I N S T I T U T O P O L I T E C N I C O N A C I O N A L
SECCIÓN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIÓN
DISEÑO DE COLECTOR DE SEMILLAS
DE ACHIOTE PARA LOS PRODUCTORES DEL
ESTADO DE TABASCO
T E S I S
QUE PARA OBTENER EL GRADO DE:
MAESTRO EN CIENCIAS
EN INGENIERÍA MECÁNICA
PRESENTA:
ING. JUAN CARLOS ROSETE FONSECA
DIRECTOR DE TESIS MC SERGIO A. VILLANUEVA PRUNEDA.
tesis, y que a la par representa un gran esfuerzo y parte importante en mi vida. ¡ Muchas gracias !
Padres y hermanas
Por su apoyo y paciencia todo el tiempo.
Mónica
Por brindarme tu cariño.
Noelia
Por ser una verdadera y única amiga.
Martín
Por animarme a estudiar la maestría.
Oswaldo
Por ser un gran amigo.
Dr. Alejandro ( Q.E.P.D.)
Por enseñarme lo más valioso, el verdadero valor de nuestro trabajo.
MC Sergio
Por su dedicación en la revisión de la tesis.
Hortensia
Por confiar en mi.
Gladys
Por darme la oportunidad de participar en el proyecto
Al pueblo tabasqueño
Glosario de términos
Afluente Río secundario que desemboca en otro principal.
Albufera Laguna litoral, en costa baja, de agua salina o ligeramente salobre, separada del mar por una lengua o cordón de arenas.
Alcaloide Cualquiera de los compuestos orgánicos nitrogenados de carácter básico, producidos por vegetales.
Carotina Hidrocarburo rojo anaranjado que forma parte de la clorofila y de muchas otras células de ciertos órganos vegetales.
Copal Dícese de la resina de varios árboles tropicales que se emplea en barnices o masticatorios de alta calidad.
Copra Designación de la pulpa del coco, utilizada como materia prima en la elaboración de aceites.
Criba Plancha metálica con agujeros o con red de malla de alambre.
Cutícula Película, piel delgada y delicada.
Defoliación Caída prematura de las hojas de árboles y plantas.
Embadurnado Untado, embarrado, manchado, pintarrajeado
Exiguo Insuficiente, escaso.
Fluvial Relativo a los ríos.
Gavillas Conjunto de sarmientos, mieses, etc., mayor que el manojo y menor que el haz.
Granza Residuos de paja, espiga y grano sin descascarillar, etc., que quedan de las semillas cuando se avientan.
Guadaña Instrumento para segar a ras de tierra, formada por una cuchilla curva enastada en un mango.
Hacinas Conjunto de haces colocados unos sobre otros
Harnero Especie de criba
Haz Porción atada de mieses, lino , leña o cosas semejantes.
Latencia Oculto y escondido; estado que guardan plantas y animales en los cuales se minimizan sus funciones fisiológicas vitales, aguardando un estímulo externo para reactivarse.
Lepidóptero Dícese de los insectos con boca chupadora y cuatro alas abiertas de membranas imbricadas, como la mariposa.
Macerar Ablandar una cosa estrujándola o golpeándola
Manglar Terreno que en la zona tropical cubren de agua las grandes mareas, lleno de esteros, que lo cortan, formando muchas islas bajas, donde crecen los árboles de agua salada.
Meseta Planicie o elevación a considerable altura sobre el nivel del mar.
Mesocarpio Capa intermedia de los tres que forman el pericarpio de los frutos; como la parte carnosa del melocotón.
Mies Cereal maduro. // Tiempo de la siega y cosecha de los granos.
Mucílago Sustancia viscosa de mayor o menor transparencia que se halla en ciertas partes de algunos vegetales
Valva Pieza dura que sirve de protección
DISEÑO DE COLECTOR DE SEMILLAS DE ACHIOTE PARA LOS
PRODUCTORES DEL ESTADO DE TABASCO.
ÍNDICE I
NOMENCLATURA V
GLOSARIO. VII
ÍNDICE DE FIGURAS IX
ÍNDICE DE TABLAS XI
RESUMEN XII
ABSTRACT XIV
OBJETIVO XVI
JUSTIFICACIÓN XVII
INTRODUCCIÓN XX
CAPITULO I GENERALIDADES
1.1
El Estado de Tabasco 11.1.1 Condiciones geográficas 1
1.1.2 Clima
3
1.1.3 Población 4
1.2 El achiote 6
1.2.1 Historia 6
1.2.2 Generalidades agronómicas 6
1.2.3 Rendimiento por planta 9
1.2.4 Enfermedades y plagas del achiote 10
1.3 Usos 11
1.3.1 Componentes del achiote 11
1.3.2 Bixina 12
1.3.3 Sector doméstico 13
1.3.4 Sector industrial 14
1.3.5 Sector medicinal
16
1.3.6 Mercado 16
CAPITULO II ESTADO DEL ARTE 18
2.1 Generalidades de la cosecha de granos 18
2.1.1
Cosecha manual de granos 192.1.1.1
Operación de cosecha manual 192.1.1.2
Corte de cultivo 192.1.1.4
Trilla 202.1.1.5
Limpieza 212.2
Trilla y limpieza del achiote 212.2.1
Separación de la semilla 222.2.2
Colección de la semilla en verde 222.2.3
Colección de semilla en seco 232.3
Equipos Industriales y semi-indutriales de colección 262.3.1
Maquina trituradora de granos 262.3.2
Maquina trituradora manual 262.3.3
Maquinas trilladoras 312.3.3.1 Maquinas trilladoras estacionarias 31
2.3.3.2
Maquinas trilladoras combinadas 34CAPITULO III DESPLIEGUE DE LAS FUNCIONES DE
CALIDAD EN EL EQUIPO 40
3.1 Despliegue de las funciones de calidad 40
3.2 Identificación de los grupos vinculados 42
3.2.1 Consumidor del producto 42
3.2.2 Financiamiento del proyecto 45
3.2.3 Fabricación del producto 46
3.2.4 Ensamblado del producto 46
3.2.5 Mantenimiento al equipo 46
3.3 Determinación de los requerimientos del cliente 47
3.3.1 Requerimientos funcionales 47
3.3.1.1 Medio ambiente de funcionamiento 47
3.3.1.2 Rendimiento 48
3.3.1.3 Desempeño funcional 49
3.3.1.4 Fiabilidad 50
3.3.2 Restricciones espaciales
50
3.3.3 Apariencia 51
3.3.3.1 Forma 51
3.3.3.2 Textura 51
3.3.4 Manufacturabilidad 51
3.3.4.1 Cantidades a fabricar 51
3.3.4.2 Capacidades de la empresa 52
3.3.4.4 Facilidad de ensamble 52
3.3.5 Conservación 52
3.4 Identificación de requerimientos obligatorios y deseables 53
3.4.1 Identificación de los requerimientos 53
3.4.2 Ponderación de los requerimientos deseables 54
3.5 Estudio comparativo ( Benchmarking) 55
3.6 Traducción de los requerimientos del cliente en términos mensurables 57 3.6.1 Trabajo dentro de áreas rurales en condiciones rústicas 57 3.6.2 Sencillez de operación 58
3.6.3 Obtención de semilla seca limpia 59 3.6.4 Bajo nivel de daño a la semilla 59 3.6.5 Operación segura 59
3.7 Fijación de las metas de diseño 61
CAPITULO IV DISEÑO CONCEPTUAL Y DE DETALLE 4.1 Diseño conceptual 63 4.1.1 Descomposición funcional 64
4.1.2 Generación de conceptos 66
4.1.3 Evaluación de las propuestas con los requerimientos del cliente 71 4.1.3.1 Matriz de ponderación de conceptos 72 4.1.3.2 Definición del equipo de trilla 74 4.2 Diseño de detalle 76
4.2.1 Diseño del conjunto de trilla 76
4.2.2 Dimensionamiento de las barras rompedoras superiores 79 4.2.3 Diseño de la barra A 81
4.2.4 Barras rompedoras intermedias (B) 86
4.2.5 Diseño por fatiga 88
4.2.5.1 Diseño del tornillo 88
4.2.5.2 Cálculo por fatiga del tornillo 90
4.2.6 Diseño de la barra central por fatiga 92
4.3 Diseño de los brazos soporte 96
4.3.1 Distribución de las barras 97
4.4 Diseño de la placa central de apoyo 109
4.5.1 Selección del motor 116
4.5.2 Selección de las bandas 118
4.5.2.1 Procedimiento de selección de transmisión por bandas V 118 4.5.3 Selección de la cadena 120
4.6 Diseño del árbol de transmisión 121
4.6.1Analisis de carga en el árbol de transmisión A 122
4.6.1.1 Dimensionamiento del alojamiento de la catarina 125
4.6.1.2 Cálculo por fatiga del alojamiento de la catarina 127
4.6.2 Diseño del árbol B 131
4.6.3 Dimensionamiento del alojamiento de las cuñas 136
4.7 Soportes superiores del armazón 137 4.7.1 Análisis de la soldadura en el extremo 143
4.7.2 Dimensionamiento de la placa de apoyo 149
4.7.3 Evaluación del espesor de la placa por aplastamiento 151
4.8 Dimensionamiento de los soportes 152
4.9 Consideraciones para el túnel de viento 155
4.9.1 Resistencia de los fluidos al movimiento de los cuerpos 155
4.9.1.1 Capa limite: Resistencia de superficie 155
4.10 Tabla de resultados 159
CONCLUSIONES 1. Vinculación con el medio productivo 162
2. Aspecto social 163
3. Aspectos educativos y culturales 164
4. Aspectos económicos 166
5. Influencia del medio ambiente 168
ANEXOS 1. Aspectos técnicos del achiote 170
2. Diseño por fatiga, concentradores de esfuerzos 174
3. Torsión de barras de sección no circular 184
4. Selección del sistema de transmisión ( bandas y cadenas ) 188
BIBLIOGRAFÍA 216
NOMENCLATURA.
a Coeficiente que depende de la resistencia última a tensión del material.
A Área de una sección. Ancho de barra
b Base
beq Base equivalente
c Distancia del extremo al centro de la sección transversal, pudiendo tomar los valores y, y´
Cv Coeficiente de corrección por volumen
Cvc Coeficiente de carga variable de Wöler
Cr Coeficiente de corrección por rugosidad
Cc Coeficiente de corrección por confiabilidad
Cs Coeficiente de corrección por soldadura
d Diámetro
e Espesor
Ff Fuerza flexionante
Ft Fuerza tangencial
h Altura
l Longitud
in Relación de transmisión
itotal Relación de transmisión total.
Ix Momento de inercia alrededor del eje x
Iu Momento de inercia unitario
Iz Momento de inercia alrededor del eje z.
J Momento polar de inercia
Ju Momento polar unitario
Kf Coeficiente real de concentración de esfuerzos
Kt Coeficiente teórico de concentración de esfuerzos.
M = Mf Momento flexionante
Mmáx Momento flexionante máximo
n Velocidad de trabajo en rpm
N Potencia
NT Potencia total
P Carga actuante
q Carga uniformemente repartida a lo largo de una viga. Coeficiente de
sensibilidad a la entalla
r Radio de la entalla, radio
R Reacción en apoyos
R´f Límite de resistencia a la fatiga del elemento mecánico.
S Módulo elástico
T Par torsor actuante sobre una sección
Ttpol motriz Par torsor en el árbol motriz
v Velocidad
V Volumen
Vmáx Carga máxima cortante
W Peso del conjunto
y Distancia del extremo al centroide
y´ Distancia complementaria del extremo al centroide de la sección.
x,y,z Coordenadas rectangulares
α,β,γ Coeficientes que dependen de la relación h/b en la ecuación de esfuerzo cortante para sección no redonda.
η Eficiencia de la transmisión.
Σ Sumatoria
σadm Esfuerzo admisible
σeq. Esfuerzo normal equivalente
σc Esfuerzo de cedencia
σm Esfuerzo medio
σmáx. Esfuerzo máximo
σu Esfuerzo último
σv Esfuerzo variable
σx Esfuerzo normal en la dirección del eje x
σy Esfuerzo normal en la dirección del eje y
σz Esfuerzo normal en la dirección del eje z
τ´ Esfuerzo cortante primario τ´´ Esfuerzo cortante secundario
τmáx Esfuerzo cortante máximo
τxy Esfuerzo cortante sobre el plano xy
ω Velocidad angular
GLOSARIO DE TÉRMINOS
Afluente Río secundario que desemboca en otro principal.
Albufera Laguna litoral, en costa baja, de agua salina o ligeramente salobre, separada del mar por una lengua o cordón de arenas.
Alcaloide Cualquiera de los compuestos orgánicos nitrogenados de carácter básico, producidos por vegetales.
Carotina Hidrocarburo rojo anaranjado que forma parte de la clorofila y de muchas otras células de ciertos órganos vegetales.
Copal Dícese de la resina de varios árboles tropicales que se emplea en barnices o masticatorios de alta calidad.
Copra Designación de la pulpa del coco, utilizada como materia prima en la elaboración de aceites.
Criba Plancha metálica con agujeros o con red de malla de alambre.
Cutícula Película, piel delgada y delicada.
Defoliación Caída prematura de las hojas de árboles y plantas.
Disentería Enfermedad infecciosa que se caracteriza por diarrea con pujos y alguna mezcla de sangre.
Embadurnado Untado, embarrado, manchado, pintarrajeado
Exiguo Insuficiente, escaso.
Fluvial Relativo a los ríos.
Gavillas Conjunto de sarmientos, mieses, etc., mayor que el manojo y menor que el haz.
Granza Residuos de paja, espiga y grano sin descascarillar, etc., que quedan de las semillas cuando se avientan.
Guadaña Instrumento para segar a ras de tierra, formada por una cuchilla curva enastada en un mango.
Harnero Especie de criba
Haz Porción atada de mieses, lino , leña o cosas semejantes.
Latencia Oculto y escondido; estado que guardan plantas y animales en los cuales se minimizan sus funciones fisiológicas vitales, aguardando un estímulo externo para reactivarse.
Lepidóptero Dícese de los insectos con boca chupadora y cuatro alas abiertas de membranas imbricadas, como la mariposa.
Macerar Ablandar una cosa estrujándola o golpeándola
Manglar Terreno que en la zona tropical cubren de agua las grandes mareas, lleno de esteros, que lo cortan, formando muchas islas bajas, donde crecen los árboles de agua salada.
Meseta Planicie o elevación a considerable altura sobre el nivel del mar.
Mesocarpio Capa intermedia de los tres que forman el pericarpio de los frutos; como la parte carnosa del melocotón.
Mies Cereal maduro. // Tiempo de la siega y cosecha de los granos.
Mucílago Sustancia viscosa de mayor o menor transparencia que se halla en ciertas partes de algunos vegetales
Valva Pieza dura que sirve de protección
Yuca Planta liliácea de América tropical, con flores blancas y raíz gruesa de la que se saca harina alimenticia.
INDICE DE FIGURAS
FIGURANo:
CONCEPTO PAGINA
1 Aspecto de la serranía en el municipio de Tenosique 2
2 Cuerpo lagunar 3
3 Localización geográfica de Tabasco 5
4 Racimo de achiote 7
5 Frutos del achiote 7
6 Aspecto de achiote maduro 8
7 Estructura interna del fruto del achiote 8
8 Pasta de achiote producida domésticamente 17
9 Corte con machete de los frutos del achiote 23
10 Proceso manual de colección de semillas 23
11 Desechos de la colección de semillas 24
12 Proceso de separación `por golpeo 25
13 Molino de granos 26
14 Colector de semillas por vacío 28
15 Maquina trilladora manual 29
16 Trilladora de frijol marca “ EL PROGRESO” 32
17 Funcionamiento de las máquinas trilladoras 32
18 Esquema funcional de la trilladora de frijol 33
19 Configuración general de la cosechadora de granos, adaptada como banco frijolero.
34
20 Esquema de aparatos trilladores de cilindro cóncavo 38
21 Mujeres Tzotziles encargadas del cultivo de achiote. Ranchería Ignacio Allende, Tenosique, Tabasco
44
22 Área de preparación de pasta de achiote. Ejido Niños Héroes, Tenosique, Tabasco.
48
23 Aspecto típico de comunidad rural 50
24 Condiciones típicas municipales ( Nacajuca, Tabasco). 58
25 Transición de la necesidad al producto 63
26 Objetivos del diseño conceptual 63
27 Descomposición funcional del equipo 65
28 Modelo conceptual del equipo 75
29 Modelo del conjunto de trilla 76
30 Relación de proporción de un racimo de achiote 78
31 Modelo descriptivo del primer nivel de trilla 79
32 Acción de corte 80
33 Identificación de barras con cargas similares 80
34 Carga en la barra 81
35 Sistema de carga equivalente 81
36 Cargas actuantes en la sección transversal 82
38 Sección transversal de la barra. 87
39 Carga sobre el tornillo 89
40 Comportamiento de carga 93
41 Ejemplo de obtención de Kt 94
42 Identificación de los brazos soporte 96
43 Acomodo de las barras rompedoras en el brazo 97
44 Descripción de las condiciones de carga del brazo 98
45 Cargas actuantes sobre el brazo soporte 100
46 Conformación del brazo soporte 101
47 Ejes principales de la sección y momentos actuantes 101
48 Sección rectangular equivalente 103
49 Identificación de los concentradores de esfuerzo 105
50 Identificación de la placa central de apoyo 109
51 Acción del brazo soporte sobre las entradas de la placa 110
52 Esquema del sistema de transmisión 115
53 Configuración del sistema de transmisión de la máquina 116
54 Identificación del árbol de transmisión 121
55 Dimensionamiento aproximado del árbol. 123
56 Geometría del árbol de transmisión 131
57 Identificación del árbol B 132
58 Detalle de conjunto del árbol B 132
59 Cargas actuantes en el árbol B 133
60 Identificación de las barras en la estructura 137
61 Disposición de la barra superior 137
62 Dimensionamiento preliminar del soporte y barras 138
63 Cargas actuantes sobre el soporte superior 138
64 Dimensiones básicas del perfil 139
65 Comportamiento del momento flexor y torsor 139
66 Identificación del área de la garganta del cordón 143
67 Segunda alternativa de construcción y región resistente 146
68 Cargas actuantes sobre la sección 149
69 Acción del proceso de trilla sobre la placa 150
70 Identificación de los soportes 152
71 Cargas actuantes sobre los soportes 152
72 Comportamiento de los fluidos 155
73 Capa límite y desprendimiento de la corriente 156
74 Formas típicas de material trillado 157
75 Comportamiento del flujo ante el contorno de los trozos de rama 157
76 Comportamiento del flujo ante los trozos de cápsula 157
77 Concepción del túnel de viento para separación de semilla 158
78 Modelo conceptual de la máquina trilladora de achiote 161
79 Cultivo de achiote 162
80 Productor chol de achiote 162
81 Vista frontal de la máquina 165
82 Prototipo de máquina construida en herrería 167
INDICES DE TABLAS
TABLANo:
CONCEPTO PAGINA
1 Composición del achiote 12
2 Productos y usos del achiote 14
3 Principales consumidores de achiote en México 15
4 Requerimientos del producto 53
5 Ponderación de los requerimientos deseables 54
6 Estudio comparativo 56
7 Traducción de requerimientos 60
8 Fijación de metas de diseño 61
9 Generación de conceptos 66
RESUMEN
El presente proyecto de diseño forma parte de la serie de investigaciones multidisciplinarias que en el Estado de Tabasco y que a través del Instituto Tecnológico de Villahermosa se están llevando a cabo con el fin de mejorar los niveles de aprovechamiento y procesamiento del achiote.
Bajo los auspicios del Instituto del Trópico Húmedo, el Instituto Nacional Indigenista, Gobierno del Estado y diversos grupos de productores, se inician los trabajos de caracterización, regionalización de especies, técnicas de extracción de colorantes, secado y separación de semillas, entre otros. Se pretende que antes de llegar al quinto año de siembra de la planta se cuente con una infraestructura lo suficientemente desarrollada para permitir que los niveles de producción de bixina ( colorante extraído del achiote ) y de semilla seca, estén al nivel de competencia exigida por el mercado internacional.
Es lógico entender que tal meta será imposible de lograr si antes no se cuenta con tecnología capaz de reemplazar las tareas de tipo artesanal que hoy se son aplicadas por las personas que confían en el achiote como un medio de subsistencia. De ahí que se busque el generar la máquina de colección idónea al entorno.
En el primer capítulo se revisan las características geográficas, ambientales y sociales del Estado de Tabasco a fin de establecer el marco de referencia donde se aplicará el equipo; de igual manera, se lleva a cabo un profundo estudio del achiote, revisando no tan solo sus características físicas necesarias para el diseño, sino también su caracterización agronómica, usos, plagas y enfermedades que permiten comprender plenamente a la planta.
En el tercer capítulo se plantean una serie de alternativas capaces de resolver los problemas existentes en el proceso de obtención de semilla, se exponen los criterios de evaluación empleados y los resultados obtenidos, los cuales conformarán el modelo conceptual base para llevar a cabo la fase de dimensionamiento de cada una de las piezas.
En la fase de diseño de detalle ( capítulo IV ), se exponen los modelos matemáticos y la base física que rigen el comportamiento mecánico de cada una de las piezas que conforman la máquina; se presentan los análisis desarrollados para el dimensionamiento de cada elemento y las interacciones presentes.
Finalmente, se generan como conclusión del proyecto los planos de cada una las partes diseñadas y las observaciones pertinentes para trabajos futuros.
This design research is one of several that in Tabasco State trough the Institituto Tecnológico de Villahermosa, the goberment and other institutions are developing in order to improve and to increase the level of annato using.
With the economical support of Instituto del Trópico Humedo, Instituto Nacional Indigenista, State of Tabasco and farmers groups, were established some work groups, with the objective to establish chemical process to extract de colorant bixine, to design equipment to dry and collect the seeds, to generate the conditions to built a bixine factory, etc. The goal, is before the fifth year of annato farming, the state would have enough levels of production and quality to satisfy the mexican demand and to export annato seeds and bixine colorant.
It is easy to understand that the goal will be impossible, if before the farmers do not have the technology able to reduce the time that actually they need to obtain seeds. Important point of view if we remember that all that people depends almost totally of the production reached.
In the first chapter an introduction about Tabasco is presented in order to know the geographical and economical conditions in which the machine has to operate; in the same way, a study of the annato is presented, checking not only its properties, the reader will find a complete information of the plant, since plagues and sicks until the most common uses in Mexico and the World.
Second chapter present us the variety of requirements that will define how the machine has to work, and how this has to satisfy the necessities of each one of the groups that are involved.
routes that could be used to generate the annato seeds collector and the criteria which determinate what route had to be followed, and how the equipment approximately is going to look like when the research finish. This is the first step to do if the designer pretends develop a satisfactory product, not only by him, useful by anywhere use the machine.
When the idea has been obtained, it is necessary to calculate the dimensions of each component. Whichever machine has to support a enormous variety of adverse factors, fatigue, environment corrosion, misuse, etc. that can destroy a part or totally the structure. So, by these reasons, the engineering must evaluate all the conditions and factors involved, and, taking the theories of strength and materials behavior it is possible to determinate the shapes and measurements of the components. All this process is developed in chapter four.
Finally, construction plains and possibilities by future researches are exposed.
El objetivo del presente trabajo de tesis es el de proyectar y generar una máquina capaz de trillar y separar las semillas del fruto del achiote de manera eficiente y segura, adaptada a las necesidades económico sociales de los campesinos y a las exigencias del medio ambiente.
Se pretende que tanto los materiales, procesos y fabricantes de las máquinas se encuentren dentro de la región, a fin de asegurar la capacidad plena de mantenimiento y reposición de piezas dañadas o desgastadas, además de no existir la necesidad de adquirir materiales o llevar a cabo maquinados en otras entidades.
Muchas de las piezas presentarán ventaja si son lo suficientemente sencillas como para ser generadas por herreros, reduciendo con ello la necesidad de participación de empresas del sector metalmecánico en la manufactura de las mismas, lo que significará menores costos por unidad.
No debe desecharse la posibilidad de utilizar equipos de carácter doméstico entre los componentes de la máquina, el uso de un ventilador casero en lugar de uno industrial en el proceso de separación de la semilla de la cascarilla, puede significar aún menores costos.
Por sus características físicas, económicas y sociales, el estado de Tabasco presenta un notable potencial de desarrollo en diversas áreas; punto que ha marcado una pauta dentro de los múltiples esfuerzos realizados al interior de la entidad.
Por su riqueza petrolera, el gobierno del estado y el gobierno federal han invertido una cuantiosa cantidad de recursos económicos para que éste sector cuente con la infraestructura y servicios necesarios para su correcta explotación. El crecimiento es notable; elevados índices de migración se presentaron durante la época del auge petrolero y la cantidad y variedad de servicios disponibles también se multiplicaron.
No obstante, la prosperidad no ha tocado a todos los grupos de la población. Los sectores pesquero, turístico y agrícola presentan aún hoy en día notables rezagos y marginación; poca inversión y en muchos de los casos, sistemas y técnicas productivas inoperantes para el desarrollo de la población, marcan la pauta en casi todo el estado.
En el año de 1996, y por iniciativa del gobierno estatal como parte de su plan de desarrollo, se promueve la introducción de cultivos más rentables a los tradicionales del plátano, cacao, maíz y arroz a todo lo largo del territorio tabasqueño.
El achiote fue una de las variedades de árboles con las que se inició el esfuerzo para el mejoramiento del agro; si bien era muy conocido en toda la región, su aprovechamiento se limitaba a pequeñas parcelas de bajo rendimiento.
El principal factor que determinó la elección del achiote como un cultivo de alto beneficio económico, es el alto costo que en el mercado internacional tiene la bixina, un colorante rojo muy utilizado por las industrias cárnicas, lácteas, avícolas, cosméticas y de condimentos para
Si embargo, para diciembre de 1997 fecha de la primer cosecha del fruto del achiote las pérdidas para los agricultores fueron cuantiosas; las razones se indican a continuación: • Países como Perú, Costa rica y Guatemala produjeron grandes cantidades de semilla de
achiote, y al ser un producto especulativo en el mercado, los precios se desplomaron hasta $ 7 pesos el kilogramo.
• En el estado se sembraron aproximadamente 500 hectáreas con la planta; organismos como el INI1 y SAGAR fueron las encargadas de distribuir entre las comunidades las plantas. No obstante, no se cuidó el que se distribuyeran únicamente las variedades de mas alto rendimiento, teniéndose actualmente sembradíos totalmente heterogéneos. • Debido a la poca experiencia en el cultivo del árbol por parte de los campesinos, los
rendimientos por hectárea tampoco fueron los deseados.
• Las técnicas de cosechado, secado, procesado y obtención de la semilla son totalmente rudimentarios, tanto por falta de capacitación en el campo como por la carencia de equipos especializados en el aprovechamiento del producto.
• Ausencia de plantas de procesamiento y canales de comercialización adecuados que permitan al agricultor colocar su producto en el mercado.
El potencial que tiene éste cultivo para los agricultores de Tabasco es muy vasto. Como se verá a lo largo del estudio de la presente investigación, existen múltiples alternativas para el aprovechamiento adecuado del achiote, pero además, las condiciones bajo las cuales se tiene que efectuar la explotación del recurso son muy específicas, por lo tanto, el desconocimiento u omisión de las mismas redundarán nuevamente en frustración y pobreza para las comunidades dedicadas a la explotación de la planta.
Por ello y como respuesta a la necesidad de contar con un medio que permita al productor obtener la semilla en periodos reducidos de tiempo, y a la par con un bajo nivel de daño, es que se desarrolla el presente proyecto de diseño.
INTRODUCCIÓN.
La planta del achiote es conocida y utilizada desde la época prehispánica, se tiene referencia a través de diversas crónicas, de la utilización de las semillas por parte de los
habitantes de la región maya como repelente de mosquitos, tinte para las telas, medicina y masticatorio.
Desde América, el cultivo del achiote se extendió a otros continentes, recibiendo notable aceptación sobre todo en las regiones de clima cálido - húmedo del Asia y Africa, donde con el transcurrir del tiempo produjeron variedades características a dichas regiones.
El nivel de utilización también se incrementó, en Europa adquirió un interesante valor al incluirse en el proceso de coloreado de embutidos y progresivamente en la elaboración de cosméticos, siendo en la actualidad los principales rubros de aplicación del achiote, en el extranjero; se destacan Irlanda y Rusia como los principales países procesadores del colorante. En nuestro país por su parte, es más conocido por la elaboración del condimento que lleva su nombre y con el cual se preparan una notable variedad de platillos típicos como la cochinita pibil o el mixiote.
A pesar del innegable potencial del producto, pocas son aún los avances para su comercialización a gran escala dentro y fuera de nuestro país; las técnicas empleadas por las comunidades indígenas para la obtención de semilla o pasta no han variado ostensiblemente desde mediados del siglo pasado a nuestros días: Muy común es encontrar que los campesinos invierten hasta dos semanas de su jornal tan solo en la actividad de extraer la semilla de su envoltorio y tres días para obtener la pasta correspondiente, ello sin incluir la pérdida de semillas y bixina por lo rudimentario de la técnica.
Éste incremento de la producción produjo a su vez una saturación del mercado local, al no conocerse las posibles vías de comercialización una importante cantidad de semillas se perdió, con el correspondiente desaliento social.
A partir del año de 1997 se inician por iniciativa del gobierno del estado una serie de estudios tendientes a solucionar los problemas por los que atraviesan las comunidades y de los cuales ésta tesis forma parte. Sin embargo, la investigación inició formalmente en febrero de 1998. Con la integración del equipo multidisciplinario, se definieron las líneas de investigación que cada uno de los participantes seguirían. En la todos los casos, se requirió que cada integrante colaborara en el trabajo que otras áreas efectuaban a fin de integrar el esquema general. Me es grato citar que además de realizar el trabajo de diseño del colector se llevaron a cabo las siguientes actividades:
• Identificación de los principales grupos de consumidores de achiote y productos derivados en el país.- El objetivo de esta fase del proyecto fue el de contar con una base de datos que permitiera conocer las empresas y ramos que utilizaban achiote en sus procesos de fabricación y aquellas que potencialmente podrían incorporarlo en el mediano o corto plazo. Se pretendía que con los datos obtenidos pudiese ser posible definir los productos derivados del achiote que más se consumían en el mercado y por supuesto, las cantidades de los mismos; con esta información se estimaría la demanda de nuestro país y la capacidad instalada en el Estado para satisfacerla. Parte de los resultados arrojados durante el proceso mostraron que cerca del 60% del achiote que es adquirido por la industria en México es en forma de semilla seca, de la cual se elaborará pasta para condimento.
al exterior de la cámara de secado. La única fuente energética aprovechada para calentar el aire debía de ser la proporcionada por el Sol, abatiendo ostensiblemente el costo de un secador. Se otorgaron cinco mil pesos para construir el prototipo por parte del Instituto Tecnológico de Villahermosa, en virtud de que se participaría con éste proyecto en el XIII concurso Nacional de Creatividad realizándose pruebas durante un mes. Desafortunadamente, al ser eliminado el proyecto se le consideró poco viable, por lo que anularon los apoyos para continuar con la investigación.
a Coeficiente que depende de la resistencia última a tensión del material.
A Área de una sección. Ancho de barra
b Base
beq Base equivalente
c Distancia del extremo al centro de la sección transversal, pudiendo tomar los valores y, y´
Cv Coeficiente de corrección por volumen
Cvc Coeficiente de carga variable de Wöler
Cr Coeficiente de corrección por rugosidad
Cc Coeficiente de corrección por confiabilidad
Cs Coeficiente de corrección por soldadura
d Diámetro
e Espesor
Ff Fuerza flexionante
Ft Fuerza tangencial
h Altura
l Longitud
in Relación de transmisión
itotal Relación de transmisión total.
Ix Momento de inercia alrededor del eje x
Iu Momento de inercia unitario
Iz Momento de inercia alrededor del eje z.
J Momento polar de inercia
Ju Momento polar unitario
Kf Coeficiente real de concentración de esfuerzos
Kt Coeficiente teórico de concentración de esfuerzos.
M = Mf Momento flexionante
Mmáx Momento flexionante máximo
n Velocidad de trabajo en rpm
N Potencia
NT Potencia total
P Carga actuante
q Carga uniformemente repartida a lo largo de una viga. Coeficiente de
sensibilidad a la entalla
r Radio de la entalla, radio
R Reacción en apoyos
Rf Resistencia a la fatiga real
R´f Límite de resistencia a la fatiga del elemento mecánico.
S Módulo elástico
T Par torsor actuante sobre una sección
Ttpol motriz Par torsor en el árbol motriz
v Velocidad
V Volumen
y´ Distancia complementaria del extremo al centroide de la sección.
x,y,z Coordenadas rectangulares
α,β,γ Coeficientes que dependen de la relación h/b en la ecuación de esfuerzo cortante para sección no redonda.
η Eficiencia de la transmisión.
Σ Sumatoria
σadm Esfuerzo admisible
σeq. Esfuerzo normal equivalente
σc Esfuerzo de cedencia
σm Esfuerzo medio
σmáx. Esfuerzo máximo
σu Esfuerzo último
σv Esfuerzo variable
σx Esfuerzo normal en la dirección del eje x
σy Esfuerzo normal en la dirección del eje y
σz Esfuerzo normal en la dirección del eje z
τ´ Esfuerzo cortante primario τ´´ Esfuerzo cortante secundario
τmáx Esfuerzo cortante máximo
τxy Esfuerzo cortante sobre el plano xy
ω Velocidad angular
NOMENCLATURA GLOSARIO.
ÍNDICE DE FIGURAS ÍNDICE DE TABLAS RESUMEN
ABSTRACT JUSTIFICACIÓN OBJETIVO
INTRODUCCIÓN
CAPITULO I ANTECEDENTES
1.1
Introducción 11.2
El Estado de Tabasco 31.2.1
Clima 51.2.2
Población 61.3
El achiote 81.3.1
Generalidades 81.3.1.1 Historia 8
1.3.2.2
Generalidades agronómicas 81.3.2.3
Rendimiento por planta 121.3.2.4
Enfermedades y plagas del achiote 131.3.2
Usos 141.3.2.1
Componentes del achiote 141.3.2.2
Bixina 151.3.2.3
Sector Doméstico 161.3.2.4
Sector Industrial 181.3.2.5
Sector Medicinal 191.3.2.6
Mercado 202.1.1
Cosecha manual de granos 242.1.1.1
Operación de cosecha manual 242.1.1.2
Corte de cultivo 252.1.1.3
Secado y maduración 262.1.1.4
Trilla 262.1.1.5
Limpieza 272.2
Trilla y limpieza del achiote 282.2.1
Separación de la semilla 292.2.2
Colección de la semilla en verde 292.2.3
Colección de semilla en seco 302.3
Equipos Industriales y semi-indutriales de colección 322.3.1
Maquina trituradora de granos 322.3.2
Maquina trituradora manual 362.3.3
Maquinas trilladoras 382.3.3.1 Maquinas trilladoras estacionarias 38
2.3.3.2
Maquinas trilladoras combinadas 42CAPITULO III DESPLIEGUE DE LAS FUNCIONES DE
CALIDAD EN EL EQUIPO 49
3.1 Introducción 49
3.2 Identificación de los grupos vinculados 52
3.2.1 Consumidor del producto 52
3.2.2 Financia el proyecto 54
3.2.3 Fabrica el producto 55
3.2.4 Ensambla el producto 56
3.2.5 Da mantenimiento al equipo 56
3.3 Determinación de los requerimientos del cliente 56
3.3.1 Requerimientos funcionales 57
3.3.1.1 Medio ambiente de funcionamiento 57
3.3.1.2 Rendimiento 58
3.3.1.3 Desempeño funcional 59
3.3.1.4 Fiabilidad 60
3.3.2 Restricciones espaciales
3.3.3.2 Textura 61
3.3.4 Manufacturabilidad 61
3.3.4.1 Cantidades a fabricar 61
3.3.4.2 Capacidades de la empresa 62
3.3.4.3 Facilidad de fabricación 62
3.3.4.4 Facilidad de ensamble 62
3.3.5 Conservación 62
3.4 Identificación de requerimientos obligatorios y deseables 63
3.4.1 Ponderación de los requerimientos deseables 64
3.5 Estudio comparativo ( Benchmarking) 65
3.6 Traducción de los requerimientos del cliente en términos mensurables 67
3.6.1 Trabajo dentro de áreas rurales en condiciones rústicas 67
3.6.2 Sencillez de operación 68
3.6.3 Obtención de semilla seca limpia 69
3.6.4 Bajo nivel de daño a la semilla 69
3.6.5 Operación segura 69
3.7 Fijación de las metas de diseño 71
CAPITULO IV DISEÑO DEL CONJUNTO DE TRILLA 73
4.1 Diseño conceptual 73
4.1.1 Descomposición funcional 74
4.1.2 Generación de conceptos 76
4.1.3 Evaluación de las propuestas con los requerimientos del cliente 81
4.1.3.1 Matriz de ponderación de conceptos 82
4.1.3.2 Definición del equipo de trilla 84
4.2 Diseño de detalle 86
4.2.1 Diseño del conjunto de trilla 86
4.2.1.1 Capacidad 86
4.2.2 Dimensionamiento de las barras rompedoras superiores 89
4.2.3 Diseño de la barra A 91
4.2.4 Barras rompedoras intermedias (B) 96
4.2.5 Diseño por fatiga 98
4.2.5.1 Diseño del tornillo 98
4.3 Diseño de los brazos soporte 106
4.3.1 Distribución de las barras 107
4.4 Diseño de la placa central de apoyo 119
4.5 Selección del sistema de transmisión 125
4.5.1 Selección del motor 125
4.5.2 Selección de las bandas 126
4.5.2.1 Procedimiento de selección de transmisión por bandas V 126
4.5.3 Selección de la cadena 128
4.6 Diseño del árbol de transmisión 130
4.6.1Analisis de carga en el árbol de transmisión A 132 4.6.1.1 Dimensionamiento del alojamiento de la catarina 135 4.6.1.2 Cálculo por fatiga del alojamiento de la catarina 137
4.6.2 Diseño del árbol B 141
4.6.3 Dimensionamiento del alojamiento de las cuñas 146
4.7 Soportes superiores del armazón
147
4.7.1 Análisis de la soldadura en el extremo 153
4.7.2 Dimensionamiento de la placa de apoyo 159
4.7.3 Evaluación del espesor de la placa por aplastamiento 161
4.8 Dimensionamiento de los soportes 162
4.9 Consideraciones para el túnel de viento 165
4.9.1 Resistencia de los fluidos al movimiento de los cuerpos 165 4.9.1.1 Capa limite: Resistencia de superficie 165
4.10 Tabla de resultados 169
CONCLUSIONES 171
5.1 Vinculación con el medio productivo 171
5.2 Aspecto social 172
5.3 Aspectos educativos y culturales 173
5.4 Aspectos económicos 175
GLOSARIO DE TÉRMINOS 205
BIBLIOGRAFÍA 207
[image:34.612.91.481.183.714.2]INDICE DE FIGURAS
FIGURANo:
CONCEPTO PAGINA
1 Aspecto de la serranía en el municipio de Tenosique 4
2 Cuerpo lagunar 5
3 Catedral de Tabasco 7
4 Racimo de achiote 9
5 Frutos del achiote 10
6 Aspecto de achiote maduro 10
7 Estructura interna del fruto del achiote 11
8 Pasta de achiote producida domésticamente 21
9 Corte con machete de los frutos del achiote 29
10 Proceso manual de colección de semillas 30
11 Desechos de la colección de semillas 31
12 Proceso de separación `por golpeo 32
13 Molino de granos 33
14 Colector de semillas por vacío 35
15 Maquina trilladora manual 36
16 Trilladora de frijol marca “ EL PROGRESO” 39
17 Funcionamiento de las máquinas trilladoras 40
18 Esquema funcional de la trilladora de frijol 41
19 Configuración general de la cosechadora de granos, adaptada como banco frijolero.
42
20 Esquema de aparatos trilladores de cilindro cóncavo 47
21 Mujeres Tzotziles encargadas del cultivo de achiote. Ranchería Ignacio Allende, Tenosique, Tabasco
54
22 Área de preparación de pasta de achiote. Ejido Niños Héroes, Tenosique, Tabasco.
57
23 Aspecto típico de comunidad rural 60
24 Condiciones típicas municipales ( Nacajuca, Tabasco). 68
25 Transición de la necesidad al producto 73
26 Objetivos del diseño conceptual 73
27 Descomposición 75
28 Modelo conceptual del equipo 85
29 Modelo del conjunto de trilla 86
30 Relación de proporción de un racimo de achiote 88
31 Modelo descriptivo del primer nivel de trilla 89
32 Acción de corte 90
36 Cargas actuantes en la sección transversal 92
37 Cargas sobre la barra intermedia 96
38 Sección transversal de la barra. 97
39 Carga sobre el tornillo 99
40 Comportamiento de carga 103
41 Ejemplo de obtención de Kt 104
42 Identificación de los brazos soporte 106
43 Acomodo de las barras rompedoras en el brazo 107
44 Descripción de las condiciones de carga del brazo 108
45 Ejes principales de la sección y momentos actuantes 111
46 Identificación de los concentradores de esfuerzo 115
47 Identificación de la placa central de apoyo 119
48 Acción del brazo soporte sobre las entradas de la placa 120
49 Esquema del sistema de transmisión 129
50 Identificación del árbol de transmisión del conjunto de trilla 130
51 Sistema de transmisión de la máquina 131
52 Dimensionamiento aproximado del árbol. 133
53 Geometría del árbol de transmisión 141
54 Identificación del árbol B 142
55 Detalle de conjunto del árbol B 142
56 Cargas actuantes en el árbol B 143
57 Identificación de las barras en la estructura 147
58 Disposición de la barra superior 147
59 Dimensionamiento preliminar del soporte y barras 148
60 Cargas actuantes sobre el soporte superior 148
61 Dimensiones básicas del perfil 149
62 Comportamiento del momento flexor y torsor 149
63 Identificación del área de la garganta del cordón 153
64 Segunda alternativa de construcción y región resistente 157
65 Cargas sobre la placa 159
66 Respuesta mecánica del elemento 160
67 Identificación de los soportes 68 Cargas actuantes sobre los soportes
69 Comportamiento de los fluidos 165
70 Capa límite y desprendimiento de la corriente 166
71 Formas típicas de material trillado 167
72 Comportamiento del flujo ante el contorno de los trozos de rama 167
73 Comportamiento del flujo ante los trozos de cápsula 167
74 Concepción del túnel de viento para separación de semilla 168
75 Cultivo de achiote 171
76 Productor chol de achiote 172
77 Vista frontal de la máquina 174
78 Prototipo de máquina construida en herrería 176
INDICES DE TABLAS
TABLANo:
CONCEPTO PAGINA
1 Composición del achiote 15
2 Productos y usos del achiote 17
3 Principales consumidores de achiote en México 19
4 Requerimientos del producto 63
5 Ponderación de los requerimientos deseables 64
6 Estudio comparativo 66
7 Traducción de requerimientos 71
8 Fijación de metas de diseño 72
9 Generación de conceptos 80
1.1El estado de Tabasco. 1.1.1 Condiciones geográficas.
El estado de Tabasco se encuentra situado al sureste de la República Mexicana, en la llanura costera del Golfo, entre los 17° 15’ 00’’ y los 18° 39’ 07’’ de latitud norte y los 90° 50’ 23’’ y los 94° 07’ 49’’ de longitud oeste. Limita al norte con el Golfo de México; al noroeste con Campeche; al sureste con la República de Guatemala; al sur con Chiapas y al oeste con Veracruz. { B - 28 }
Abarca una superficie territorial de 24, 475.24 kilómetros2 que representan el 1.24% de la superficie total de la República, ocupando el vigésimo lugar por su extensión territorial en la cual se asientan los 17 municipios que integran la división política del estado. El estado dispone de un litoral hacia el Golfo de México que se extiende a lo largo de 183.86 kilómetros al norte del estado, y de una plataforma continental de 850 km2.
La mayor parte del territorio es una planicie que se extiende a la vista, sin obstáculo alguno, hasta el horizonte. Hay al sur, sin embargo, algunas elevaciones que forman parte de la meseta central de Chiapas. Entre los montes o cerros más importantes se cuentan El Madrigal, que tiene aproximadamente 1,000 m.s.n.m. La Campana, La Corona, Poaná Coconá Mono Pelado, y el Tortuguero.
Fig. 1 Aspecto de la serranía en el municipio de Tenosique
Seis tipos de vegetación se dan principalmente en Tabasco: la tupida selva de tierra adentro; la sabana; la selva menos compacta que bordea la costa; las formaciones bajas propias de las playas; los manglares y la vegetación de pantano. Asimismo, la flora es variada en árboles, arbustos y hierbas. Abundan los árboles frutales, numerosos ornamentales y subsisten aquellos de maderas preciosas, cedro y caoba, en exiguas cantidades.
Fig. 2 Cuerpo lagunar
La fauna tabasqueña, tanto acuática, como terrestre, es variada y fascinante, integrada por diversas especies de reptiles, aves y mamíferos, muchas de ellas amenazadas por la actividad humana. La mayoría de la población está estrechamente vinculada con la vegetación selvática que cubrió, en otra época, casi la totalidad del estado. Ahora solo queda en aquellas condiciones originales en las riberas del Usumacinta, entre Tenosique y Balancán, muy escasamente habitadas por el hombre.
1.1.2 Clima
La invasión de las masas de aire en la entidad es directa y provoca gran parte de la precipitación total anual que se cuenta entre las más altas del mundo ( 2,750 mm. en la zona costera y hasta 4,000 mm. en las estribaciones de la sierra ).Consecuentemente, la temporada de lluvias abarca la mayor parte del año; de junio a marzo.
Solo la primavera es seca, y eso relativamente. En verano llueve con más intensidad: son las lluvias torrenciales conocidas como turbonadas; cuando el calendario marca otoño e invierno empiezan a soplar los nortes, que se traducen en prolongadas lluvias acompañadas por vientos con velocidades mayores de 40 kilómetros por hora.
Así se puede concretar, que al estar el Estado de Tabasco en el trópico húmedo de la República, se presentan dos tipos fundamentales de climas: Cálido húmedo y cálido subhúmedo.
1.1.3. Población
Con base en el XI Censo Nacional de Población y Vivienda, se estima que actualmente la población tabasqueña asciende a 1’ 501, 744 habitantes, lo cual equivale al 1.73% de la población total de la República Mexicana. El 76% de los tabasqueños pertenece al medio rural, determina una densidad demográfica en el estado de 61 habitantes por kilómetro cuadrado. Se calcula que la población para el año 2000 será aproximadamente de 1’ 755,457 habitantes.
Fig. 3 Localización geográfica de Tabasco 1.2 El achiote.
El achiote es conocido desde las épocas más remotas; los aborígenes de las regiones del sur de México y Centro América utilizaron esta planta como colorante para pintarse el cuerpo al celebrar sus ritos religiosos; asimismo lo utilizaron como medicina y repelente de los mosquitos y para colorear un masticatorio llamado “copal”.
Éste cultivo es originario de la América Tropical, adaptándose más a los países cálidos, prosperando bien desde el nivel del mar hasta los 1500 metros, aunque su crecimiento es más rápido y vigoroso en las partes bajas de la costa, preferentemente donde la precipitación oscila entre 1 000 y 1 500 mm y la temperatura fluctúa entre 23 y 30° C con un promedio de 26° C.
1.2.2 Generalidades agronómicas { B - 25 }
El achiote ( bixa orellana ), conocido también por los nombres de onoto, achote, bija o bixa, pertenece a la familia de las bixáceas, al género Bixa y a la especie Orellana. Es un arbusto de tamaño regular que mide entre 3 y 6 metros de altura, llegando a alcanzar hasta 10 metros; consta de un tallo cilíndrico recto que llega a desarrollar en su base de 20 a 30 centímetros de diámetro, el cual está sostenido por raíces leñosas ramificadas y cilíndricas. Las hojas son simples óvalos, alternas pecioladas, anchas, lampiñas y membranosas.
Fig. 4 Racimo de achiote
El fruto está constituido por una cápsula espinosa de dos centímetros aproximadamente, que se abre en valvas entre las placentas parietales, donde se alojan muchas semillas de las que se obtiene un colorante preparado de la pulpa anaranjada que recubre a las semillas. Es un cultivo perenne que puede dar producción rentable unos 18 años.
[image:43.612.179.436.457.677.2]El fruto es de forma oval, con una punta alargada o en forma de castaña, con apéndices espinudos largos y suaves en la mayoría de los tipos; su color puede ser rojo, café, verde o amarillo cuando está maduro. Cada fruto puede tener de 30 a 60 semillas.
Fig. 6 Aspecto de achiote maduro
Fig. 7 Estructura interna del fruto de achiote
Las semillas se encuentran adheridas a la pared por medio de la placenta y son pequeñas, en forma de pirámide triangular, recubiertas de una capa acuosa de color rojo. Es relativamente pequeña, muy liviana cuando seca y está recubierta por una resina a manera
Grupo de semillas Espínulas
de pulpa, de color que varia de anaranjado brillante o rojizo a amarillento. Esta pulpa o capa resinosa es la que contiene el colorante que se explota comercialmente. Del interior de la semilla se obtiene la provitamina “A” , que se utiliza para enriquecer ciertos alimentos.
El interior del fruto está compuesto por dos valvas; sin embargo, se pueden encontrar frutos trivalvares lo cual podría ser una característica benéfica para aumentar la capacidad de producción.
El achiote es una planta resistente a la sequía. Con mucha frecuencia produce considerables cosechas en condiciones relativamente adversas de suministro de agua. En muchos casos, cuando el tiempo es seco, la planta entra en una etapa de latencia e incluso presenta una fuerte defoliación como medio de defensa.
La clasificación botánica de la planta es como sigue:
Subdivisión : Angiosperma Clase: Dicotiledónea Orden: Parietales Familia: Bixaceas Género: Bixa Especie: Orellana
1.2.3 Rendimiento por planta
La semilla seca obtenida del fruto del achiote constituye uno de los principales productos de consumo en el mercado de las especias, colorantes y alimentación avícola. Los rendimientos de semilla seca que son obtenidos por hectárea, representan la base de los beneficios económicos que los agricultores pueden esperar y el nivel de impacto que sobre el precio de compra se tendrá en los mercados nacional e internacional.
hasta llegado el cuarto o quinto años, para los cuales se pueden esperar producciones de 4.5 a 5 kg de semilla seca por árbol en un año. Según el número de árboles/ha y otros factores que pueden afectar el rendimiento un productor puede obtener de 350 a 700 kg de semilla. {B - 1}
Otros rendimientos que han sido declarados son: India 600 kg/ha; Colombia 200 kg/ha; además, se han obtenido rendimientos individuales de 4.5 a 9 kg de semilla seca en árboles de cuatro años de clones seleccionados, lo cual puede considerarse un ideal de producción. {B - 16}
1.2.4 Enfermedades y plagas del achiote.
Entre las más importantes plagas y enfermedades que afectan a la planta están:
• Mildiú polvoriento.- Hongo que ataca principalmente las hojas, brotes jóvenes, flores y cápsulas. Se manifiesta por un polvo blancuzco que cubre las partes afectadas. En las hojas se genera una deformación en forma de cuchara y en ocasiones un enrrollamieno de las mismas. En ataques tempranos y severos puede producir la muerte de las plantas. Se combate mediante la aplicación de productos fungicidas a base de azufre.
• Mancha de la hoja.- Se presenta principalmente las hojas viejas de aquellos árboles que se encuentran creciendo bajo sombra. Esta enfermedad se caracteriza por producir manchas de color café rodeadas por un halo amarillento. En casos severos puede causar completa defoliación del árbol. Por métodos químicos se puede combatir mediante la aplicación de productos a base de cobre.
• Atta ( hormigas).- El daño que causan es el típico corte de media luna en las hojas. • Arañita roja.- Insecto que se alimenta succionando la savia de las hojas provocando así
una fuerte defoliación de estas.
• Lepidóptero.- Larva móvil aún no identificada que destruye las semillas en el interior de la cápsula provocando serios daños, actualmente, es la plaga que mayores daños causa al achiote.
Anteriormente se anotó que cuando los españoles llegaron al nuevo mundo, encontraron a los aborígenes embadurnados con achiote, para evitar la picadura de insectos ( mosquitos, zancudos, etc.), así como para su arreglo previo a sus celebraciones religiosas.
En los Estados Unidos y Europa, el achiote ha sido utilizado por mas de cien años en el coloreado de quesos y embutidos. Investigaciones por mas de 30 años han probado su seguridad para aplicación en alimentos y cosméticos, incrementándose su consumo ante una clara tendencia al no consumo de colorantes artificiales.
Un rubro en el cual el achiote no ha podido ser aprovechado es en el de la generación de colorantes para telas; dada su alta sensibilidad a la luz solar, cuando es aplicado sobre algún textil como el algodón, el color permanece muy poco tiempo tornándose café o negro al cabo de unos cuantos días.
1.3.1 Componentes del achiote.
El achiote está compuesto de los siguientes elementos:
1. Resina
2. Orelina ( materia colorante amarilla ) 3. Bixina ( Materia colorante roja ) 4. Aceite volátil
5. Aceite graso.
El siguiente cuadro, elaborado por el INCAP, muestra la composición y el valor energético de 100 gramos de achiote. { B - 14 }
Composición por 100 gramos de achiote.
NOMBRE Valor ener- gético
Hume dad
Proteí
Achiote fresco
54 84.4 0.0 0.3 0.5 7 10 0.8 45 0.00 0.05 0.3
No. de análisis
2 1 2 2 1 1 2 1 1 1 1
Seco 334 5.6 6.6 4.6 14.5 120 116 5.6 185 0.9 0.19 1.7 No. de
análisis
2 2 2 2 2 2 2 2 1 2 2
Tabla 1. Composición del achiote 1.3.2 Bixina.
La bixina fue identificada en 1825 como un pigmento carotenoide, soluble en grasas y aceites. Es el principal constituyente de la materia colorante del achiote representando mas del 80% del total de pigmentos. La bixina es encontrada en varias partes de la planta, pero su mayor concentración está en el mesocarpio carnoso (semilla).
El contenido de bixina en las semillas de achiote es de gran importancia para los importadores debido a que se toma como base en la fijación del precio. El porcentaje establecido es de 2.5 - 3.0%.
La bixina se puede convertir en un pigmento amarillo ( norbixina ) soluble en aceite por calentamiento con acético anhídro. Tiene una buena estabilidad a la oxidación, cierta estabilidad a la luz, buena estabilidad al calor pero ésta disminuye a altas temperaturas, cerca de los 125° C. { B -14 }
En la actualidad el campo en el cual puede ser aplicado el achiote es muy basto, pudiéndose categorizar en los siguientes grupos:
• Doméstico • Medicinal • Industrial.
1.3.3 Sector doméstico
El achiote es muy utilizado en nuestro país como condimento para la preparación de diversos platillos típicos; éste se logra al triturar la semilla seca la cual posteriormente es mezclada con harina, chiles y vinagre, formando una masilla que es laminada y cortada en pequeños bloques de 50 gr y que son la presentación de venta al público. Otros de los principales usos del achiote es para colorear productos lácteos y cárnicos como las mantequillas, quesos, margarinas, chorizos, jamones, etc.
En la alimentación de las aves de corral se ha encontrado que el residuo que queda después del proceso de preparación del achiote, es una buena fuente de vitamina A. Se tienen experiencias en el sentido de que agregando un 3% de harina de achiote, a la ración alimentaria de las gallinas ponedoras aumenta el contenido de carotina de los huevos y por lo tanto mejora el color de las yemas. En las raciones para pollitos puede reemplazar del 30% al 50 % del maíz.
PRODUCTO DESCRIPCIÓN DEL
PRODUCTO
APLICACIÓN
Polvo soluble en agua Extracto de achiote con carbonato de potasio e hidróxido de potasio.
Mezclas secas, sopas, bebidas, pasteles, cereales, postres, tabletas
Líquido soluble en agua Extracto de achiote en solución de potasio
Quesos, cereales, pasteles, bebidas, bocadillos, conos de helados, helados, embutidos.
Líquido soluble en aceite Extracto de achiote en aceite vegetal.
Margarinas, grasas y aceites,
mantequillas, mezcla de especias, pastas.
Suspensión soluble en aceite
Suspensión de extracto de achiote en aceite vegetal.
Quesos procesados, confituras, cobertura de dulces, aderezos, margarinas.
Color de la emulsión Achiote purificado, procesado y emulsificado
con propilen glicol, monoglicéridos e hidróxido de potasio.
Bebidas, yoghurt, helados, mantequillas, margarina, quesos, mantecas, dulces, confituras, bocadillos, aderezos para ensaladas, elaboración de coberturas.
Tabla 2. Productos y usos del achiote.
1.3.4 Sector industrial.
La materia tintoria del achiote es poco empleada en la industria textil; básicamente para modificar o avivar ciertos tintes. Pero por el contrario, ha tenido gran aplicación para dar color a los barnices, aceites y grasas animales. Lo anterior es debido a que los colores del achiote resisten mucho tiempo a la acción del jabón y los ácidos, pero cambian rápidamente al contacto con el aire.
En nuestro país las principales industrias consumidoras del achiote o la bixina se encuentran ubicadas básicamente en el sector alimenticio, esto es posible afirmarlo, pues se realizaron entrevistas telefónicas y personales con aproximadamente 30 empresas vinculadas con los colorantes, teniéndose como resultado los mostrados en la siguiente tabla:
EMPRESA LOCALIZACIÓN PRODUCTOS EN LOS QUE INCORPORAN EL ACHIOTE
1. EL YUCATECO MÉRIDA,
YUCATÁN Elaboración de condimento de achiote a partir de la semilla.
2. LA ANITA MERIDA,
YUCATÁN Elaboración de condimento de achiote a partir de la semilla.
3. ESCOSA DISTRITO
FEDERAL Elaboración de condimento de achiote a partir de la semilla.
4. LOL - TUN DISTRITO
5. LA EXTRA MÉRIDA,
YUCATÁN Elaboración de condimento de achiote a partir de la semilla.
6. CONDIMENTOS Y PRODUCTOS MARÍN
MÉRIDA,
YUCATÁN Elaboración de condimento de achiote y carnes procesadas y condimentadas.
7. INDUSTRIAL ALIMENTARIA DEL SURESTE
MÉRIDA,
YUCATÁN Producción de pasta de achiote
8. PRODUCTOS LA CHATA
CULIACÁN,
SINALOA Preparación de cochinita pibil enlatada
9. ANDERSON CLAYTON
DISTRITO
FEDERAL Elaboración de bixina y norbixina.
10. INDUSTRIAS ALIMENTARIAS
FABP
DISTRITO
FEDERAL Colorantes naturales para la industria láctea y de cárnicos
11. KOHASTAM DE MÉXICO
DISTRITO
FEDERAL Elaboración de colorantes naturales.
12. WARNER JENKINSON
DISTRITO
FEDERAL Elaboración de colorantes naturales
Tabla 3. Principales consumidores de achiote en México.
Es necesario destacar que en los últimos años se ha presentado un aumento constante en el aprovechamiento del achiote como colorante natural; esto debido a las disposiciones de la Secretaría de Salud, que incluyen la sustitución de los colores artificiales como el amarillo 40 y el rojo 14 para la elaboración de productos alimenticios de consumo humano, por los naturales como la bixina o el colorante de la paprica.
1.3.2.5 Sector medicinal.
Las ramas y hojas tiernas picadas y puestas a macerar en agua fría suministran un mucílago espeso y abundante de sabor análogo al de la goma arábiga y que tiene propiedades tan estimulantes como ella.
Aplicadas las hojas en la frente alivia los dolores de cabeza y de su cocción es usada frecuentemente para la curación de enfermedades de la garganta, como la angina; excelente hemostático en las heridas leves.
1.3.2.6 Mercado.
El achiote se comercializa principalmente en forma de semilla seca en el mercado internacional; en pasta o en polvo casi no se realiza, observándose que ésta es la presentación más popular en la entidad.
El mercado más importante es probablemente Rusia, que importa de 100 a 150 toneladas de semilla al año, principalmente de la India. Otros países que importan arriba de 100 toneladas anuales son Argentina, Israel, Japón, Portugal y Nueva Zelandia; es consumido también por Colombia, Cuba, España y Suiza. { B - 16 }
En México se tienen datos de exportación hacia los Estados Unidos y los países bajos durante los años de 1972 y 1973, no obstante en los últimos años este mercado ha sido satisfecho por Costa Rica y el Perú; inclusive, México importó de Guatemala, Perú y Costa Rica en el año de 1995 grandes cantidades de la semilla para satisfacer las necesidades de la industria de los condimentos del centro del país.
En México el principal productor de achiote es Yucatán, empresas como “La Anita”, “La Extra”; “Marín”, etc., consumen casi la totalidad de la producción de semilla.
competencia, nulifican nuevamente la posibilidad de una mas justa retribución al esfuerzo del campesino. En el siguiente capítulo se expondrán las técnicas actuales de obtención de semilla usadas por el campesino y diversas máquinas de trilla desarrolladas por algunas industrias para la obtención de semillas como el frijol, arroz, etc., que como podrá apreciarse no son susceptibles de aplicarse al achiote.
2.1 Generalidades de la cosecha de granos.
La cosecha de granos incluye la recolección de granos tales como semillas de oleaginosas, pastos, alfalfa, lino, trébol, girasol, trigo, cebada, avena, centeno, arroz, sorgo, maíz, arvejas, soya y frijol. Para éste efecto, se desarrollan las siguientes operaciones básicas:
• Separación de la parte aérea de las plantas con respecto a sus raíces, mediante una operación de corte.
• Secado y postmaduración del material cortado.
• Separación de las semillas de las espigas o vainas mediante una operación de trilla. • Limpieza y clasificación de las semillas.
La separación de la parte aérea de las plantas mediante el corte del cultivo deja un rastrojo en el campo. En el caso de la cosecha del maíz, se arrancan las mazorcas de los tallos, dejando los restos de las plantas en el campo.
Por otra parte, en el caso de la cosecha de cultivos como arveja, soya y frijol es, a menudo, necesario levantar las plantas para evitar el corte de las vainas que quedan cerca del suelo. También se pueden cortar las arvejas y frijoles con una cuchilla ligeramente por debajo de la superficie del suelo.
Luego del corte, puede ser inminente dejar que el material cortado se seque. El secado se requiere cuando: (1) El material contiene gran cantidad de hierbas verdes, (2) Cuando la maduración de las semillas no es uniforme y, (3) Cuando el ambiente es húmedo. El secado es particularmente necesario en el caso de la cosecha de granos en vainas y de semillas de pasto y de alfalfa.
