Propuesta de diseño de una máquina semi industrial de apertura para la etapa de preproducción para la obtención de hilo a partir de fibra de alpaca

Abstract

The present research thesis has the purpose of serving as contribution to promote the development of the processing of alpaca fiber in Peru when raising as proposal the design of a semi-industrial machine for the process of alpaca fiber opening, which has part within the preoperational stage in the production of yarn from alpaca fiber. This machine has an expected capacity of 2 kg/h of open fiber with a loss of 5%, giving a capacity 10 times higher compared to the 200g/h produced manually at the artisan level. As fundamental objective of the present research, the design of a semi-industrial machine for alpaca fiber opening process with motor of 1/2 HP must be completed. To achieve this, the diagnosis and evaluation of the opening process was carried out at an artisan level as well as at an industrial level to obtain characteristics that allow to complete the gap present between both levels of production. Then, the existing technology was identified to consider components and mechanisms accessible and offered in the national and international market. Later, the manual sketch was made establishing minimum and adequate criteria, thus justifying the technical characteristics of the machine. Furthermore, the computer-assisted design was achieved using the software Inventor 2018. Then, the materials and services of manufacture and assembly were selected, obtaining a total resulting cost of S/ 20,143 for the construction of the machine. This value is almost 86% cheaper compared to the cheapest industrial alternative in the international market (Fiber Picker-Opener machine from Ramella, Italy). Finally, the costs associated with maintenance and electrical consumption represent annually around 22% and 7% of the price of the machine, respectively; additionally, as a recommendation for the machine user, a single cost of S/2,485 is proposed, which allows the acquisition of personal protection equipment, tools, and implementation of Poka-Yoke devices.

La presente tesis de investigación tiene el propósito de servir como aporte para promover el desarrollo del procesamiento de fibra de alpaca en el Perú al plantear como propuesta el diseño de una máquina semi industrial para el proceso de apertura de fibra de alpaca, el cual tiene parte dentro de la etapa preoperacional en la producción de hilo a partir de fibra de alpaca. Esta máquina tiene una capacidad esperada de 2 kg/h de fibra abierta con una merma de 5%, otorgando una capacidad 10 veces superior comparada con los 200g/h producidos manualmente a nivel artesanal. Como objetivo fundamental de la investigación, se cumple con el diseño de la máquina semi industrial de apertura de fibra de alpaca con motor de 12/ HP. Para lograr esto, se realizó el diagnóstico y evaluación del proceso de apertura a nivel artesanal como también a nivel industrial a fin de obtener características que permitan completar el vacío presente entre ambos niveles de producción. Luego, se identificó la tecnología existente a fin de considerar componentes y mecanismos accesibles y ofertados en el mercado nacional e internacional. Posteriormente, se realizó el boceto manual estableciendo criterios mínimos y adecuados, justificando así las características técnicas de la máquina. Con esta información, se procedió con el diseño asistido por computadora mediante el uso del software Inventor 2018. Luego, se seleccionaron los materiales y servicios de fabricación y ensamble, obteniendo así un costo total resultante de S/ 20,143 para la construcción de la máquina. Este valor es casi 86% más económico comparado con la alternativa industrial más económica en el mercado internacional (máquina Fiber Picker-Opener de Ramella, Italia). Por último, los costos asociados al mantenimiento y de consumo eléctrico representan anualmente el 22% y 7% del precio de la máquina, respectivamente; adicionalmente, se plantea, a manera de recomendación para el usuario de la máquina, un costo único de S/2,485, que permite la adquisición de equipos de protección personal, herramientas e implementación de dispositivos Poka-Yoke.