La máquina produce helados de mantequilla mediante la mezcla y congelación de una mezcla previamente elaborada en un cilindro. Consta de tres sistemas: mecánico (bandeja, cilindro, raspador), refrigeración (compresor, intercambiador de calor) y eléctrico. El análisis económico muestra un costo total de $2.847.835. Se concluye que la máquina permite penetrar mejor el mercado de derivados lácteos y usar un refrigerante más ecol

1. Estudiantes: Alexei Ochoa
Aura María Forero
Fernando Ramos
María Fernanda Ortiz
Director: Ing. Álvaro Mendoza
MÁQUINA DE HELADOS DE MANTECADO
Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica
Línea de Investigación, Innovación y Desarrollo Tecnológico
XXIV MUESTRA DE MÁQUINAS Y PROTOTIPOS

2. ANTECEDENTES
En 1913 se inventó en EE.UU. la primera máquina continua para
elaborar helados, llamada comúnmente mantecado.
Básicamente consta, en la parte exterior, de un gran cilindro de
acero, que es congelado por un equipo muy potente de frío; en la
parte interior, de un batidor con aspas (conectado mediante un eje
a un potente motor eléctrico) que van raspando las paredes del
cilindro y moviendo la mezcla continuamente hasta que dicha
mezcla alcance la consistencia de una crema helada.

3. FUNDAMENTACIÓN
Intentando responder a las necesidades del ICTA en el año 2006 se inició el
proyecto de diseño de una máquina para helados de manteado que ayudara en
procesos de enseñanza y sostenibilidad del instituto. En ese año los estudiantes
Jaime Mongui y Carlos Martínez de mecánica realizaron unos estudios y dejaron
unos adelantos sobre las posibilidades de una máquina que respondiera a esas
necesidades.
En el año 2009,se ha retomado la necesidad de la realización de una máquina de
este tipo para poder facilitar la realización de prácticas y trabajos que visualizan las
posibilidades de elaboración de productos lácteos y refrigerados, como los helados
de mantecado, e ingresar a un mercado muy bueno y en expansión.
FINANCIADOR: Estudiantes involucrados e Ing. Álvaro Mendoza
VALOR DEL PROYECTO: 2’800.000
TIEMPO DE DESARROLLO: 12 MESES

4. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
• El proyecto responde a la necesidad de obtener
una máquina capaz de producir helados de
mantecado partiendo de una mezcla
previamente elaborada y que tenga un bajo
costo de inversión comparada con las existentes
en el mercado.
• Básicamente se desea que la máquina realice
procesos de mezcla, obtención de la
consistencia deseada y dé la opción de servir el
helado en el cualquier recipiente.

5. ÁRBOL DE OBJETIVOS

6. REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE
•Funcionalidad
•Cumplir normas de higiene
•Mejorar la producción en cuanto a
tiempo y calidad del producto
•Reducción de costos de producción
•De fácil mantenimiento y operación
•Su costo en el mercado debe ser
menor a las máquinas existentes
•Portabilidad

7. REQUERIMIENTOS DE LOS USUARIOS
•Buenas prácticas de manufactura
(higienizado)
•Consistencia suave
•Buen sabor del producto
•Mezcla homogénea
•Buen estado de congelación
•Que el helado esté listo en el menor
tiempo posible.
•Fácil acceso para su operación
•Que se facilite el mantenimiento
preventivo
•Fácil de transportar
•Ergonomía
•Que sea rápida a la hora de fabricar
los helados
•Fácil acceso a la zona donde se
encuentra la mezcla.
Consumidores Operarios

8. ANÁLISIS DE LA COMPETENCIA (BENCHMARKING)

9. DIAGRAMA DE DESCOMPOSICIÓN FUNCIONAL

10. GENERACIÓN DEL CONCEPTO

11. GENERACIÓN DEL CONCEPTO
Agitador
Eje

12. GENERACIÓN DEL CONCEPTO
Dosificador
Cilindro de
batido

13. GENERACIÓN DEL CONCEPTO
Estructura

14. DESARROLLO DE LA IDEA
Estructura Alimentación

15. DESARROLLO DE LA IDEA
Dosificado Soporte batido

16. DESARROLLO DE LA IDEA
Eléctrico Refrigeración
Ensamble final
y pruebas

17. PRESENTACIÓN DE LAALTERNATIVA DE DISEÑO DOMINANTE Y
JUSTIFICACIÓN

18. GENERACIÓN Y EVALUACIÓN DEL PRODUCTO

20. DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA
La máquina funciona principalmente por la integración de tres sistemas;
uno mecánico que consta de una bandeja para la ingresar la mezcla a
la máquina, un cilindro para batido, un raspador y mezclador, la
estructura metálica con una válvula dosificadora en plástico, un
soporte y un eje de transmisión de potencia; uno de refrigeración que
realiza la evaporación mediante serpentín de cobre, consta además de
un compresor, un deposito para el refrigerante, un intercambiador de
calor y un ventilador; y uno eléctrico que trabaja a 110V para activar
el mezclador, el compresor y el ventilador.

21. APORTE Y VALOR SOCIAL DEL DISEÑO
Principalmente este trabajo se desarrollo con el fin de hacer
un aporte a la enseñanza de procesos que aprovechen
materias primas de alta producción en nuestro país, como
es la leche.
Además para brindar más herramientas a las personas para
que ingresen en el mercado de las heladerías que es muy
rentable y está en expansión.

22. ANÁLISIS ECONÓMICO
Gastos directos
Gastos de diseño
DESCRIPCIÓN VALOR
Estructura 670300
Alimentación 114900
Dosificación 57398
Eléctrico 307150
Soporte para overrun 260189
Refrigeración 1080998
TOTAL 2490935
DESCRIPCIÓN VALOR
Transporte 116700
Consultas 115400
Documentación 124800
TOTAL 356900
TOTAL 2847835

23. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
El termostato es un sensor adecuado para la implementación de control On/Off, ya que
permite el flujo o no de corriente de acuerdo a una condición de temperatura que se
ha definido con anterioridad. Esto es muy importante para manejar el compresor de
la máquina, ya que permite que ésta se apague cuando la temperatura ha bajado más
de lo que se necesita, lo cual permite ahorrar energía.
La máquina de helados de mantecado permite penetrar mejor el mercado de derivados
lácteos y generar mejores oportunidades a quienes deseen investigar y
comercializar con helados.
El uso de refrigerante 404A, disminuye el daño a la capa de ozono causado por algunos
otros refrigerantes como el freón, el R12, el R22, que además de deteriorar la capa
de ozono, y producir calentamiento global, ya han sido prohibidos por el protocolo
de Kyoto.

24. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Y HERRAMIENTAS DE
INGENIERÍA EMPLEADAS
• [1] ICTA. Tecnología en La Elaboración de Postres Y Helados.
• [2] Roy J. Dossat, Principles of Refrigeration. Englewood Cliffs, New Jersey. 1989. Todo el libro, especialmente
cap 7, 8 y 10
• [3] Norton, . Diseño de máquinas
• [4] Norton, . Diseño de maquinaria
• [5] Ulman.
• [6] Moran-Shapiro
• [7] Çengel.
• [8] Catálogo de máquinas Taylor
• [10] Catálogo de compresores Tecumseh CA2424Z
• [11] Pallas. Sensores y acondicionadores de señal.
• [12] Circuitos eléctricos
• [13]www.ieee.unal.edu.co/bogota/ar_documentos.html
• [14] www.frigogelo.com
• [15] Solid Edge v17
• [16] Solid Works 2007
• [17] ANSYS
• [18] Corel Draw X4
• [19] RS+2 Danfoss
• [20] Capilary tube v1.2 Tecumseh

25. PREGUNTAS O APORTES

26. GRACIAS POR SU
ATENCIÓN