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Título : Diseño, simulación y construcción de una máquina agitadora de barriles tipo KEG de almacenamiento de cerveza artesanal para la carbonatación forzada mediante gas carbónico (CO2)
Autor : Minda Costa, Roberto David
Ramos Contento, Patricio Gabriel
Director(es): Aquino Arroba, Sócrates Miguel
Tribunal (Tesis): Medina Quintero, Eduardo Harry
Palabras claves : CERVEZA ARTESANAL;CARBONATACIÓN;GAS CARBÓNICO;MÁQUINA AGITADORA;MECANISMO MANIVELA-BALANCÍN;MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS;ANSYS WORKBENCH (SOFTWARE)
Fecha de publicación : 4-dic-2023
Editorial : Escuela Superior Politécnica de Chimborazo
Citación : Minda Costa, Roberto David; Ramos Contento, Patricio Gabriel. (2023). Diseño, simulación y construcción de una máquina agitadora de barriles tipo KEG de almacenamiento de cerveza artesanal para la carbonatación forzada mediante gas carbónico (CO2). Escuela Superior Politécnica de Chimborazo. Riobamba.
Identificador : UDCTFM;15T00889
Abstract : The objective of this research was to design, simulate, and build a prototype for the forced carbonation process of craft beer through carbon dioxide (CO2) to optimize time and resources. After the analysis of alternatives using a morphological matrix, the best design option was determined based on the requirements requested by craft beer producers, resulting in a machine made up of a four-bar crank-rocker mechanism, a mobile structure driven by an oscillating axis driven by a single-phase gear motor. For the detailed design of the central oscillating axis, the ASME B106.1M standard was applied. We use distortion energy theory (DET) for the links and pins. CAE computer-aided engineering was applied to the fixed and mobile structures using the Ansys Workbench 2021 R2 software for their design, subsequently validating the mechanical elements' resistance and deformation results. After the simulation, a keg-type barrel shaking machine was built to verify its correct operation, resistance, and reliability. Variations in carbonation were evident at different times and filling levels of the barrel, determining adequate mixing at the barrel's maximum capacity in 30 minutes of stirring. After carrying out the pertinent cost analysis, the possibility of entering the national market was identified due to the shortage of commercial agitating machines.
Resumen : El presente trabajo de titulación tuvo como objetivo diseñar, simular y construir un prototipo para el proceso de carbonatación forzada de cerveza artesanal a través de gas carbónico (CO2), con el propósito de optimizar tiempos y recursos. Después del análisis de alternativas mediante una matriz morfológica se determinó la mejor opción de diseño en base a los requerimientos solicitados por los productores de cerveza artesanal, obteniendo como resultado una máquina conformada por un mecanismo cuatro barras manivela-balancín, una estructura móvil conducida por un eje oscilatorio, accionado por un motorreductor monofásico. Para el diseño de detalle del eje oscilatorio principal, se aplicó la norma ASME B106.1M. Para los eslabones y pasadores utilizamos la teoría de la energía de distorsión (TED). En las estructuras fija y móvil se aplicó ingeniería asistida por computadora CAE mediante el software Ansys Workbench 2021 R2 para su diseño, posteriormente validando los resultados de resistencia y deformación de todos los elementos mecánicos. Luego de la simulación mediante se construyó una máquina agitadora de barriles tipo keg, con el objetivo de verificar el correcto funcionamiento de este además de su resistencia y fiabilidad. Se evidenciaron variaciones en la carbonatación a diferentes tiempos y niveles de llenado del barril, determinando un mezclado efectivo a la capacidad máxima del barril en un tiempo de 30 minutos de agitación. Después de realizar el análisis de costos pertinente se identificó la posibilidad de incursionar en el mercado nacional, debido a la escases de máquinas agitadoras comerciales.
URI : http://dspace.espoch.edu.ec/handle/123456789/20366
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