueado: 6 s (caliente)
 Factor de Servicio: 1,00
 Régimen de servicio: S1
 Temperatura Ambiente: -20°C – +40°C
 Altitud: 1000 m
 Protección: IP55
 Masa aproximada: 11 kg
Figura 3.14: motor monofasico carcasa b 56 WEG
Fuente: https://ecatalog.weg.net/tec_cat/tech_motor_sel_web.asp
3.8.5.2 Motor para la banda de transporte
 Carcasa: F56H
 Potencia: 2 HP

34
 Frecuencia: 50 Hz
 Polos: 2
 Rotación nominal: 2860
 Deslizamiento: 4,67 %
 Voltaje nominal: 220/440 V
 Corriente nominal: 9,70/4,85 A
 Corriente de arranque: 69,8/34,9 A
 Ip / In: 7,2
 Corriente en vacío: 3,70/1,85 A
 Par nominal: 5,01 Nm
 Par máxima: 220 %
 Factor de Servicio: 1,00
 Régimen de servicio: S1
 Altitud: 1000 m
 Protección: IP55
 Masa aproximada: 21 kg
3.9 Mecanismo de transmisión de potencia
Velocidad de los rodillos 5 rpm
potencia del tambor = 0,5 HP
 La relación de transmisión requerida para un motor de 2880 rpm seria de
1
691
La zona de laminación contará con dos rodillos laminadores para
asegurar la calidad del laminado de la masa, se usará un tren de cadenas
para transmitir a los dos rodillos laminadores junto con la cuchilla formadora
de panes.
Figura 3.15 tren de cadenas para los 3 rodillos laminadores

35
3.10 Selección de cadenas para los rodillos laminadores y formadores
La primera transmisión de potencia se realizará del motor al primer rodillo laminador
con cadenas
Para el segundo rodillo laminador la potencia se transmitirá por el primer rodillo
laminador y así consecuentemente el rodillo cortador será accionado por el segundo
rodillo laminador
Datos
Motor 0,5 hp potencia
Relación de velocidad= 1:1
𝑘𝑠= factor de servicio
𝑝𝑐= potencia corregida
𝑝𝑐 = 1,12 × 1

36
La relación de transmisión será de 1:1 debido a que el variador de frecuencia
controlará la velocidad del motor
Para determinar el número de dientes en la catalina conductora se asume entre los
valores comerciales que están en la tabla de cadenas de SKF dependiendo de las
revoluciones por minuto de la catalina
Se seleccionó 11 dientes porque es recomendada por el catálogo para bajas
revoluciones, la relación requerida es de 1:1 por lo que el piñón también tendrá 11
dientes.
se selecciona la cadena en funcion ala potencia requerida
p= 0,5 HP
n= 5rpm
para velocidades bajas el catálogo recomienda cadenas potencias
sobredimensionadas por eso se realiza una extrapolación entre las cadenas mas
pequeñas que transmitan esa potencia
la velocidad requerida es de 5 rpm en la tabla de SKF ya no da una potencia para
esa velocidad, si es qué no habría esa velocidad se requeriría de una interpolación
para hallar la potencia deseada en función a su velocidad.
tabla 1

37
3.10.1 transmisión de potencia de la cadena para 16B-1
Fuente: SKF transmisión chains
Para comprobar que esa cadena transmite la potencia requerida se hace una
extrapolación con la velocidad de 5 rpm que es la que tiene la banda de transporte
y los rodillos
25 − 5
2,01 − 𝑥
=
25 − 5
3,76 − 2.01
Resolviendo la ecuación nos da 0.61 Kw, transformando a HP nos da 0.81 HP, eso
nos dice que la cadena puede transmitir la potencia que necesita la máquina.
se procede a calcular el diámetro de las catarinas con la cadena 32B-1
𝐷 = sin (
180
𝑧
)
−1
× 𝑝
P= paso perimetral (pich) sacado del catálogo
𝑁1= número de dientes de la catalina motriz
𝑝= 25,4 mm
𝑁1 = 11
𝐷𝑎 = sin (
180
11
)
−1
× 25,4

38
𝐷𝑎 = 100mm
Longitud de la cadena en pasos
C= distancia entre centros en pasos
𝑁1 = 𝑁2= 11
𝑙 =
𝑁1 + 𝑁2
2
+ 2𝑐 +
𝑘
𝑐
para relaciones de 1:1
𝑘
𝑐
= 0
dando la distancia entre centros requerida en pasos
c= 15
longitud de la cadena
𝑙 =
11 + 11
2
+ 2 × 15
𝑙 = 41 𝑝𝑖𝑡𝑐ℎ
Datos para el pedido de la cadena
Cadena 16B de una hilera con 41 pitch
Se requerirá de 4 cadenas para transmitir potencia a cada uno de los rodillos
laminadores al rodillo cortador y formador y para la banda transportadora
3.10.2 Selección de cadena para la banda transportadora
Potencia = 2 HP
Velocidad 5 rpm
Relación de velocidad 1 a 1

39
Verificación para ver si puede transmitir la potencia requerida mediante una
extrapolación
10 − 5
3,42 − 𝑥
=
25 − 10
7,81 − 3,42
El resultado es 1,95 kw transformado a hp seria 2,61 la cadena seleccionada si
puede transmitir la potencia requerida
3.11 fuerzas producidas por las cadenas
Figura 3.18 Diagrama de fuerzas en una cadena
Fuente: guía para diseñar proyectos mecánicos Guido Gómez
T2=0
T1

40
Con la potencia entregada por el motor de 0,5 HP, se procede a calcular el
torque que se transmite a las catalinas:
𝑝 =
𝑀𝑡 × 𝑤
𝟕𝟓
𝑤 =
2 × 𝜋 × 𝑛
60
𝑤 =
2 × 𝜋 × 5
60
= 0,523
𝑟𝑎𝑑
𝑠
𝑀𝑡 =
𝑝 × 75
𝑤
= 71,7 𝐾𝑔 × 𝑚
Se sabe que 𝑀𝑡 = 𝑇 ×
𝑑
2
𝑑 = 𝑑𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑎𝑡𝑎𝑙𝑖𝑛𝑎
𝑇 = 𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑖𝑑𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑙𝑎 𝑐𝑎𝑡𝑎𝑙𝑖𝑛𝑎
𝑇 =
𝑀𝑡 × 2
𝑑
𝑇 =
71,7 𝐾𝑔 × 𝑚 × 2
0,196
𝑇 = 731,6𝐾𝑔
3.11.1 Fuerzas ejercidas en el eje del primer rodillo laminador
la maquina laminadora cuenta con 5 ejes dos rodillos de laminación un rodillo de
corte y tambor para la banda de transporte y su otro respectivo eje conducido

41
figura 3,19 vista de los rodillos laminadores y el tambor
Como dato se tiene la fuerza resultante por la presión
𝐹 = 6178𝑁
𝐹 = 630,4 𝐾𝑔
Fuerza producida por la cadena
𝑇 = 731,6𝐾𝑔
Fuerzas y reacciones en el plano x-y
∑ 𝑓𝑥 = 0
Eje tambor
Eje rodillo
Laminador
1
Eje rodillo
Laminador 2
Eje rodillo
Cuchilla
Eje
conducido

42
∑ 𝑓𝑦 = 0
𝑅1𝑥 − 𝑇𝑟 + 𝑅2𝑦 − 𝑇1 − 𝑇2 = 0
∑ 𝑀1 = 0
𝑇𝑟 × 0,41 − 𝑅2𝑦 × 0,82 + 𝑇1 × 0,87 + 𝑇2 × 0,92 = 0
𝑅1𝑦 = 88 𝑘𝑔
𝑅2𝑦 = 1826,21
Fueras y reacciones en el plano x-z
∑ 𝑓𝑥 = 0
𝑅2𝑥 = 0
∑ 𝑓𝑧 = 0
𝑅1𝑧 − 𝑇𝑟 + 𝑅2𝑧 = 0
∑ 𝑀1 = 0
𝑇𝑟 × 0,41 − 𝑅2𝑧 × 0,82 = 0
𝑅1𝑧 = 220,5 𝑘𝑔
𝑅2𝑧 = 220,5
Calculo del momento resultante con los elementos que se halló en el plano x-y y x-
z
Mxy = 10911 kg. cm

43
Mxz = 5170 kg. cm
Mt = 7170 kg. cm
Momento resultante:
MR= √Mxy2 + Mxz2
MR= 1273 kg. cm
Ahora se calcula el esfuerzo de flexión en función del diámetro del eje.
Calculo del esfuerzo en función del diámetro del eje
σR =
MR
π
32
∗ϕ3
σR =
1273 kg. cm
π
32
∗ ϕ3
El esfuerzo de torsión en función del diámetro.
τt =
Mt
π
16
∗ϕ3
τt =
7170 kg. cm
π
16
∗ ϕ3
. El material utilizado para los ejes de los rodillos es un acero inoxidable AISI 340
σf = 3161 [
Kgf
cm2
]
τt = 6322 [
Kgf
cm2
]
Coeficiente de seguridad =3

44
𝜎 =
σf
𝑛
𝜎 = 1020,33 [
Kgf
cm2 ]
𝜏 = 0,5 (
σf
𝑛
)
𝜏 = 510 [
Kgf
cm2
]
Ahora reemplazamos los valores hallados en la ecuacion de Morht
σmax,min =
σR
2
± √(
σR
2
)
2
+ τt
2 ≤
σf
n
∅ = 3,29 𝑐𝑚
τmax = √(
σR
2
)
2
+ τt
2 ≤
𝜏𝑡
n
∅ = 3,051 𝑐𝑚
Esos son los diámetros mínimos para que el eje no cause roturas o colapse se elige el
diámetro mayor que es el de ∅ = 3,29 𝑐𝑚 se lo ajustara a un valor nominal y comercial
para reducir costos de mecanizado y se usara este diámetro para todos los ejes de la
máquina.
3.12 Estructura y eleméntenos mecánicos
En esta sección se encuentran los elementos mecánicos para transmitir potencia
como ser la Catarina y los apoyos deslizantes para evitar el desgaste de los ejes,
también se encuentra la estructura base donde se apoyarán todos los elementos
solidos de la máquina.
Estructura base de la laminadora de masa
La estructura soporta todos los elementos mecánicos solidos de la maquina tiene
las siguientes características, el perfil utilizado será un tubo cuadrado de 4 mm de
espesor de acero inoxidable ASTM 316

45
Figura 3,16 estructura base de la laminadora de masa
3.12.1 Dimensionamiento de la Catarina
Datos
Número de dientes 𝑁1 = 11
Con la extensión TollBox de Solid Works se elige la Catarina de acuerdo al tamaño
de la cadena y el número de dientes, como distancia entre centros se eligió 15 pasos
que es igual a 𝑐 = 952,5 𝑚𝑚 , el programa también nos da la medida de la chaveta

46
que se le debe colocar seleccionando el tipo de chaveta en este caso es una chaveta
rectangular.
Figura 3,16 Catarina 16B para los rodillos laminadores
Figura 3,17 Catarina 24B para la banda transportadora

47
3.12.2 Dimensionamiento de rodamientos
Es de importancia dimensionar la base de deslizamiento para los ejes de la
laminadora de masa para que el mismo no se desgaste al realizar la rotación,
como dato de partida tenemos el diámetro del eje es de 3,29 en el catálogo de
rodamientos de skf nos da un diámetro interno de 35 mm así que se trabajara con
ese diámetro, el eje tiene una carga de 6,17 kN que es la fuerza de laminación de
sus rodillos
Del catálogo se selecciona el rodamiento en función al diámetro del eje y los rpm
de la máquina, el tipo de rodamiento a usar será un rodamiento rígido de bolas
con diámetro interior de 35 mm y con código 61807, a continuación, se calcula la
vida nominal básica de un rodamiento según la norma ISO 281
𝐿10𝐻 =
10
60 × 𝑛
(
𝑐
𝑝
)
𝑝
𝐿10𝐻 =
10
60 × 5
(
4,36
6,17
)
3
L10 = vida nominal básica (con una confiabilidad del 90%) [millones de revoluciones]
L10h = vida nominal SKF (con una confiabilidad del 90%) [horas de funcionamiento]
C = capacidad de carga dinámica básica [kN]
P = carga dinámica equivalente del rodamiento [kN]
n = velocidad de giro [r. p. m.]
p = exponente de la ecuación de la vida útil
según el manual de rodamientos SKF la vida útil promedia para máquinas de trabajo
continuo de 8 horas diarias está comprendida entre 10000 a 25000 horas de trabajo

48
CAPITULO IV
CIRCUITO ELÉCTRICO
4.1. Introducción
En este capítulo se dimensionarán y seleccionaran los componentes eléctricos
necesarios para que la laminadora de masa cumpla su objetivo, después de
conocer todas las partes de la maquina queda conocer como realizaran
movimiento, ya está definida que funcionara con 2 motores y su capacidad, faltaría
definir los elementos de protección y automatización para que no ocurra fallos o
cortes no deseados.
Figura 4.1 circuito eléctrico de la maquina
fuente: elaboración propia en CadeSIMU

49
cada uno de los motores serán controlados por un variador de frecuencia para
ajustar a la velocidad de 5 rpm, tendrá un interruptor termo magnético, un
contactor N/A un pulsador N/A y pulsador N/C
4.2 selección del cable de alimentación principal
El cable de alimentación principal debe ser capaz de conducir la corriente
necesaria que consumen los dos motores de la máquina, la corriente total que
ingresara a la máquina será igual a la suma de las corrientes que consumen los
dos motores
Corriente de los rodillos laminadores 𝐼𝑟 = 8,4 𝐴
Corriente de la banda de transporte 𝐼𝑏 = 14,4 𝐴
Corriente total = 𝐼𝑡 = 𝐼𝑟 + 𝐼𝑏
𝐼𝑡 = 8,4 + 14,4 = 22,8 𝐴
De tablas para la forma de instalar A2
La sección mínima de conducción es de 4 𝑚𝑚2
, como la sección mínima de
conductores para motores es de 4 𝑚𝑚2
la sección de la acometida será de 6 𝑚𝑚2
.con tipo de aislante PVC.
Para el circuito de mando se usará un cable de 2,5 𝑚𝑚2
,
4.3 Selección de disyuntor termo magnético
Datos importantes a tomar en cuenta para seleccionar un disyuntor termo
magnético, Para motores monofásicos cuya corriente total es de 22,8 amperios se
usará un mini interruptor bipolar de la marca ABB
Características eléctricas del disyuntor ABB
 Corriente nominal desde (2-100) amperios

50
 Tención nominal 230/400 V con una tención mínima de 12 v y máxima de
480 v
 Frecuencia (Hz) 50/60
 Número de polos 1 / 2 / 3 /4
 Vida eléctrica Un / In (operaciones) 10.000
para hacer el pedido del catálogo de compras de ELECTRO RED
 disyuntor bipolar 220 (v)
 corriente nominal de 32 (A)
 modelo S202-C32
figura 4.2 disyuntor termo magnético
Fuente: catálogos de Electro RED
4.4 Selección de contactor
El contactor se selecciona para una corriente nominal del motor de 8,94 A con 2
contactos normalmente abiertos y 2 contactos normalmente cerrados del catálogo

51
de productos que nos proporciona ELECTRORED de la línea ABB se selecciona
el contactor del siguiente tipo:
 Modelo: AF09-30-10-13
 Dimensiones Ancho 45 mm, Largo: 77 mm Alto: 86 mm
 Peso del producto: 0.27 kg
 Corriente de funcionamiento 9 A
 Frecuencia nominal (f): Circuito auxiliar 50 / 60 Hz
Figura 4.3 contactor de la marca ABB
4.5 Selección de pulsadores
De la misma forma del catálogo que nos ofrece ELECTRORED de la línea ABB se
selecciona los pulsadores requeridos para el proyecto, tomando en cuenta el
voltaje y la corriente de funcionamiento. Para las siguientes características
ELECTRORED nos recomienda usar el siguiente pulsador combinado.

52
 Modelo MPD14-11B
 Peso del producto: 0.025 kg
 Funcionamiento -25 ... +70 °C
 Durabilidad mecánica: 2 millones de pulsos
Figura 4.4 pulsador N/A y N/C
4.6 Selección del variador de frecuencia
El motor debe ser controlado mediante el variador de frecuencia y ser accionado
con un pulsador de marcha a una velocidad de 5 rpm, que es la velocidad requerida
para laminar la masa de harina preparada, para este propósito se requieren los
parámetros nominales del motor ya dimensionado.
 Motor 220 (V) 50 HZ
 Corriente alterna 8,94
 Potencia 1,5 HP
 Velocidad 3480 rpm

53
 Velocidad de salida: 5 rpm
 Pares de polos 2
En función a los datos del motor se selecciona el siguiente variador de frecuencia
con las siguientes características;
 Designación de tipo ABB: ACS150-01E-09A8-2
 Grado de protección: IP20
 Frecuencia (f): 50/60 Hz
 Tensión de entrada (Uin): 200 ... 240 V
 Corriente de salida, uso normal (In): 9.8 A
 Potencia de salida, uso normal (Pn): 2.2 kW
Figura 4.5 variador de frecuencia de la marca ABB

54
4.7 Ajuste de parámetros del variador de frecuencia
Se ajusta los parámetros requeridos de acuerdo al manual de usuario para
convertidores de frecuencia ABB, todos los parámetros a ser modificados están
separados por códigos con su respectiva descripción de acuerdo a la aplicación
requerida.
parámetro código valor
Tención nominal 9905 220(v)
Intensidad
nominal
9906 9,8 (A)
Frecuencia
nominal
9907 50 (Hz)
Valor Max. De
frecuencia
1105 50 (Hz)
Velocidad
constante
1202 1
Valor mínimo
señal mínima
1301 20%
Frecuencia
máxima
2008 50 (Hz)

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