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ZARANDA SEMI SUMERGIDA PARA LA CLASIFIFCACION DE CAFÉ
DESPULPADO EN PEQUEÑOS PRODUCTORES
ANA MARIA MARIN MEJIA
ASESOR
CESAR HERNANDEZ D.I.
UNIVERSIDAD CATOLICA POPULAR DEL RISARALDA
FACULTAD DE ARTES
PROGRAMA DISEÑO INDUSTRIAL
PEREIRA, JULIO/ 2009
ZARANDA SEMI SUMERGIDA PARA LA CLASIFICACION DE CAFÉ
DESPULPADO EN PEQUEÑOS PRODUCTORES
ANA MARIA MARIN MEJIA
UNIVERSIDAD CATOLICA POPULAR DEL RISARALDA
FACULTAD DE ARTES
PROGRAMA DISEÑO INDUSTRIAL
PEREIRA, JULIO/ 2009
Tabla de contenido
INTRODUCCION
I.
PROBLEMA
i.
Identificación del problema
ii.
Formulación del problema
iii.
Justificación
iv.
objetivos
II.
REFERENTE
1. contexto
1.1 Cultivo
1.2 Recolección
1.3 Beneficio
1.3.1 Despulpado
1.3.2 Fermentación
1.3.3 Lavado
1.4 Secado
2. HISTORIA DEL PROBLEMA
2.1 Beneficiaderos
2.1.1 Tolvas de recibo
2.1.2 Despulpadoras
2.1.3 Zarandas y mallas para clasificación
2.2 Tanques de lavado y fermentación
2.3 Practicas para un buen beneficio del café
2.4 Beneficio húmedo y su influencia en la calidad
3. ERGONOMIA
3.1 Objetivos de la ergonomía
3.2 Factores de riesgo
3.3 Criterios ergonómicos para el diseño de maquinas
4. MECANISMOS
4.1 Mecanismos de transmisión
5. TIPOLOGIAS
5.1 Separador hidráulico de tolva y tornillo sin fin
5.2 Hidrociclón para lavado y clasificación
5.3 Modulo belcosub
5.4 Zaranda plana
5.5 Colador
5.6 Zarandas circulares
6. SECUENCIA SITUACION PROBLEMA
6.1 Análisis ergonómico
6.2 Encuesta sobre practicas de beneficio e infraestructura año 2008
7. DATOS Y CONCLUSIONES
III.
ETAPA DE DISEÑO
8. METODOLOGIA
9. LIMITES Y ALCANCES
10. REQUERIMIENTOS DE DISEÑO
10.1 Requerimientos de uso
10.2 Requerimientos de función
10.3 Requerimientos estructurales
10.4 Requerimientos formales
11. ALTERNATIVAS
11.1 Alternativa 1
11.2 Alternativa 2
11.3 Alternativa 3
12. PROTOTIPO FINAL
13. SECUENCIA DE USO
TABLA DE IMAGENES
Figura 1. Zona de producción cafetera en Colombia
Figura 2. Cultivo de café en Risaralda
Figura 3. Recolección manual
Figura 4. Despulpado manual
Figura 5. Lavado de café
Figura 6. Secado tradicional
Figura 7. Finca “El Progreso”, vereda canceles
Figura 8. Finca “Cabyal”, vereda canceles
Figura 9. Finca “Las palmas, vereda canceles
Figura 10. Tolva de recibo finca “Buenavista”
Figura 11. Tolva de recibo finca “Cabuyal”
Figura 12. Despulpadora con tolva, finca “progreso”, vereda
canceles
Figura 13. Despulpadora manual
Figura 14. Despulpadora con motor
Figura 15. Zaranda plana
Figura 16. Zaranda plana
Figura 17. Colador o malla
Figura 18. Tanque beneficiadero ecológico
Figura 19. Tanque beneficiadero tradicional
Figura 20. Tanque beneficiadero adaptado
Figura 21. Mecanismo de poleas
Figura 22. Mecanismo compuesto de poleas
Figura 23. Separador hidráulico de tolva y tornillo sin fin
Figura 24. Hidrociclón para lavado y clasificación
Figura 25. Modulo BELCOSUB
Figura 26. Zaranda plana
Figura27.Colador
Figura 28. Zaranda circular
Figura 29. Análisis de movimiento con elemento para revolver
Figura 30. Análisis de movimiento con elemento para revolver
Figura 31. Análisis de movimiento con zaranda
Figura 32. Análisis de movimiento con zaranda
Figura 33. Análisis movimiento con colador
Figura 34. Alternativa 1
Figura 35. Alterativa 2
Figura 36. Alternativa 3
Figura 37. Prototipo final
Figura 38. Secuencia de uso
INTRODUCCIÓN
Este proyecto
es el resultado de varias investigaciones, observaciones y
experiencias de campo con caficultores del departamento de Risaralda, en
torno al tema del proceso de beneficio de café, más específicamente a la
etapa de clasificación del grano.
Teniendo en cuenta que el proceso del beneficio del café es una de las etapas
determinantes para lograr una buena calidad del grano, con el respaldo de
varias instituciones se logro encontrar que una de las principales dificultades
de los pequeños productores es la falta de elementos para la realización de
dicho proceso antes del ingreso a los tanques de flote.
Es por esta razón que se desarrollará un proceso investigativo basado en la
observación de la situación problema, toma de fotografías para el análisis
ergonómico de la situación actual del hombre y por medio de entrevistas y
encuestas se obtendrán datos y estadísticas que servirán como conclusiones
para el trabajo de campo las cuales conlleven al diseño e implementación de
un elemento que permita una disminución en el tiempo productivo en el
proceso de clasificación del café despulpado y a su vez obtener un fruto de
mejor calidad.
I.
PROBLEMA
i.
IDENTIFICACION DEL PROBLEMA
Los pequeños productores realizan el proceso de clasificación de café de
manera rustica debido a que por falta de recursos económicos no poseen una
infraestructura adecuada para mejorar dicho proceso.
El proceso actual no permite una secuencialidad en las tareas y los elementos
utilizados no brindan las mejores posibilidades para realizarlas, la clasificación
debe hacerse en varias etapas: primero se realiza una clasificación de flotes y
espumas , luego el grano pasa a los tanques y allí por partes es clasificado por
medio de zarandas planas las cuales deben acomodar de forma temporal
sobre los tanques cada que van a ser utilizadas, causando además de pérdida
en el tiempo productivo, esfuerzos y desplazamientos innecesarios.
La razón de este proyecto es utilizar elementos existentes e implementar
nuevos para lograr un proceso más secuencial y organizado, logrando un
acercamiento al proceso realizado por los medianos y grandes productores con
los cuales se obtienen excelentes resultados en clasificación y rendimiento,
sin utilizar tecnología avanzada ni grandes gastos económicos, conservando
los conocimientos tradicionales de la actividad.
ii. FORMULACION DEL PROBLEMA
Los pequeños productores realizan el proceso de clasificación de café de
manera rustica debido a que por falta de recursos económicos no poseen una
infraestructura adecuada para mejorar dicho proceso.
El proceso actual no permite una secuencialidad en las tareas y los elementos
utilizados no brindan las mejores posibilidades para realizarlas, la clasificación
debe hacerse en varias etapas: primero se realiza una clasificación de flotes y
espumas , luego el grano pasa a los tanques y allí por partes es clasificado por
medio de zarandas planas las cuales deben acomodar de forma temporal
sobre los tanques cada que van a ser utilizadas, causando además de pérdida
en el tiempo productivo, esfuerzos y desplazamientos innecesarios.
La razón de este proyecto es utilizar elementos existentes e implementar
nuevos para lograr un proceso más secuencial y organizado, logrando un
acercamiento al proceso realizado por los medianos y grandes productores con
los cuales se obtienen excelentes resultados en clasificación y rendimiento,
sin utilizar tecnología avanzada ni grandes gastos económicos, conservando
los conocimientos tradicionales de la actividad.
iii. JUSTIFICACIÓN
En Risaralda existe un promedio de
según
la
2400 fincas1, las cuales
se dividen
cantidad de hectáreas: pequeñas 1-3 hectáreas, medianas 3-5
hectáreas y grandes 5 en adelante.
Los pequeños productores corresponden a un 70% de la población 2, es por
esto que el Comité de Cafeteros está preocupado por beneficiar a este tipo de
productores puesto que ellos son familias campesinas que viven en sus predios
y emplean mano de obra familiar, las cuales requieren que se les ayude y
planteen soluciones para obtener
café de mayor calidad
y,
por ende,
mayores ingresos.
“De todos los factores que afectan la calidad de una taza de café, el beneficio3
es el proceso de mayor importancia e investigación
ya que
cada fase
determina la calidad física y organoléptica del café.
Para obtener café de buena calidad, cuando se procesa por la vía húmeda
tradicional, se requiere de control en cada una de las etapas de beneficio, así:
Recolección de cereza madura
Despulpado 6 a 8 horas después de la recolección
Fermentación natural llevada a cabo en un tanque limpio proceso que
puede durar de 12 a 18 horas.
Lavado.
1
Doto suministrado por Cesar Pineda, coordinador técnico Comité de Cafeteros de risaralda.
2
Dato suministrado por Cesar Pineda, coordinador técnico Comité de Cafeteros de risaralda.
3
El proceso de beneficio de café se refiere a los procesos de transformación del grano cereza en café
seco ( despulpado, selección, y lavado)
Secado uniforme y cuidadoso para disminuir la humedad hasta el 10 -12
%”4.
El desarrollo de esta propuesta de diseño parte desde la necesidad de ayudar
a la comunidad de pequeños cafeteros de Risaralda,
haciendo una
intervención en el proceso de selección del grano despulpado, mejorando las
condiciones
mediante el planteamiento de una solución adecuada a sus
necesidades y condiciones, con la implementación de tecnología apropiada y
económica, para obtener como resultado una mejor calidad del grano que
continúa en el proceso de beneficio.
Por otra parte, mejorando las condiciones del proceso productivo mediante la
implementación de un elemento de fácil acceso y manipulación por parte del
caficultor, se puede mejorar la calidad del grano, haciendo más competitivos a
los pequeños productores,
mejorando su calidad de vida, todo esto teniendo
en cuenta la importancia del factor humano para el desarrollo de este proyecto
desde la disciplina del diseño industrial.
“La actividad relacionada con el diseño de elementos no sólo tiene su fin en
dotar a los artefactos de una capacidad transformadora, si no que además
debe mirar el logro de una solución como una tarea estratégica: la de obtener
un objeto mejor (más calidad, con despliegue de su función) con el mínimo de
recursos (en menos tiempo y a menos costo).
4
5
5
Tomado del libro Beneficio ecológico del café, Cenicafe ,1999.
Alberto Rodríguez G. Artefactos diseño conceptual. Fondo editorial universidad Eafit enero
2003.
iv. OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Proponer un elemento que complemente la actividad de selección de
café despulpado antes de que éste ingrese a los tanques de flote, con el
fin de beneficiar a los pequeños productores, ofreciéndoles una mejora
en su proceso productivo, disminuyendo tiempo en el proceso y
obteniendo mejor calidad en el grano que continúa en el proceso de
beneficio.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Diseñar un elemento que permita la selección del café despulpado por
tamaño y densidad antes de su ingreso a los tanques de flote.
Mejorar el proceso productivo con el fin de ayudar a reducir actividades
y permitir al hombre desarrollar la tarea con mayor facilidad,
secuencialidad y con los elementos adecuados.
Implementar tecnología y materiales de características especiales en un
elemento que resulte económico para los pequeños productores,
teniendo en cuenta la relación costo –beneficio que debe ofrecer.
II.
REFERENTE
MARCO TEORICO
1.CONTEXTO
El café llegó a Colombia desde principios del siglo XVIII, pero su cultivo
comercial se realiza desde hace unos 170 años. Esta actividad agrícola e
industrial
siempre
ha
tenido
siempre
una
significativa
importancia
socioeconómica en el país.
La zona cafetera se dispersa a lo largo de las pendientes de las cordilleras en
el clima templado, concentrándose en los departamentos de Antioquia, Caldas,
Risaralda, Quindío, Tolima y Valle del Cauca.
Fig. 1 Zona de producción cafetera en Colombia.
1.1 Cultivo
El café necesita condiciones climáticas específicas para su producción, como
condiciones de suelo, temperatura, precipitación atmosférica y altitud sobre el
nivel del mar. Las condiciones ideales para el cultivo se encuentran entre los
1.200 y 1.800 metros de altura sobre el nivel del mar, con temperaturas
templadas que oscilan entre los 17 y los 23 grados centígrados y con
precipitaciones cercanas a los 2.000 milímetros anuales, bien distribuidos a lo
largo del año.
En la actualidad, el cultivo del café en Colombia está ubicado,
en su gran mayoría, sobre el perfil de las laderas de sus tres cordilleras.
En Colombia se recoge café durante todo el año. Se dan dos cosechas, una
grande que se llama cosecha principal y una pequeña denominada traviesa o
mitaca, que produce aproximadamente una tercera parte de la principal. Estas
características permiten ofrecer al mundo café fresco durante todo el año.
Fig. 2 Cultivo en el eje cafetero.
En Colombia únicamente se cultivan los cafés arábigos, los cuales producen
una bebida suave, de mayor aceptación en el mercado mundial. Sembrando
variedades de café arábigo se puede mantener la calidad del café colombiano.
Las variedades de café arábigo que se siembran en Colombia son: Típica,
Borbón, Caturra y Variedad Colombia.
Durante esta etapa se realizan tres actividades básicas que son:
Fertilización: etapa en la cual se aplican los abonos y nutrientes a la
planta, para ayudar a su desarrollo y crecimiento óptimo.
Control de arvenses: etapa donde se limpia el área de cultivo de
plantas y malezas que atrasan el desarrollo del cafeto.
Control de plagas y enfermedades: etapa en la cual se aplican
elementos naturales o químicos que impiden el desarrollo de plagas o
enfermedades que afecten la calidad del grano.
1.2 Recolección
Los frutos del cafeto llamados cerezas se cosechan manualmente por los
recolectores, quienes seleccionan los granos maduros con el mayor cuidado,
ejecutando
los pases necesarios y evitando quebrar las ramas. Se debe
verificar que no se cosechen frutos verdes, como máximo puede tolerarse
hasta 20 frutos verdes por cada kilogramo de café cereza recolectado.
Los frutos recogidos del suelo deben tener un almacenamiento por separado
para así evitar la contaminación de los demás por causa de descomposición,
residuo de fertilizantes o broca.
Fig. 3 Recolección manual.
Algunas recomendaciones que deben tenerse en cuenta son:
El mejor recolector es el que camina menos.
La rama debe ir al operario y no al revés.
El recolector debe ser ordenado en el árbol y en la rama, debe recolectar
media cara del árbol cada vez y de adentro hacia fuera.
No se deben empuñar los frutos, deben soltarse.
1.3 Beneficio
Entre cada etapa del beneficio se realizan operaciones de clasificación para
separar los granos defectuosos, los granos semidespulpados, los granos vanos
y las impurezas para prevenir el deterioro de la calidad del café.6
Existen en el mundo principalmente dos métodos: beneficio por vía húmeda y
beneficio por vía seca. Por medio del proceso de beneficio por vía húmeda se
obtiene café con características más suaves en la bebida.7
1.3.1 Despulpado:
El café cereza después de pesado es descargado en las tolvas de recibo las
cuales alimentan directamente a las despulpadoras. La forma más sencilla y
recomendada para los pequeños caficultores es la de utilizar la tolva seca, en
la cual se depositan las cerezas sin agua.
6
7
Boletín Avances técnicos, Cenicafe # 316.
Boletín Avances técnicos, Cenicafe # 276.
Fig. 4 Despulpado manual
Entre la pulpa y el pergamino del café maduro se encuentra el mucílago,
sustancia gelatinosa y viscosa, la cual mediante la fuerza de presión ejercida
por la despulpadora, permite que ocurra el despulpado que separa los granos
de café de la pulpa.8
El café debe despulparse el mismo día de la cosecha, sin sobrepasar 10 horas
después de la recolección. Luego del despulpado debe usarse una zaranda o
cualquier método para retirar pulpas y granos no despulpados, de tal forma que
al tanque pasen sólo granos libres de pulpas.9
1.3.2 Fermentación:
El mucílago es retirado por fermentación natural en el caso de los pequeños
productores, o con desmucilaginadores mecánicos para los medianos y
grandes productores.
No se deben mezclar en un mismo tanque granos de café de diferentes días
de recolección y despulpado.10
La fermentación puede durar de 12 a 16 horas, dependiendo de las siguientes
variables:
La temperatura del lugar, el mayor tiempo de fermentación corresponde
a las zonas más frías.
8
Tomado del libro Beneficio ecológico del café, CENICAFE ,1999.
9
Boletín Avances técnicos, Cenicafe #349.
10
Boletín Avances Técnicos, Cenicafe # 349.
La altura de la masa de café en el tanque, a mayor altura de la capa de
café es menor el tiempo de fermentación.
El uso de agua, se recomienda la fermentación en seco, ya que acelera
la fermentación y se debe permitir
que las aguas mieles salgan al
exterior del tanque.
El grado de madurez del café.
La cantidad de mucílago en el grano.
Para determinar en forma práctica el tiempo final de la fermentación o
“punto de lavado”, basta con sacar una muestra de café del tanque y lavarlo
en una vasija con agua, luego se frota
entre las manos y si se siente
áspero y da un sonido de “cascajeo” el café se encuentra listo. Otra manera
de determinar el punto de lavado es introduciendo un palo en la masa de
café, si al sacarlo el agujero en la masa se conserva, es señal de que el
café ya debe ser lavado.
1.3.3 Lavado:
El café debe lavarse a diario después de culminada la
fermentación, este
procedimiento es indispensable para retirar residuos e impurezas de los
granos.
Fig. 5 Lavado de café
El lavado debe hacerse con agua limpia, libre de sedimentos, no debe tener
olor ni sabor y presentar un pH neutro entre 6 y 7, para evitar en el grano
defectos como el manchado, sucio, fermento y contaminado.
Las recomendaciones para el lavado son la utilización de aguas limpias, retiro
de elementos flotantes y espumas, aseo de tapas, rejillas y desinfección de
tuberías y no usar acelerante para el lavado (detergentes, urea).
1.4 Secado
Este proceso debe iniciarse inmediatamente después del lavado, el grano debe
disponerse
en
capas delgadas entre 2
a
4
CMS,
revolviéndose
constantemente con rastrillos limpios para facilitar la evaporación del agua,
teniendo en cuenta que se debe evitar que el pergamino (capa del grano) se
rompa o deteriore.
En este proceso no
se deben
mezclar
granos de café con contenidos
diferentes de humedad.
Fig. 6 Secado tradicional en patios.
Para el proceso de secado existen,
además del anterior,
los siguientes
procedimientos:
Secadores solares: diseñados y ubicados de tal modo que se logre una
buena ventilación y se reciba la mayor energía del sol.
Silos: en los cuales se intercambia
el flujo del aire, se controla la
temperatura de éste y los granos.
En los anteriores procesos de secado se busca que la humedad final de los
granos alcance un 10 al 12% antes de su empaque.11
11
Boletín Avances Técnicos, Cenicafe # 316.
2. Historia del problema
En Risaralda existe un promedio de 25.000 fincas, las cuales se dividen, según
su número de hectáreas: pequeñas 1-3 hectáreas, medianas 3-5 hectáreas y
grandes 5 en adelante.
MUNICIPIO
No. FINCAS
No. CAFICULTORES
APIA
1826
1.473
BALBOA
867
783
2.955
2.364
920
819
GUATICA
2.460
1.908
LA CELIA
1.294
1.109
LA VIRGINIA
34
30
MARSELLA
1.479
1.260
MISTRATO
1.574
1.100
PEREIRA
2.367
2.115
547
497
QUINCHIA
6.688
4.563
SANTA ROSA DE C
1.640
1.452
SANTUARIO
1.304
1.074
TOTALES
25.955
20.547
BELEN DE U
DOSQUEBRADAS
PUEBLO RICO
Tabla 1. Caficultores departamento de Risaralda12
Los pequeños productores corresponden a un 70% de la población,
conformada por
familias campesinas que viven en sus predios y emplean
mano de obra familiar.
En Risaralda los
pequeños productores, todavía realizan el proceso de
beneficio y clasificación de una manera muy rústica, obteniendo baja calidad y
dejándolos en desventaja frente a los medianos y grandes productores.
Actualmente, en el medio de los pequeños productores de café los sistemas
de clasificación son bastante rudimentarios, las impurezas se separan por
12
Datos obtenidos Comité Departamental de Cafeteros de Risaralda, división de extensión rural. Abril
30 de 2008.
medio de zarandas planas o juegos de mallas las cuales son acopladas y
ensambladas de forma básica, éstas retienen los elementos extraños y los
granos que no fueron despulpados. Luego de esto el proceso continúa con la
inmersión del café despulpado en tanques y allí por medio del flote se termina
la clasificación.
Fig. 7 Finca “El progreso” vereda Canceles
Fig. 8 Finca “Cabuyal” vereda canceles
Fig. 9 Finca “Las Palmas” vereda canceles.
2.1 Beneficiaderos
Existen dos clases de beneficiaderos: el tradicional y el tecnificado, los cuales
se diferencian principalmente por la capacidad y tecnología aplicada para la
transformación del café cereza.
En este caso se tomarán como referencia los beneficiaderos tradicionales,
debido a que son los utilizados por los pequeños productores en la región de
estudio.
Los beneficiaderos tradicionales están compuestos por:
2.1.1 Tolvas de recibo:
Son elaboradas en madera y su tamaño depende de la capacidad de
producción de la finca, el ángulo formado entre sus paredes y la horizontal
(piso) debe ser entre 45 a 50°
No todos los pequeños productores
cuentan con ellas debido a que los
beneficiaderos no tienen el espacio requerido para crear un segundo piso; en
estos casos el café es depositado directamente y en cantidades pequeñas
sobre la tolva de la despulpadora, a la cual en caso de necesidad se le puede
aumentar la capacidad extendiendo sus paredes mediante láminas metálicas.
Fig. 10 Tolva finca “Buenavista”, vereda Combia.
Fig. 11 Tolva finca “Cabuyal”, vereda canceles.
Fig. 12 Despulpadora con tolva, finca “El progreso”, vereda Canceles.
2.1.2Despulpadoras
Las máquinas despulpadoras están constituidas por un cilindro giratorio, 1/3 de
la superficie de éste tiene una coraza, de forma que las cerezas provenientes
de la tolva son comprimidas entre el cilindro y la coraza, con el resultado de
que la semilla de café es suavemente expulsada. El espacio entre el cilindro y
la coraza es ajustable y disminuye en el sentido de giro del cilindro.
En las despulpadoras manuales el movimiento y capacidad depende
directamente de la fuerza y velocidad del operario; en el caso de las
despulpadoras con motor su capacidad varía entre 1.200 y 3500 Kg. de café
cereza por hora y se accionan mediante un motor pequeño el cual alcanza
entre 170-200 RPM.
Fig. 13 Despulpadora manual, finca “El paso”, vereda Altagracia.
Fig. 14 Despulpadora con motor, finca “Las palmas”, vereda Canceles.
2.1.3Zarandas y mallas para clasificación
Este proceso puede realizarse antes o después del despulpado y en algunos
casos también se realiza después del secado para eliminar las cascarillas.
En
el caso de los pequeños productores, las zarandas empleadas son
planas, de forma simple, elaboradas en madera y láminas de metal troquelado;
las cuales son utilizadas después del proceso de despulpado con el fin de
retirar los granos que no fueron correctamente despulpados y los elementos
extraños.
La clasificación
puede ser de dos tipos: por tamaño y por densidad; las
zarandas permiten una clasificación por tamaño, para
el proceso de
clasificación por densidad se utilizan coladores o mallas con los cuales son
retirados los granos vanos, flotes y espumas
fermentación.
en los tanques de lavado y
Fig. 15 Zaranda plana, finca “El progreso”, vereda Canceles.
Fig. 16 Zaranda plana finca “el paso” vereda la Siria.
Fig. 17 Colador o malla finca “El progreso” vereda Canceles.
2.2 Tanques de lavado y fermentación.
La cantidad y capacidad de los tanques son directamente proporcionales a la
cantidad de café producido por la finca, muchas veces estas condiciones se
ven afectadas por el espacio, no todos los pequeños productores cuentan con
un área disponible para su construcción
y deben adaptar de forma muy
sencilla los tanques de lavado de ropa convencionales.
Los tanques son construidos en cemento, la mayoría de ellos no cuenta con
ningún tipo de recubrimiento interno; los que lo tienen lo hacen por medio de
baldosa sencilla y poseen sólo un sistema de desagüe El agua utilizada en el
proceso depende de la cantidad de grano a procesar, siempre buscando que el
café quede completamente cubierto y pueda tener un buen movimiento a la
hora de revolverlo.
Fig. 18 Tanque de Beneficiadero ecológico, finca “Las palmas”, vereda Canceles.
Fig. 19 Tanque de Beneficiadero tradicional, finca “La carmelita” vereda La Siria.
Fig. 20 Tanque de Beneficiadero adaptado finca “Cabuyal” vereda canceles.
2.3 Prácticas para un buen beneficio del café13
Mantenga siempre limpios y en buen funcionamiento todos los equipos
y elementos del beneficiadero.
No permita que el café, ni el agua utilizada en el proceso, se contaminen
con animales, solventes, insecticidas o abonos.
Beneficie el café diariamente.
Procese sólo granos maduros y sanos.
Despulpe el café inmediatamente después de recibirlo.
Remueva completamente el mucílago de café, ya sea por fermentación
natural o por vía mecánica.
Si utiliza fermentación natural, el café debe permanecer en el tanque
entre 10 a 12 horas para que ocurra el proceso de fermentación del
mucílago.
No realice mezclas de café de diferentes días de cosecha y despulpado
en el tanque de fermentación.
Lave el café con agua limpia y retire las espumas o flotes.
13
Boletín Avances Técnicos, Cenicafe # 276.
2.4 Beneficio húmedo y su influencia en la calidad
La calidad de los alimentos se define según su valor nutritivo, estado sanitario,
características organolépticas y aceptación del consumidor.
Para algunos productos como el café, las características sensoriales como la
apariencia, el color y el olor del grano pergamino, así como las cualidades
organolépticas de la bebida que comprenden el aroma, la acidez, el amargor,
el cuerpo y el sabor son más importantes que su valor nutritivo.
Durante cada una de las etapas del proceso del beneficio húmedo se puede
afectar la calidad del café. Los defectos más graves tales como el grano
fermento en cualquiera de sus grados y los sabores generados por cada uno
de ellos, se originan por malas prácticas durante las etapas del beneficio,
como la recolección de altos porcentajes de grano sobremaduro, retraso en el
proceso de despulpado, sobrefermentacion, proceso de mezcla de café
cosechado y despulpado en diferentes días y el uso de aguas sucias para el
lavado. 14
Para obtener una taza de café de buena calidad y equilibrada en todas sus
cualidades sensoriales cuando se procesa el café por la vía húmeda
tradicional, se requiere de control de cada una de sus etapas de beneficio, así:
recolección de cereza madura, despulpado 6 a 8 horas después de la
recolección, fermentación natural llevada en tanque limpio hasta
que se
desprenda totalmente el mucílago, lavado con agua limpia para retirar los
ácidos y los alcoholes formados durante la fermentación. 15
14
Tomado del libro beneficio Ecológico del café, Cenicafe 1999.
15
Tomado del libro Beneficio Ecológico del café, Cenicafe, 1999.
3. ERGONOMÍA
La ergonomía se define como un cuerpo de conocimientos acerca de las
habilidades humanas, sus limitaciones y características que son relevantes
para el diseño. El diseño ergonómico es la aplicación de estos conocimientos
para el diseño de herramientas, máquinas, sistemas, tareas, trabajos y
ambientes seguros, confortables y de uso humano efectivo.16
La ergonomía puede tener dos enfoques: preventiva y correctiva.
Preventiva: diseño y concepción.
Correctiva: análisis de errores y rediseño.
3.1 Objetivos generales de la ergonomía
Reducción de lesiones y enfermedades ocupacionales.
Aumento de la producción.
Mejoramiento de la calidad del trabajo.
Aplicación de las normas existentes.
Disminución de la pérdida de materia prima.
3.2 Factores de riesgo de trabajo
Comprenden todas las características físicas de la tarea, interacción entre el
trabajador y el ambiente.
3.2.1 Postura
Es la posición que el cuerpo adopta al desempeñar un trabajo.
La postura puede ser el resultado de los métodos de trabajo: agacharse, girar,
doblar las muñecas, o las dimensiones del puesto de trabajo: estirarse,
arrodillarse.
16
Tomado de la pagina www.monografias.com
Las posturas inadecuadas dan lugar a:
-
Sobrecargas en articulaciones, ligamentos y músculos en los miembros
superiores.
-
Lesiones músculo-esqueléticas acumulativas: lumbagias, dolores de
cuello y espalda, tendinitis.
-
Mayor riesgo de accidentes.
Posturas y movimientos de hombros17
Separación (X) < 20°: aceptable
Separación
(X) 20°-60°: aceptable si no permanece mucho tiempo en esta
postura o repite el movimiento menos de 10 veces por minuto.
Separación
(x) > 60°: aceptable si no permanece
mucho tiempo en esta
postura o repite el movimiento menos de dos veces por minuto.
Extensión: no aceptable.
Posturas y movimientos de antebrazo y mano18
Flexión o extensión extremas de codo: no aceptable.
Pronación o supinación extremas de codo: no aceptable.
Posturas extremas de muñeca: no aceptable.
3.2.2 Fuerza:
Cantidad de esfuerzo muscular requerido para desarrollar una tarea.
Generalmente a mayor necesidad de fuerza, mayor es el grado de riesgo.
La necesidad de desarrollar fuerza está relacionada con el hecho de tener que
mover objetos y herramientas o tener que mantener una parte del cuerpo en
una posición determinada.
17
Tomado del libro 20 preguntas básicas para aplicar la ergonomía. Capitulo VII factores de riesgo
asociados a los trastornos músculo- esqueléticos. Javier Bascuas Baena.
18
Tomado del libro 20 preguntas básicas para aplicar la ergonomía. Capitulo VII factores de riesgo
asociados a los trastornos músculo- esqueléticos. Javier Bascuas Baena.
Las tareas ocasionales no deberán superar el 50% de la fuerza máxima.
Las tareas poco frecuentes no deberán superar el 30% de la fuerza
máxima.
Las tareas repetidas y el trabajo estático deben efectuarse siempre por
debajo del 15% de la fuerza máxima.
3.2.3 Repeticiones:
Son el número de acciones similares realizadas durante una tarea.
Generalmente a medida que aumenta el número de repeticiones, aumenta el
grado de riesgo.
Una tarea repetitiva puede definirse como una actividad consecutiva que dura
al menos 1 hora, en la que el sujeto lleva a cabo ciclos de trabajo similares.
Cada ciclo se parece al siguiente en la secuencia temporal, en el patrón de
fuerzas y en las características espaciales del movimiento y de duración
relativamente corta
(Unos minutos).
3.3 Criterios ergonómicos para el diseño de maquinas
El objetivo es diseñar y construir máquinas seguras; ahora bien, la seguridad
absoluta no existe, dependiendo el nivel de riesgo de la gravedad y de la
probabilidad de ocurrencia. Los referentes de seguridad a tener en cuenta son
los siguientes:
Determinación de los límites de la máquina: espaciales, temporales, de
uso.
Identificación de las situaciones peligrosas en las diferentes fases y
modos de
funcionamiento
de la
mantenimiento, mala utilización.
maquina:
montaje,
utilización,
Reducción de riesgos mediante prevención: evitando aristas cortantes,
ángulos agudos, partes salientes, manteniendo las fuerzas de
accionamiento en niveles bajos, reduciendo la masa de los elementos
móviles, evitando ruidos y vibraciones, utilizando acciones mecánicas
de desplazamiento definido.19
19
Ergonomía y diseño, Guillermo Mata Cabrera .Formato PDF.
4. MECANISMOS
4.1 Mecanismos de transmisión20
Los mecanismos de transmisión se encargan de transmitir movimientos de giro
entre ejes alejados. Están formados por un árbol motor (conductor), un árbol
resistente (conducido) y otros elementos intermedios, que dependen del
mecanismo particular. Una manivela o un motor realizan el movimiento
necesario para provocar la rotación del mecanismo. Las diferentes piezas del
mecanismo transmiten este movimiento al árbol resistente, solidario a los
elementos que realizan el trabajo útil. El mecanismo se diseña para que las
velocidades de giro y los momentos de torsión implicados sean los deseados,
de acuerdo con una relación de transmisión determinada.
4.1.1 Poleas
El mecanismo está formado por dos ruedas simples acanaladas, de manera
que se pueden conectar mediante una cinta o correa tensionada. El dispositivo
permite transmitir el movimiento entre ejes alejados, de manera poco ruidosa.
La correa, sin embargo, sufre un desgaste importante con el uso y puede llegar
a romperse. Hay que tensar bien, mediante un carril o un rodillo tensor, para
evitar deslizamientos y variaciones de la relación de transmisión. No es un
mecanismo que se use demasiado cuando se trata de transmitir potencias
elevadas.
Fig. 21. Mecanismo poleas.
20
tomado de la página:
http://www.atikoestudio.com/disenador/industrial/mecanismos%20y%20sistemas/mecanismos%20tra
nsmision.htm.
4.1.2 Sistema compuesto de poleas
El mecanismo está formado por más de dos poleas compuestas unidas
mediante cintas o correas tensas. Las poleas compuestas constan de dos o
más ruedas acanaladas simples unidas a un mismo eje. En el caso más
sencillo, se usan tres poleas dobles idénticas, de forma que la rueda pequeña
de una polea doble conecta con la rueda grande de la polea siguiente. Así se
consiguen relaciones de transmisión, multiplicadoras o reductoras, mayores
que en el sistema simple.
Fig. 22 Mecanismo compuesto de poleas.
5. TIPOLOGIAS
5.1 Separador hidráulico de tolva y tornillo sin fin
Fig. 23 Separador hidráulico de tolva y tornillo sin fin
FORMAL
COMUNICATIVA
PRACTICA
VENTAJAS
Compuesto por
Implica
Facilidad de
Minimiza los
tolva piramidal,
conocimientos
carga del café.
daños en las
tornillo sin fin y
previos para su
Menor fatiga del
despulpadoras
motor.
manejo y
operario.
por objetos
Elaborada en
funcionamiento
Puede ser
duros.
acero inoxidable.
Elemento
transportado de
Elimina el
La tolva es de
utilizado solo por
manera sencilla.
segundo piso en
adaptación para
función, sin
las nuevas
el contexto de
embargo cuenta
construcciones
uso. (mayor o
con coherencia
con impacto
menor capacidad.
formal en formas
económico
Estructura
y materiales.
favorable (menor
definida por
costo del
partes
beneficiadero).
independientes y
Disminuye el
apoyos bien
impacto
definidos.
ambiental, ya
que no se utilizan
grandes
volúmenes de
agua para la
clasificación de
café cereza.
5.2 Hidrociclón para lavado y clasificación
Fig. 24 Hidrociclón
FORMAL
COMUNICATIVA
PRACTICAS
VENTAJAS
Compuesto por:
Se necesitan
Para su óptimo
permite retirar las
cilindro en la parte
conocimientos
desempeño se
impurezas del
superior y un
previos para su
necesita un flujo
café con alta
tronco de cono en
funcionamiento
constante de
eficacia y
la parte inferior.
y mantenimiento
café.
eficiencia.
Las uniones se
Los materiales
Ocupa poco
Permite la
hacen por medio
permiten
espacio y se
recirculación del
de codos de PVC.
observar
puede trasladar
agua.
de sitio.
Es económico,
construir en
el estado del
Opera
requiere poco
lámina de hierro o
proceso.
Se puede
constantemente
continuamente
manteminiento y
en otros
una vez
ahorra mano de
materiales
establecidas las
obra.
sintéticos.
condiciones
Funciona
Los materiales
normales de
correctamente
son de larga
operación.
con las
duración y de fácil
Fácil
motobombas
acceso.
construcción e
sumergibles de
instalación.
los
beneficiaderos.
5.3 Modulo BELCOSUB (beneficio ecológico del café)
Fig. 25 Modulo BELCOSUB
FORMAL
COMUNICATIVA
PRACTICA
VENTAJAS
Componentes
Diseño
Las
Beneficiar y
mecánicos:
compacto.
despulpadoras
producir café de
desmucilaginador,
Permite
instaladas en el
alta calidad sin
tornillo sin fin y
descentralizar el
modulo deben
contaminar las
motor de
proceso de
operar sin
aguas.
despulpadora.
beneficio.
agua.
Transformar los
Componentes
Ahorro de
El sistema de
subproductos
estructurales:
espacio.
transmisión de
contaminantes en
tubería, laminas
Desarrollo de la
potencia opera
abonos
“hot rolled”.
actividad de una
con un solo
orgánicos.
Ensamble en una
forma más
sistema de
Integración de
limpia.
motor.
procesos con
con un solo motor.
Permite
óptimos
Tres modelos para
transportar y
resultados.
capacidades de
ubicar el
Disminución del
600, 1000 y 3.000
beneficiadero
consumo de
Kg. de café.
en el lugar mas
agua.
adecuado de la
Control del
finca.
proceso al evitar
misma estructura y
daños en la
calidad.
5.4 Zaranda plana
Fig. 26 Zaranda plana
FORMAL
COMUNICATIVA
PRACTICA
VENTAJAS
Elaborada con
No implica
Limita la
Fácil acceso.
conocimientos
conocimiento
cantidad de
Construcción con
empíricos y con
previo sobre su
grano por la
materiales del
materiales
funcionamiento
fuerza del
entorno.
simples.
Su utilización
usuario.
Elimina los
Forma básica y
forma parte de
El usuario
componentes
con aristas vivas.
una tradición.
puede definir su
mecánicos dentro
No brinda
Puede se
movimiento y la
del proceso de
apoyos bien
utilizada para la
velocidad de
clasificación.
definidos para la
clasificación de
uso.
Su tamaño puede
manipulación por
todo tipo de
Su utilización
modificarse para
parte del usuario.
granos.
implica flexiones
adaptarse al
de tronco y
tamaño de tanque.
movimientos
repetitivos de
los miembros
superiores.
5.5 Colador
Fig. 27 Colador.
FORMAL
COMUNICATIVA
PRACTICA
VENTAJAS
Elemento simple.
No implica
Superficie muy
Fácil acceso.
Compuesto por
conocimiento
limitada, lo cual
Puede
estructura plástica
previo sobre su
causa que el
construirse con
y contenedor en
funcionamiento
usuario haga
materiales
malla.
Su utilización
movimientos muy
simples del
No posee una
forma parte de
repetitivos en las
entorno.
superficie que
una tradición.
extremidades
No implica
garantice un
superiores.
cambio en la
correcto agarre.
El usuario debe
estructura del
flexionar su
tanque para ser
tronco para lograr
utilizada
el contacto con el
correctamente.
agua.
5.6 Zarandas circulares
Fig. 28 Zaranda Circular.
FORMAL
COMUNICATIVA
PRACTICA
VENTAJAS
Implica
La distancia
Este elemento es
Elaborada en
conocimiento
entre varillas
el único que
material
previo sobre su
determina el
permite la
resistente, casi
funcionamiento
tamaño de
clasificación de
siempre metálico.
Elemento que
grano a
granos verdes.
Debe ir unida a
utiliza en su
seleccionar.
Su movimiento
otro elemento
construcción
Los granos no
es dado con el
para lograr su
tecnología.
aptos son
mismo motor de
movimiento.
Su utilización
eliminados a un
la despulpadora.
Posee un eje
forma parte de
lado durante el
Elimina varios
central que
una secuencia de
movimiento.
procesos para
permite la unión a
elementos.
No puede
los operarios.
otros elementos.
Este elemento
utilizarse como
Puede utilizarse
Su dimensión
reduce el espacio
elemento
antes o después
minima es de 40
dentro de los
aislado.
del despulpado.
cm de longitud y
tanques.
La fuerza
30 cm de
centrifuga que
diámetro.
utiliza es muy
efectiva.
6. Secuencia situación problema21
PASO
1
FOTO
DESCRIPCIÓN
ANÁLISIS
Después de ser
El operario hace una
pesado, el café es
mirada general del
llevado hasta la tolva
grano y saca los
de la despulpadora por
elementos extraños
el operario en canastillas
como ramas y hojas.
que contienen entre 5 y
El operario carga
7 kilos de café; allí
este peso entre 3 y
El grano cereza
4 veces ya que la
empieza su
cantidad promedio
transformación.
del grano a
despulpar es de 20
kilos.
2
El operario empieza el
Esta actividad exige
proceso de despulpado
esfuerzo en los
dando vueltas a la
miembros superiores
manivela de la
además de ser un
despulpadora y el grano
movimiento
va cayendo sobre una
repetitivo, por esta
superficie con una
razón el operario
inclinación de 20 grados.
cambia de brazo
Cuando esta superficie
aprox. cada 5
esta llena el operario
minutos.
debe empujar el grano
El operario debe
hacia el tanque de
hacer
fermentación para su
desplazamientos
almacenamiento,
entre 50 y 70 cm
causando perdida en el
para empujar el
tiempo productivo.
grano hacia el
tanque.
3
21
Cuando se ha terminado
Esta actividad se
el proceso de
realiza con la ayuda
despulpado, el operario
de un mezclador, el
procede a revolver el
operario descarga
café en los tanques de
toda su fuerza sobre
Fermentación, los cuales
el para evitar
previamente han sido
flexionar su cuerpo,
Fotos tomadas en la finca “El progreso” propiedad del señor Hernando cardona en la vereda canceles
de la ciudad de Pereira.
llenados con agua, el
si debe flexionarse el
agua utilizada es
cuerpo no supera un
proporcional a la
ángulo de inclinación
cantidad de grano a
de 45 grados.
procesar.
La relación del
Este proceso es
hombre con respecto
realizado con el fin de
al tanque es de 5 cm
distribuir
de separación.
homogéneamente los
granos en el tanque y
facilitar el proceso de
remoción del mucílago.
Es en este proceso
donde los granos vanos
y demás elementos
extraños flotan.
El operario debe
4.
Los granos que flotan,
hacer pequeños
las impurezas y la
desplazamientos a lo
espuma formada en la
largo del tanque
superficie del tanque son
(entre 70 cm y 1 m).
retiradas con la ayuda
Debido a la pequeña
de un colador, esta es la
capacidad del
primera clasificación que
elemento se deben
tiene el café que esta en
hacer muchas
el proceso de beneficio.
pausas.
Se realizan muchos
Este proceso se
movimientos
denomina clasificación
repetitivos pero no
por densidad.
implican fuerza ya
que los flotes son de
bajo peso.
5
Se procede a la segunda
Debido a la situación
clasificación del grano
de los beneficiaderos
despulpado, esta vez se
de los pequeños
hace una clasificación
productores la
por tamaño, la función
zaranda no tiene
de la zaranda plana es
ubicación específica,
retener los granos que
Esta se encuentra
no fueron correctamente
en uno de los
despulpados y terminar
laterales del tanque
de retirar los elementos
y su disposición
extraños que han
dentro del área de
logrado pasar a esta
trabajo no es la más
etapa.
óptima.
En esta etapa el proceso
Además de esto el
sufre una disminución en
operario es el que
el tiempo productivo ya
regula la velocidad y
que el
el movimiento lo cual
Operario debe sacar el
demora más el
grano en pequeñas
proceso y la cantidad
cantidades del tanque
de café clasificado
para proceder al proceso
depende
de zarandeo.
directamente de la
fuerza del operario.
Se presentan
extensiones y
flexiones continuas
en los brazos por
periodos entre 3 y 5
minutos.
6
Finalmente el café
clasificado por tamaño y
densidad es almacenado
en los tanques por
espacio entre 10 y 12
horas para completar su
proceso natural.
6.1 Análisis ergonómico
Fig. 29 Análisis movimiento con elemento para revolver.
Hombre:
Posición espalda flexionada con abducción hacia la derecha.
Brazo izquierdo por encima del nivel del hombro, derecho por debajo
del nivel del hombro, en ambos brazos se presenta flexión.
Posición de pie con la pierna izquierda flexionada.
Relación hombre objeto:
Grado de separación hombre –muro 0°
El hombre descarga todo su peso sobre el mezclador.
Las muñecas presentan abducción con prension del elemento.
Movimientos de circundacion continúa en brazos para revolver la masa
de café.
Fig. 30 Análisis movimiento con elemento para revolver.
Hombre:
Posición de la espalda flexionada al máximo.
Brazos por debajo del nivel de los hombros, derecho con flexión,
derecho con máxima extensión.
Posición de pie con las piernas rectas.
Relación hombre-objeto:
Grado separación hombre –muro 0°.
La distancia entre los brazos es mayor para imprimirle mas fuerza al
movimiento.
Mano izquierda con circunpresion y mano izquierda con prension del
elemento.
Fig. 31 Análisis movimiento con zaranda.
Hombre:
Posición de la espalda recta.
Posición de los brazos por debajo del nivel de los hombros con flexión.
Relación hombre- objeto
Separación hombre –muro 10cm.
Muñecas en posición normal con empuñe.
Movimiento de hombros de proyección y reproyección continuos para el
movimiento del elemento.
Fig. 32 Análisis movimiento con zaranda.
Hombre:
Espalda recta con flexión lateral de tronco.
Posición de pie con piernas rectas.
Brazos extendidos con posición por encima de los hombros.
Relación hombre-objeto:
Separación hombre muro 10 cm.
Movimiento de hombros de proyección y reproyección continuos para el
movimiento del elemento.
El brazo izquierdo ejerce mayor fuerza para dar la elevación lateral de la
zaranda.
La guadua facilita el movimiento en eje horizontal de la zaranda y
permite descargar el peso.
Muñeca en posición normal con empuñe.
Fig. 33 Análisis movimiento con colador.
Hombre:
Posición de pie con flexión de la pierna derecha.
Espalda recta con abducción a la derecha.
Posición del brazo izquierdo por debajo del nivel de los hombros con
extensión completa, brazo derecho presenta flexión con abducción
oblicua.
Relación hombre- objeto
Muñeca derecha flexionada con prension del elemento.
Grado separación hombre muro 0°.
Brazo derecho con circundacion continua para sacar flotes.
6.2 Encuesta sobre prácticas de beneficio e infraestructura de beneficio
y secado año 200822
Infraestructura
Tipo de beneficiadero:
Posee tolva para el recibo de café?
100
80
60
40
TRADICIONAL
ECOLOGICO
20
0
Posee despulpadora?
80
70
60
50
40
30
20
10
0
SI
NO
Manual o mecánica?
100
100
80
80
60
SI
60
MANUAL
40
NO
40
MECANICA
20
20
0
0
Cantidad de chorros?
Numero de tanques de fermentación?
60
50
50
40
1
40
30
2
30
20
3
10
0
22
4
1
2
20
3
4
10
0
Preguntas extraídas de la encuesta sobre prácticas de beneficio e infraestructura de beneficio y
secado año 2008, proporcionada por el comité de cafeteros de Risaralda.
Volumen del tanque (metros cúbicos)
70
60
MENOR 1,50
50
40
30
20
10
1,50-3,0
3,0-10,0
MAYOR 10,0
0
Recolección, despulpado, fermentación y lavado
Cuando despulpa el café
Cuantas horas deja el café
recolectado?
en
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
MISMO DIA
OTRO DIA
40
35
30
25
20
15
10
5
0
fermentación?
12_14
14-16
16-18
18-20
Clasificación
Clasifica el café que beneficia?
En que momento?
100
80
80
60
SI
40
NO
60
40
20
20
0
0
Que método utiliza?
70
60
50
40
30
20
10
0
ZARANDA
PLANA
ZARANDA
CIRCULAR
FLOTES Y
ESPUMAS
ANTES
DESPULPADO
DESPUES
DESPULPADO
7. Datos y conclusiones
Los pequeños productores son clasificados por la tenencia de menos de
3 hectáreas productoras.
Utilizan despulpadoras de 2 chorros las cuales les ofrecen un
rendimiento de 300 k/h.
Producción por hectárea está entre 100/120 arrobas de café pergamino
seco por año.
1 arroba pergamino= 60 kilos de café cereza
5 kilos café cereza = 1 kilo café seco
Relación 5:1
Producción abril / mayo (30%)
Producción sep. / nov. (70%)
En época de cosecha se espera 15 días para la recolección, en época
de no cosecha se realizan graneos cada 20 días.
La correcta clasificación del café despulpado tiene implicación directa
en la calidad del café, física y sensorial.
Las cerezas son procesadas en el único medio mecánico de que
disponen los pequeños productores: la máquina despulpadora.
Los granos son lavados cuidadosamente en tanques de concreto, allí se
descartan ramas, suciedad y granos de baja calidad.
El proceso de despulpado se realiza una vez al día en horas de la tarde
con el fin de dejar el grano procesado en los tanques de fermentación
durante la noche.
En general se ha calculado que un metro cúbico de tanque de
fermentación es suficiente para producir al final del proceso de beneficio,
24 arrobas de café pergamino seco. La capacidad de los tanques debe
estar de acuerdo con la duración de la fermentación..
El calibre de las zarandas a tener en cuenta depende directamente del
tipo de café producido.
Para estos productores
se recomienda una zaranda con velocidad
entre 25 / 30 RPM.
Se debe integrar el sistema de clasificación por tamaño y densidad para
mejorar el proceso productivo y para reducir el tiempo del mismo.
Los procesos no tienen continuidad y
los elementos están muy
dispersos, esto ocasiona pérdida en el tiempo productivo.
Para fincas con producciones inferiores a 500 arrobas de café
pergamino seco por año es suficiente la tolva de la despulpadora.
Para fincas con producciones hasta de 500 arrobas de café pergamino
seco por año, es suficiente una máquina despulpadora manual. Esta
puede ser una máquina de dos chorros No. 2 1/2.
La zaranda reduce el tiempo empleado en la clasificación, permitiendo
un menor gasto de agua en esta operación. Ofrecen
resultados las circulares que las de vaivén.
mejores
Para beneficiar hasta 500 arrobas anuales, con un pico diario de 10
arrobas, es suficiente un tanque de fermentación de una capacidad de
un metro cúbico.
Es conveniente tener en cuenta que una cantidad de agua equivalente a
15 litros por kilogramo de café pergamino es suficiente para hacer un
lavado correcto del café.
Los granos y las cerezas no despulpadas, son dirigidos al mismo tanque
de fermentación.
El 57% de las fincas poseen una despulpadora y el 93% poseen
zaranda y repaso.
La calidad del café se favorece con el avance de la cosecha al aumentar
la proporción de cerezas maduras a la central y por un beneficio más
rápido de las mismas.
III.
METODOLOGIA – ETAPA DE DISEÑO
8. METODOLOGÍA DE INVESTIGACIÓN
Para recoger la información se empelaran:
Fuentes primarias: Entrevistas con los expertos en el tema, personas que se
estén desempeñando en el desarrollo
de proyectos de esta índole,
y
caficultores para obtener información veraz sobre lo que está sucediendo
actualmente en el tema de la clasificación del café.
Fuentes secundarias:
Se empleará
la información suministrada por el Comité de Cafeteros del
Risaralda y Cenícafé, respecto a la situación actual del proceso de clasificación
y se analizarán las distintas tipologías existentes en el medio. Además, se
utilizara
Internet
como herramienta para la investigación de información
puntual para el desarrollo del proyecto.
9. LIMITES Y ALCANCES
El diseño final ofrecerá los niveles adecuados y propuestos de usabilidad.
Este proyecto tiene como fin reducir sustancialmente el tiempo en el proceso
del beneficio y la calidad del café despulpado, pero es imposible garantizar el
100% por factores externos.
10. REQUERIMIENTOS DE DISEÑO
10.1 Requerimientos de uso
DETERMINANTE
1. El sistema debe diseñarse de
manera que su manejo no implique
PARAMETRO
1. Se activara por medio de acción
manual.
conocimientos previos.
2. El sistema debe simplificar las
tareas de la actividad.
2. El diseño evitara la adaptación de
zarandas planas y repaso de
Clasificación del grano.
3. los componentes del sistema
deben funcionar de manera
3. solo tendrá una estructura de
activación.
simultanea.
4. La zaranda debe permitir la
clasificación del grano por tamaño
y densidad.
5. Los elementos deben ser
diseñados para las dimensiones
4.Esto se logra con su
funcionamiento de
manera semi sumergida.
5. 1,30 de largo/1,25 de ancho y 70 cm
de profundidad.
de un tanque promedio.
6. el sistema debe incluir
6. Implementación de símbolos, colores
iconografía que permita la correcta
y formas fácilmente reconocidas y
internase hombre – maquina.
asociadas por el usuario.
.
10.2 Requerimientos de función
DETERMINANTE
1. La zaranda debe girar a una
PARAMETRO
1. 25- 30 RPM.
velocidad constante.
2. Se utilizara una maquina
2. Procesa 100 kilos /h.
despulpadora de accionamiento
manual.
3. Los elementos se integraran en
su movimiento.
3. Transmisión de movimiento por
medio de ejes y volantes de
accionamiento manual.
4. Debe permitir la limpieza de los
granos flotantes.
4. Esto se logra con estructuras de
movimiento secuencial
adaptables a la zaranda.
5. El café seleccionado debe llegar
directamente al tanque.
6. El nivel de agua debe
permanecer constante durante
todo el proceso de clasificación.
5. Se incluirá canales de transporte
y elementos de recolección..
6. Se utilizara un contenedor con
capacidad para 20 litros.
10.3 Requerimientos estructurales
DETERMINANTE
1. El sistema tendrá una
estructura fija que permite la
PARAMETRO
1. Su ubicación será igual en fase
de uso y des uso.
ubicación de sus partes.
2. El sistema debe permitir el
3.
2. Las uniones se harán por medio
cambio de piezas para
de encajes simples, tornillos y
reparación y limpieza.
arandelas.
El sistema debe incluir
3. Se incluirá una carcasa para
protección para el operario
aislar el movimiento y a su vez
durante su funcionamiento.
servirá de elemento de
integración formal.
4. Para su funcionamiento los
4. Despulpadora, zaranda,
elementos deben tener una
contenedor, paletas
ubicación específica y
clasificadoras, conductos y
secuencial de cada una de sus
recibidores.
partes.
5. Los materiales deben ser
livianos y a su vez deben ser
resistentes al agua.
5. Acero inoxidable, PVC.
10.4 Requerimientos formales
DETERMINANTE
1. El sistema debe verse como un todo y
no como la unión de sus partes.
2. Debe guardarse proporción
PARAMETRO
1. Coherencia formal en materiales
y formas.
2. La ubicación debe ser por
entre los elementos del sistema y el
encima
de los tanques,
contexto donde será ubicado.
respetando el espacio y
despejando la superficie de
trabajo.
3. El sistema debe reflejar a simple
vista la funcionalidad que tiene.
3. Los elementos utilizados
reflejaran la tradición de la
actividad.
4. El sistema implicara el cambio
4. Se harán recomendaciones
de ubicación de algunos
con el fin de hacer un
elementos.
proceso más eficiente.
5. Los componentes deben tener
5. Se evitaran aristas vivas,
formas que proporcionen
superficies abrasivas y espacios
seguridad en fase de uso y des
de acumulación de granos.
uso.
11. Alternativas
11.1 Alternativa 1
Fig. 34 Alternativa 1
Propuesta conformada por la integración de la zaranda semisumergida, un
túnel recolector y conductor del café clasificado y un sistema dragante que
permite la evacuación del mismo hacia los tanques de fermentación.
Los granos flotantes o vanos se recolectan de forma manual en una bandeja
de doble compartimiento la cual se desliza en el contenedor.
Ubicación
Despulpadora
Elemento
propuesto
Tanques de fermentación
VENTAJAS
 Integración de los elementos.
 Accionamiento independiente de cada uno de los componentes.
 Conserva la tradición de la actividad y se conservan elementos
formales que identifican el uso de sus partes.
 Se conserva constante la cantidad de agua necesaria para el proceso
de clasificación.
DESVENTAJAS
X
Debido a sus dimensiones (1,20 *50 CMS) limita el espacio de
circulación dentro del beneficiadero, ya que su ubicación esta planteada
al lateral de los tanques.
X
Aunque cada elemento tiene una actividad definida, se pierde la
continuidad del proceso, debido a que para retirar los flotes y granos
clasificados se debe suspender el proceso.
X Para el correcto funcionamiento del sistema se debe sugerir un cambio
en la ubicación de la despulpadora, lo cual implicaría gastos adicionales.
11.2
Alternativa 2
Fig. 35 Alternativa 2
Propuesta que conserva la integración de los componentes, en un
mínimo de espacio, permitiendo mantener despejada el área de circulación.
esta integrada por zaranda circular semisumergida, la cual recibe los
granos directamente de la despulpadora, un conducto lateral para el
almacenamiento de los granos residuales y una bandeja con malla para la
extracción de granos flotantes de accionamiento manual en sentido
horizontal por medio de un sistema de riel simple.
El café óptimo para continuar en el proceso se acumula en el fondo del
contenedor.
Ubicación
Despulpadora
Elemento
propuesto
Tanques de fermentación
VENTAJAS
 Integración de los elementos.
 Su ubicación no interfiere en el área de circulación.
 Reduce las acciones y movimientos para el operario.
 Permite realizar el proceso de clasificación de forma continua.
 Disminuye la cantidad de agua durante el proceso.
DESVENTAJAS
X No permite su uso por largos periodos de tiempo debido a que
el café clasificado se acumula en el fondo.
X
La bandeja para la extracción de granos flotantes no tiene la
capacidad suficiente para su recolección total lo cual implica
repeticiones de la actividad.
X
El sistema de riel simple no garantiza el correcto funcionamiento e
interfiere en la permanencia del agua necesaria para el proceso.
11.3 Alternativa 3
Fig.36 alternativa 3
Alternativa que corresponde a la unión de las ventajas de las alternativas
anteriores, con evoluciones formales para facilitar su uso, el contenedor
evoluciono a forma cónica para facilitar su adaptación y evitar la acumulación
de granos.
Se incluyo una estructura como elemento de unión entre sus partes , la cual
además proporciona la ubicación segura de cada una de sus partes y evita
riesgos en su fase de uso.
VENTAJAS
 Integración de los elementos.
 Conserva la tradición de la actividad y se conservan elementos
formales que identifican el uso de sus partes.
 Se conserva constante la cantidad de agua necesaria para el proceso
de clasificación.
 Su ubicación no interfiere en el área de circulación.
 Reduce las acciones y movimientos para el operario.
 Permite realizar el proceso de clasificación de forma continua.
12. Prototipo final
Fig.37 Prototipo final
13. Secuencia de uso
Llene la tolva con café cereza
Cierre la carcasa
Llene el contenedor con agua
hasta el nivel indicado
Inicie el movimiento en la volante