Este documento presenta el diseño de una máquina para agilizar el proceso de trillado y venteo de la cebada. La máquina es accionada por energía humana y permite obtener más de 50 kg/h de grano limpio, con un peso de 90 kg para su fácil transporte. Reduce las pérdidas de grano en un 5% en comparación con métodos manuales.

1. RESUMEN
En este proyecto se muestra el diseño de un prototipo para agilizar el proceso de
trillado y venteado de la cebada. “El trillado” es la técnica de retirar el grano de la
paja; mientras que “El venteo” es la técnica para separar la paja y/o cascarillas
(broza) del grano.
Siguiendo una metodología sistemática en el diseño de ingeniería, y está
orientada a satisfacer los requerimientos de pequeños productores agrícolas de
las zonas alto andinas de nuestra región lo cual tienen una capacidad adquisitiva
reducida.
Usualmente dichos productores para el proceso de trillado hacen pisotear la
cebada esparcida en un lugar determinado, por tropillas de bueyes o caballos (trilla
a yegua suelta); y para el venteo utiliza las corrientes de aire en los cerros cercanos
al campo de cultivo, teniendo como principal inconveniente el factor climático.
El prototipo diseñado es accionado por energía humana y permite obtener mas de
50 kg/h de grano limpio. Su peso es de 90 kg y permite su fácil transporte a cargo
de dos personas dando mayor versatilidad en el uso y su reducido mantenimiento
(lubricación y ajuste de piezas) le otorga notables ventajas frente a otras maquinas
utilizadas para el trillado y venteo de granos.
Además, reduce perdidas del grano en un 5% en comparación a la forma artesanal
con pérdidas mayores al 10%.

2. GENERALIADES
1.1. Justificación
El desarrollo de este trabajo está diseñado por lo siguiente:
 Elaborar en sistema alternativo para el proceso de trillado y venteo de la
cebada sin el uso de la energía eléctrica.
 Brindar conceptos de solución en el diseño de máquinas para procesar
granos como la cebada.
 Fomentar la investigación.
Este informe de investigación es muy importante en el desarrollo de la agricultura
puesto que se pretende brindar un diseño adecuado para procesar la cebada.
1.2. Objetivos
1.2.1. Objetivo general
Diseñar un mecanismo para el proceso de trillado y venteo de granos de cebada.
1.2.2. Objetivos específicos
 Combinar los procesos de trillado y venteado de cereales en una sola
máquina.
 Diseñar una máquina que no sea muy costosa en comparación con las del
mercado actual.
 Aumentar la producción del trigo y la cebada usando energía alternativa
que no genere mucha contaminación.

3. 1. PARAMETROS DE DISEÑO.
1.1.Características del grano de cebada.
El grano de cereal o cariópside consta de tres grandes partes, cuya
proporción varia, según la especie:
 Pericarpio
 Endospermo
 Germen
Estas partes están normalmente protegidas con una cascara.
El tamaño del grano depende de la influencia del ambiente y sus
dimensiones varían como sigue: puede alcanzar una longitud máxima de
9.5 mm y una mínima de 6.0 mm; de ancho mide entre 1.5 y 4.0 mm.

4. 1.2.Características de la mezcla sin limpiar.
En el trillado se separa el grano de la planta, mediante impacto y fricción lo
cual deja el grano envuelto en la paja broza luego se pasa al proceso de
venteando en el que se va a separar el grano de la paja broza,
disminuyendo en gran porcentaje el volumen del producto final.
Como referencia tomaremos al trigo ya que tiene muchas similitudes con la
cebada y a diferencia de esta, existe más información respecto al tema.
Dependiendo de la técnica de siega y del proceso anterior al venteado (el
trillado) el tamaño de la broza puede variar entre 15 a 60 cm, que se
considera broza larga la cual es complicada de separar de los granos en
una corriente de aire, por ello son retirados con anticipación de la mezcla,
en los procesos de venteado. La broza corta (longitud menor a 15 cm) y las
cascarillas pueden ser retiradas con facilidad en el venteado, por ello se
asume que la mezcla que ha de ingresar a la máquina - 8 - estará libre de
broza larga, llegándose a obtener casi un 50% de grano limpio de la mezcla
a trabajar. Al final del venteado se deberá obtener granos limpios y pajilla
como desecho.
Se sabe que la densidad del grano de trigo es de 1420 Kg/m3 mientras que
la densidad de la mezcla (grano y broza) es relativa pues dependerá de la
condición de aplastamiento de la mezcla, de la humedad, etc. En el trabajo
de Vidal [21] se indica que para un porcentaje de 30% de broza corta la
densidad de la mezcla es aproximadamente 200 Kg/m3.

5. 1.3.Máquinas y mecanismos de venteado.
El uso de máquinas, es una alternativa medianamente moderna pues a
finales del siglo XIX ya se usaban efectivamente. Los equipos para estas
actividades son llamadas Aventadoras o Limpiadoras. Estas máquinas
cuentan con diferentes accesorios, uno de ellos es la zaranda, que ayuda
notoriamente a optimizar el proceso de limpieza. Los procesos que se usan
en los equipos son diferentes, algunos tienen por finalidad optimizar el
proceso, otros elevar la calidad del producto final y otros sencillamente
agilizar y/o hacer más fácil el trabajo.
La energía que interviene para accionar todo el mecanismo será:
 Energía humana. Esta energía será la fuente principal para que nuestra
máquina haga su respectivo trabajo. (Fuerza humana - mediante el
pie).
1.4.Métodos de venteado de cebada.
La cosecha de la cebada tiene costumbres que han heredado los
agricultores de épocas anteriores, lo cual, los métodos que se emplean son
transcendentales hasta estos tiempos. Pero al pasar del tiempo tiene que
implementarse equipos nuevos para la producción que ayuda a mitigar el
tiempo y el esfuerzo del hombre.
Existen varios métodos para la limpieza de granos y esto se diferencia por
sus diversas propiedades que tengan ellas, para ello enunciamos los
métodos más sobresalientes:
1.4.1. Limpieza con viento.
Uno de los métodos más simples y antiguos para la limpia de granos
es aquél que utiliza como fuente primaria el viento. Este método es
muy utilizado en la actualidad por los pequeños productores rurales,
que tienen una producción para consumo de familia. Este método
consiste en levantar los granos a una determinada altura, dejándolos
caer para que el viento separe las impurezas más livianas, como

6. polvo, hojas, granos vacíos, etc. La deficiencia de este método es que
no hace un trabajo adecuado dejando impurezas junto a los granos.
1.4.2. Limpieza con zaranda manual.
Las zarandas manuales son muy utilizadas porque permiten la
limpieza de pequeñas cantidades de productos de manera muy
eficiente y pueden ser construidas fácilmente por los propios
agricultores. La capacidad de limpieza con las zarandas manuales es
del orden de 120 a 180 kg por hora de trabajo. Su desventaja de este
método es que exige gran esfuerzo físico, habilidad del operador;
también al operador le trae consecuencias a la salud ya que está en
un contacto directo con el polvo.

7. 1.4.3. Limpieza manual con zaranda suspendida.
En este método es un poco dejado de lado porque se tiene que hacer
una estructura para que soporte la zaranda lo cual implica mayor
tiempo y mano de obra; por ello es que los métodos antes
mencionados son más adecuados para dicho proceso. Para montar
este método tienen que hacerse varios pasos, primero hacer una
estructura en forma de triángulo para colgar con cuerdas la zaranda y
así el agricultor facilita el movimiento rectilíneo de la zaranda para que
el grano se despoje de las impurezas.
1.5.Máquinas que realizan funciones similares.
Su función principal de estas máquinas es separar el grano de la cebada
de todas las impurezas que ella contenga (piedras, hojas, pajilla, broza, etc)
para que nuestro producto final sea de buena calidad.
Los elementos principales de las venteadoras son: alimentador, zaranda y
ventilador. Estos elementos mecánicos son el corazón de una limpiadora
porque gracias a ellos realizan un trabajo adecuado dando buenos
resultados.
A continuación enunciamos algunas máquinas que realizan funciones
similares:

8. 1.5.1. Maquina limpiadora con ventilador.
El uso de ventiladores para la limpieza de los granos es el mecanismo
que más se emplea en este proceso y es bastante difundido en
algunos países. Consiste básicamente en un ventilador que produce
un flujo de aire, el que realiza la separación de las impurezas del
producto. Esta separación se efectúa por diferencia de las densidades
de las impurezas y los granos de cebada.
Este sistema de limpieza sirve para eliminar impurezas livianas, tales
como polvo, hojas, tallos, ramillas, etc. La limpieza se lleva a cabo
haciendo pasar una corriente de aire por los granos; las impurezas
más livianas son lanzadas fuera de la máquina por la acción del aire
del ventilador. Una de las desventajas de esta máquina es cuando el
producto contiene muchas impurezas pesadas, como terrones y
arena, no es posible realizar una buena limpieza.
El ventilador está constituido por una caja con forma de caracol, en
cuyo interior existe un rotor formado por un conjunto de paletas o
aspas dispuestas en círculo, que al ser accionadas en forma manual
o mecánica generan una corriente de aire. El producto se coloca en la
tolva superior, que es un depósito en forma de "V", con una pequeña
abertura en la parte inferior, provista de una válvula o compuerta
mediante la cual se regula la cantidad de producto que entra a la
limpiadora. Al pasar el producto por la corriente de aire se separan las
impurezas livianas y cae el producto limpio en el colector.
1.5.2. Máquina limpiadora con mallas cilíndricas.

9. Las máquinas de limpieza con mallas cilíndricas rotativas son muy
utilizadas en las grandes haciendas, debido a su gran capacidad para
limpiar y porque requieren baja potencia para su funcionamiento.
Están constituidas básicamente por dos mallas cilíndricas, colocadas
una dentro de otra. La malla interior tiene forma de cono, para que los
granos se deslicen cuando se opera el equipo a una velocidad más
baja.
Durante su funcionamiento, los granos entran por la malla interna que
posee orificios más grandes que los granos, lo que permite que el
producto pase y se retengan las impurezas mayores. La malla externa
posee orificios menores que retienen los granos y permiten el paso de
las impurezas menores.
1.5.3. Máquina limpiadora con aire y zarandas.
Las máquinas de limpieza con ventilador y zarandas constituyen el
sistema más eficiente para la limpieza de los granos. Estas máquinas
se utilizan cuando se requiere una limpieza más eficiente del
producto. Para separar las impurezas utilizan un ventilador y un
conjunto de zarandas.
Estas máquinas pueden ser utilizadas en la operación de pro-limpieza
para eliminar parte de las impurezas de los granos, o en la operación
de limpieza, después del secado. La diferencia entre máquinas de

10. limpieza y pro-limpieza está determinada básicamente por la
eficiencia de la separación. Las máquinas de limpieza tienen
ventiladores más potentes, o un mayor número de zarandas con
orificios, cuya dimensión se aproxima más al tamaño de los granos, lo
que permite realizar una limpieza más eficiente.
Por lo general, las máquinas con ventilador y zarandas están
constituidas por un depósito o alimentador, un sistema de aspiración
de polvo (que se encuentra a la entrada o salida del producto) un
conjunto de zarandas intercambiables y un dispositivo para producir
la vibración u oscilación del conjunto de zarandas.

11. CAPÍTULO III
ELABORACIÓN DEL MECANISMO
3.1. Requerimientos
3.1.1. Materiales, fabricación y ensamble
Los materiales empleados deben ser adecuados para el uso en la industria.
Además, los elementos y componentes del sistema deben ser de fácil disponibilidad
en el mercado y aquellos que no sean estandarizados se deben fabricar localmente.
Por otro lado, se debe promover un sistema fácilmente ensamblable.
3.1.2. Suministro energético
Este sistema requerirá únicamente de energía mecánica para poder funcionar.
3.1.3. Ergonomía
Se contempla que el equipo pueda ser usado por pacientes con una estatura dentro
del rango de 1.50-1.70 m; sin embargo, el principal foco es satisfacer los
requerimientos ergonómicos de una persona con la estatura correspondiente al de
la media de la población peruana reportada por el Instituto Nacional de Salud
(1.57m).
3.1.4. Costos
El costo total del proyecto debe ser lo menor posible, respetando las exigencias
mecánicas del sistema para que la maquina sea económicamente accesible para
los pobladores que se dedican a esta actividad.
3.2. Estructura de funciones
3.2.1. Caja negra (Black-Box)
Se logra mostrar de manera abstracta las principales entradas y salidas que tendrá
este mecanismo.

12. 1.6.Listas de exigencias.
Elaboramos las listas de exigencias de nuestro proyecto para tener en
cuenta y llevarlo a cabo en el transcurso de diseño de la maquina
venteadora de cebada.
LISTA DE EXIGENCIAS
PROYECTO:
DISEÑO DE UNAMÁQUINAVENTEADORA DE CEBADA
N° DESCRIPCIÓN
1
FUNCIÓN PRINCIPAL:
Despojar de las diferentes impurezas de la cebada para obtener un grano de calidad.
2
GEOMETRIAS:
Conexiones simples, fáciles de hallar en la industria y seguras.
3
FUERZAS:
El mecanismo impulsado por la fuerza humana debe dar una fuerza necesaria para
hacer trabajar a los diferentes elementos de la máquina.
4
MEZCLA:
 El grano junto a sus impurezas y tallo ingresan a la tolva de la máquina.
 La cebada tiene que estar preparada para entrar al proceso del venteado, esto se
hace por otros procesos anteriores a este.
 En este proceso solo se despoja las impurezas del grano de la cebada.
5
CINEMÁTICA:
El proceso de venteado no debe ser tan rápido para separar bien lo no deseado.
8
FABRICACIÓN:
La fabricación y ensamble de la máquina debe ser fácil para facilitar los procesos de
manufactura en un taller local.
9
SEÑALES:
Para las señales de inicio y final del trabajo de la máquina se va hacer mediante la
disposición del operario de la máquina. (Él dejará de ejercer fuerza en el pedal)
10
SEGURIDAD:
 El diseño no pondrá en peligro al usuario bajo ninguna circunstancia.
 Esta máquina no causará daños con el medio ambiente ya que se utiliza fuerza
humana y no emite ningún gas contaminante.
11
ERGONOMIA:
 El manejo de la maquina es amigable y sencillo.
 La máquina contara con dos operarios como máximo.
 El vertedero estará a una altura adecuada.
12
MONTAJE:
El montaje de la máquina debe ser de rápida instalación y de fácil comprensión para los
operarios; asimismo, el desmontaje deberá ser rápido y simple para el posterior traslado
y así poder usarla en diferentes lugares.
13
MANTENIMIENTO:
 El mantenimiento de la máquina será factible y sin complicaciones gracias a su diseño
(disposición de componentes). El tiempo estimado de mantenimiento lo determinará
el desgaste de las piezas involucradas. La pintura exterior será protectora
(anticorrosivo).
 Para conseguir los repuestos se podrá buscar en el mercado nacional como en el
internacional, dependiendo de la calidad del producto y el precio.