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Title: Diseño de una prensa electrohidráulica para extracción de manteca de cacao
Authors: Villegas Triviño, Cristopher Eliux
Vives Vargas, Deivid Javier
Martínez Lozano, Ernesto Rolando, Director
Keywords: Elementos finitos
Costeo por partidas
Alta presión
Acero inoxidable
Mantenibilidad
Issue Date: 2025
Publisher: ESPOL.FIMCP
Citation: Villegas Triviño C.E, Vives Vargas D.J. (2025) Diseño de una prensa electrohidráulica para extracción de manteca de cacao [Proyecto Integrador] Escuela Superior Politécnica del Litoral. Guayaquil, 125 páginas
Abstract: This work presents the design of a high-load electrohydraulic press to separate the fat phase from cocoa liquor through controlled compression, with a target capacity of 100 kg/h. The study defines operating parameters, selects the hydraulic–electric power subsystem, and verifies the mechanical integrity of the assembly. The methodology included 3D CAD modeling, pressing-force calculation using a design pressure of 35 MPa (350 bar), flow rate and power sizing, and structural verification through finite element analysis. AISI 304 stainless steel was used for all product-contact surfaces, while AISI 1018 steel was used for structural members; catalogs and supplier quotations were used for the itemized cost assessment. The press operates in 20 kg batches with a 12 min cycle, achieving a nominal pressing force of approximately 2.56 MN, a required flow rate on the order of 34 L/min, and the selection of a 25 kW electric motor. Structural simulation yielded global displacements on the order of 0.98 mm, with local stress concentrations associated with contact regions and geometric transitions. The consolidated cost estimate resulted in an “operational-ready” value of USD 6,200 for the locally built prototype with a mixed supply strategy (locally manufactured frame and process assembly, complemented by an imported hydraulic cylinder and commercial components), compared to USD 8,349.45 for importing an equivalent press “delivered and installed” in plant. The proposed solution is technically feasible, and the implementation criterion is based on balancing investment, sanitary control, supply risk, and maintainability. Keywords: Finite element analysis, Line-item costing, High-pressure hydraulics, Food-grade stainless steel, Maintainability.
Description: Se presenta el diseño de una prensa electrohidráulica de alta carga para separar la fase grasa del licor de cacao mediante compresión controlada, con capacidad objetivo de 100 kg/h. El trabajo define parámetros de operación, selecciona el subsistema hidráulico-eléctrico y verifica la integridad mecánica del conjunto. La metodología incluyó modelado CAD 3D, cálculo de fuerza a una presión de diseño de 35 MPa (350 bar), dimensionamiento de caudal y potencia, y verificación estructural mediante simulación por elementos finitos. Se empleó acero inoxidable AISI 304 en las superficies en contacto con el producto y acero AISI 1018 en elementos estructurales, y se utilizaron catálogos y proformas para el análisis económico por partidas. El diseño opera por lotes de 20 kg con un ciclo de 12 min, logrando una fuerza nominal de prensado de aproximadamente 2,56 MN, un caudal requerido del orden de 34 L/min y la selección de un motor de 25 kW. La simulación estructural arrojó desplazamientos globales del orden de 0,98 mm, con concentraciones locales asociadas a contactos y transiciones geométricas. El costeo consolidó un valor “puesto en operación” de USD 6.200 para la fabricación local del prototipo con abastecimiento mixto (estructura y conjunto de proceso fabricados localmente, complementados con cilindro y componentes comerciales), frente a USD 8.349,45 para la alternativa de importación de un equipo equivalente “puesto en planta”. Se concluye que la solución propuesta es técnicamente viable y que el criterio de implementación se sustenta en equilibrar inversión, control sanitario, riesgo de abastecimiento y mantenibilidad.
URI: http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/68963
metadata.dc.identifier.codigoproyectointegrador: INGE-3105
Appears in Collections:Tesis de Mecánica

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