proyecto final_cocina solar

8/16/2019 Proyecto Final_cocina Solar

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I NSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICAUnidad Profesional Adolfo López Mateos, Zacatenco

INGENIERÍA EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN

PROYECTO:

“Diseño coñceptual de uña cociña solar”

GENERACIÓN Y EVALUACIÓN DE PROYECTOS

EQUIPO:

PÉREZ BRAVO AGUSTÍNROSALES HERNÁNDEZ JOSÉ EDUARDORUIZ ESTUDILLO MARÍA FERNANDAZAVALA GÓMEZ DAVID

GRUPO:

7AM1

PROFESOR:

FIDEL ENCARNACIÓN MORALES

Fecha de Entrega:

Enero del 2016


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ÍNDICE

1. Introducción .................................................................................................................................. 1

2. Marco de desarrollo ...................................................................................................................... 1

3. Planteamiento del problema .......................................................................................................... 2

3.1. Definición del proyecto: Análisis de oportunidad ................................................................. 2

3.2. Objetivo ................................................................................................................................. 3

4. Marco teórico ................................................................................................................................ 4

4.1. Estufa solar ................................................................................................................................ 4

4.2. Antecedentes de las estufas solares ........................................................................................... 4

4.3. Tipo de estufas solares .............................................................................................................. 6

4.3.1. Estufas solares de acumulación .............................................................................................. 6

4.3.2. Estufa solar tipo caja .............................................................................................................. 7

4.3.3. Estufas solares tipo parabólicas .............................................................................................. 8

4.4. Geometría solar ......................................................................................................................... 8

4.5. Incidencia de energía en una estufa solar tipo parabólico ....................................................... 10

5. Estudio de mercado ..................................................................................................................... 11

5.1. Análisis de la oferta ................................................................................................................. 12

5.2. Análisis de la demanda ............................................................................................................ 13

5.3. Análisis de la comercialización ............................................................................................... 13

6. Estudio técnico ............................................................................................................................ 13

7. Estudio económico ...................................................................................................................... 15

7.1. Costos fijos .............................................................................................................................. 15

7.2. Costos variables ....................................................................................................................... 16

7.3. Costo de producción ................................................................................................................ 16

7.4 Evaluación económica ......................................................................................................... 17

8. Planeación y programación del proyecto .................................................................................... 19

8.1. Lista de actividades ............................................................................................................. 19

8.2. Matriz de secuencia ............................................................................................................. 20

9. Red de actividades por Método del Camino Crítico ...................................................................... 24

10. Diagrama de Gantt ....................................................................................................................... 25

11. Comprensión de la Red ........................................................................................................... 26

12. Análisis y administración del riesgo ....................................................................................... 28

13.

Limitaciones en la ejecución del proyecto .............................................................................. 29

13.1. Limitaciones de Tiempo ........................................................................................................ 29


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13.2 Limitaciones Económicas ...................................................................................................... 29

13.3 Limitaciones de Recursos. ...................................................................................................... 29

14. Red de actividades por Método del Camino Crítico luego de limitaciones ................................. 33

15. Diagrama de Gantt luego de limitaciones. ................................................................................... 34

16. Elasticidad del proyecto ............................................................................................................... 35

16.1 Retraso Previsto del Camino Crítico ...................................................................................... 37

17. Programación de Recursos ........................................................................................................... 38

18. Diseño del proyecto ................................................................................................................. 46

18.1 Ingeniería Conceptual ............................................................................................................ 46

18.2 Ingeniería Básica .................................................................................................................... 47

18.2.1. Arco Estructural ........................................................................................................ 47

18.2.2 Viga central ................................................................................................................ 48

18.2.3 Separadores ............................................................................................................... 4918.2.4 Superficies inferior y superior .................................................................................. 50

18.2.5 Papel Reflejante ........................................................................................................ 53

18.2.6 Parrilla ........................................................................................................................... 54

18.2.7 Pruebas de Temperatura y Barnizado ................................................................ 55

19. Referencias ................................................................................................................................... 56

ANEXO………………………………………………………………………………………….. 57


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Proyecto: Diseño conceptual de una cocina solar

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1.

Introducción

El aprovechamiento de la energía solar para la conservación de los alimentos, es una de las másantiguas aplicaciones. Primero el hombre utilizó al Sol como deshidratador de carnes y frutos paraevitar su descomposición. Con la aparición de la ciencia, el hombre empezó a experimentar con la

energía calorífica proveniente del Sol ya que al pasar los años la radiación solar ha aumentadoconsiderablemente.

En México, la investigación de la energía solar se inició en 1911 con el Dr. Ladislao Gorcziñsky, quieninspiró un segundo periodo de investigación entre 1923 y 1928 a cargo del Servicio Meteorológico Nacional.

Actualmente el uso generalizado de cocinas solares representa grandes beneficios ambientales en potencia ya que se ha estimado que la contaminación del aire en la Ciudad de México, por ejemplo, sereduciría en 40% si se usa la energía solar para la cocción de alimentos y calentamiento de agua en vezdel gas doméstico L.P y natural.

Hay además importantes beneficios económicos, ya que una vez recuperada la inversión, no cuestanada. Los usuarios se olvidarán de exponerse al humo y cenizas que se producirían al cocinar con leña principalmente, ya que estos producen enfermedades y contaminan el ambiente.

2.

Marco de desarrollo

En México cerca de 30 millones de personas consumen alimentos guisados con leña, a escala mundialmás de 2 mil millones de personas tiene que emplear leña para preparar su comida, y millones más

queman excremento seco de animales para el mismo fin. El resto de la población mundial quema algúntipo de combustible fósil o emplea parrillas eléctricas, con un alto costo ambiental.

El empleo de la leña por parte de los sectores menos favorecidos de la población mundial, particularmente en México, es debido principalmente a la carencia de un energético opcional y debido aesto, la inhalación de los gases que se desprenden del proceso de combustión de leña, son causa deenfermedades respiratorias, que además produce emisiones de bióxido de carbono perjudicial al medioambiente. El uso de fuentes alternas de energías como la energía solar para la cocción de alimentos, pueden contribuir a solucionar este tipo de problemáticas.

Dada a esta problemática nacional y a nivel mundial es necesario diseñar una cocina solar a partir de

materiales de fácil acceso, que a su vez sea económico y duradero, los cuales permitirán un diseño paraque en este caso que las comunidades de escasos recursos puedan tener acceso a una cocinacomunitaria sin usar combustible fósil cuyas dimensiones permitan satisfacer las necesidades decocción de alimentos de esta comunidad.

Se busca que con el empleo de este tipo de energía renovable y sana se pueda reducir el índice demortandad de la comunidad así como reducir la sobre explotación de los recursos forestales de laregión.


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3. Planteamiento del problema

3.1. Definición del proyecto: Análisis de oportunidadEl presente proyecto se enfoca en comunidades rurales particularmente de escasos recursos; las cuales,de acuerdo con el INEGI (2010), se encuentran principalmente en áreas forestales, en tierras agrícolas

en regeneración y en regiones áridas con cobertura arbustiva, es decir, cerca de 16.4 millones de personas habitantes de estas zonas, disponen de leña como único combustible para cocinar.Mayormente se obtiene de ramas y madera muerta que se recolecta del suelo de los bosques, perocuando hay escasez o cuando la leña es para venta también se cortan árboles vivos; en ese caso, laextracción puede darse de manera no renovable. En muchas regiones este recurso, aunque se utiliza principalmente en el ámbito del hogar, también está presente en panaderías, tortillerías y en la producción ladrillos y artesanía de barro.

El uso tradicional de la leña representa importantes riesgos a la salud de las familias; contaminación alinterior de los hogares; impactos al ambiente local y global; entre otros problemas. Los fogonesabiertos producen una gran cantidad de emisiones que provocan altos niveles de contaminación debido

a la combustión típicamente ineficiente y porque no tienen una chimenea que expulse los gases alexterior de la cocina.

Las mujeres pueden pasar hasta ocho horas en la cocina cerca del fogón y los niños menores de 5 añosrepresentan el grupo de mayor riesgo debido al tiempo que pasan con sus madres, ambos expuestos aaltas concentraciones de contaminantes y altos niveles de exposición al humo, por lo que sonsusceptibles a padecer enfermedades de las vías respiratorias superiores e inferiores que representan la principal causa de morbilidad y mortalidad en este grupo. El problema de salud es tan grave que elWorld Development Report (2005) lo clasificó como uno de los cuatro problemas más críticos de saluda nivel mundial y una de las principales causas de muerte en niños menores de cinco años en el mediorural.

Además, el uso del fogón tradicional de fuego abierto propicia riesgos de quemaduras y enfriamientos,y como la leña también suele cargarse en la espalda y se recorre a pie con ella varios kilómetros,ocasiona severos daños músculo-esqueléticos.

En muchos lugares el acceso a la leña es un problema de tipo económico debido a su costo o a la grancantidad de tiempo y esfuerzo requerido para conseguirla. Se ha encontrado que las familias destinanhasta el 15% o 20% de sus ingresos para su adquisición.

Por otra parte, y de acuerdo con Berrueta, et al. (2008), el uso de fogones tradicionales demanda unagran cantidad de leña, ya que el consumo promedio por persona oscila entre los dos y los tres

kilogramos por día (aproximadamente 5 toneladas por familia cada año).Las familias de menores ingresos invierten mayor cantidad de tiempo o dinero en la obtención de leña,y cuando la tienen que comprar, ésta es de menor calidad o de especies poco demandadas. Esta problemática se ve acentuada con la mayor explotación de los bosques, lo que ocasiona que sedesplacen cada vez más lejos en busca del combustible para conseguir la leña de su preferencia, o bienque recurran a materiales que anteriormente no hubiesen utilizado para la cocción de alimentos.


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En México ha existido una gran tendencia a la sustitución de los combustibles tradicionales como laleña por gas licuado de petróleo (gas LP). En las áreas rurales no se efectúa una sustitución total debido básicamente a razones culturales como: preferencias en el sabor, técnicas, dificultad para realizarciertas tareas, de seguridad, garantizar el abasto; o económicas como el alto costo de la tecnología, porlo que generalmente se realiza el “uso múltiple”, es decir, se emplean en forma simultánea la leña y elgas LP.

Gracias a todos estos factores principales, se estableció como solución tecnológica: el diseño de unacocina solar la cual como se mostrará posteriormente en este proyecto, será la opción más sostenible,segura y limpia de cocinar. De igual manera, la cocina solar permitirá ser más amigable con el medioambiente al reducir la dependencia de otros combustibles.

3.2. Objetivo

OBJETIVO GENERALDiseñar conceptualmente una cocina solar con materiales de fácil acceso y económico para poderconcentrar la radiación solar para la cocción de alimentos.

METAS ESPECÍFICASEstas se derivan de los requerimientos necesarios para hacer un diseño más específico y a la medida delos requerimientos del comedor comunitario.

1. Visitar la comunidad deseada. Lo cual implica contratar un intérprete de dicha comunidad yrentar un autobús durante todo el tiempo que se requiera.

2. Acordar con la comunidad y autoridades sobre la realización del proyecto. Primeramente preguntar a las autoridades los permisos necesarios para realizar el proyecto y posteriormenteorganizar una junta con la comunidad exponiéndoles el proyecto.

3. Ubicar área de trabajo, dimensiones, características y condiciones climatológicas del lugar. Esindispensable contratar un topógrafo para realizar el levantamiento de la zona; contratar uningeniero civil para analizar y medir la infraestructura donde se encuentra la zona específicadonde se instalará la cocina.

4. Realizar los cálculos para el diseño de la estructura, dimensiones y especificaciones de todos loselementos necesarios para poder lograr una buena cocción de alimentos. Es decir, realizar una base de datos y hoja de cálculo con la información obtenida del punto tres para poder realizarlos cálculos automáticamente con comandos previamente insertados.


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5. Diseñar y seleccionar el tipo de reflectores en base a los cálculos del punto cuatro para que asíse pueda posteriormente realizar un modelo matemático para la reflexión que necesita elsistema.

6. Determinar el presupuesto para la selección adecuada de los materiales y contratación de personal.

4. Marco teórico

4.1. Estufa solarLas cocinas o estufas solares son dispositivos térmico-solares que utilizan la energía radiactiva proveniente del sol para crear un ambiente térmico. La transformación de esta energía, trata de

lograr temperaturas lo suficientemente altas y sostenidas para llevar a cabo la cocción de

alimentos, pasteurización, preparación de conservas, secado de productos naturales, entre otros.

4.2. Antecedentes de las estufas solaresEn el año 1767, Horace de Saussure (1740 - 1799) realizó los primeros experimentos con hornossolares de tipo caja para la preparación de alimentos, como el que se muestra en la figura 4.1. Lamáxima temperatura lograda con este horno solar fue de 88 ºC, que posteriormente al incorporar unasuperficie negra dentro de la caja alcanzó los 110 ºC.

Figura 4.1. Estufa Tipo Caja. Concepto de Saussure

En 1860 Auguste Mouchot (1825 - 1912), ingeniero francés quien comenzó a explorar los

conocimientos generados anteriormente para la cocción de alimentos con energía solar. Con

base a sus investigaciones en 1866 diseñó una cocina portátil, para el ejército de Napoleón III,

que consistió en un recolector solar con forma de cilindro parabólico, como se observa en la

figura 4.2.


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Figura 4.2. Colector solar cilindro parabólico

Entre 1940 y 1970, María Telkes (1900 -1995) realizó grandes aportes en el diseño de

innovadores hornos solares que inspiraron a investigadores en todo el mundo. Un ejemplo se

puede observar en la figura 4.3, este horno denominado también Solar Cooker, que está

formado por una caja con una puerta trasera para introducir o sacar los alimentos y en la parte

superior de la caja tiene un reflector formado por espejos que atraen la energía solar y la

transmiten a los alimentos.

Figura 4.3. María Telkes Solar Cooker


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En 1960 un estudio de las Naciones Unidas llega a la siguiente conclusión: “las cocinas solares

son un instrumento idóneo y solamente es necesario un poco de voluntad y una cierta adaptación

de las costumbres para poder iniciar su utilización a gran escala”.

En 1987 se creó Solar Box Cookers International (SCI), que es una organización no

gubernamental ubicada en Sacramento, California, Estados Unidos de América. Estaorganización tiene como propósito apoyar a familias de escasos recursos económicos que habitan

en áreas con abundante luz solar para ofrecerles una forma de cocinar sin combustibles. SCI

organizo en 1992 la primera conferencia mundial sobre cocinas solares, este acontecimiento

reunió a investigadores de 18 países, convocando en 1994 a 16 países latinoamericanos en

Guatemala, con quienes formó la Red Latinoamericana de Cocinas y Hornos Solares

(RECOSOL).

4.3. Tipo de estufas solares

4.3.1. Estufas solares de acumulaciónSon dispositivos que no superan los 70 ºC, por lo que son utilizados en aplicaciones solares de bajatemperatura, un claro ejemplo de ellos es la producción de agua caliente. Ver figura 4.4.

Figura 4.4. Estufa solar tipo acumulación

Estas estufas principalmente se caracterizan por no poseer métodos de concentración, por lo quela relación entre la superficie del colector y la de absorción son prácticamente la misma.


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4.3.2. Estufa solar tipo caja

Existen diversas estufas solares de tipo caja, como los mostrados en las Figuras 4.5. y 4.6. lascuales realizan una conversión de la radiación solar en energía calórica. La parte superior es

transparente para permitir el paso de luz solar, poseen paneles reflectantes de papel aluminio o

espejo, que ayudan a capturar más calor. La base en el interior debe ser obscura para absorber

la mayor cantidad de radiación. Por otro lado, estas estufas solares de tipo caja, tienen la particularidad de ser de cocción lenta en comparación a la tradicional. Además presentan la

ventaja de mantener el aroma, humedad y nutrientes de los alimentos. En este tipo de

concentradores presentan los siguientes inconvenientes:

Figura 4.5. Estufa solar tipo caja modelo Steves

• Las cantidades de alimento que pueden ser cocinadas son relativamente pequeñas.

• El proceso de cocción de los alimentos puede resultar bastante largo, ya que existe la

dependencia de las condiciones climatológicas.

• Para reducir los tiempos de cocción se incluyen superficies reflectivas, las cuales ayudan

a incrementar la intensidad de energía radiactiva sobre la superficie receptora, de esta

forma se evita realizar constantes ajustes de la caja para obtener una adecuada

captación de la energía solar.

Figura 4.6. Estufa solar tipo caja modelo Sunstove


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4.3.3. Estufas solares tipo parabólicasEl principio de los concentradores con geometría parabólica es dirigir los rayos solares en un

punto mediante procedimientos ópticos, antes de su transformación en calor. Así, una

radiación solar que entra a un colector concentrador a través de una superficie determinada es

reflejada, refractada o absorbida por una superficie menor, para luego ser transformada en

energía térmica. La ventaja de este tipo de concentradores es la reducción de la pérdida térmicaen el receptor, pues al ser éste de menor superficie habrá menos área para la radiación de calor

y por lo tanto el líquido que circula por el receptor puede calentarse a mayores temperaturas

con un rendimiento razonable y a un bajo costo. Tal como se observa en la figura 4.7.

En la práctica, los rayos solares no se concentran mediante lentes, sino mediante espejos y

geometrías parabólicas, de los cuales se hablará más a detalle en los capítulos siguientes.

Figura 4.7. Estación solar tipo parabólica

4.4. Geometría solar

Un factor indispensable para el correcto funcionamiento de una estufa es la radiación solar, la

cual llega a la tierra en forma directa sobre la superficie terrestre, y de forma difusa, la cual se pierde durante el trayecto. Las dos formas de radiación pueden reflejarse en cualquier

superficie que toquen y dependerá de ésta el porcentaje de radiación que incida sobre lamisma, a esto se le conoce como albedo. Lo anterior se puede observar en la figura 4.8.


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Figura 4.8. Radiación Solar

La atmósfera terrestre recibe una potencia de 173 x1012 KW, es decir 15x1017 KWh de energía

al año. De dicha cantidad aproximadamente el 53 % es reflejada y absorbida por el nitrógeno,

oxígeno, ozono, dióxido de carbono, vapor de agua, polvo y nubes. Finalmente a la superficie de

la tierra llegan en promedio al año 3x1013 KWh. La energía que proviene del sol se le llama

radiación solar y la magnitud que lo mide hasta alcanzar la superficie de la tierra es la irradiación.

La ecuación 4.1. desarrollada por Duffie y Beckman definen los ángulos para describir la posición del sol en el cielo, presentando las relaciones que existen entre estos ángulos. Así, las

ecuaciones relacionan el ángulo de incidencia de la radiación directa θ en una superficie con

otros ángulos:

De donde:

(4.1.)

La declinación δ puede ser determinada por la ecuación 4.2, conocida como ecuación de

(4.2.) 23.45 284 365


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4.5. Incidencia de energía en una estufa solar tipo parabólico

El trazado de este proceso gráfico, se utiliza para seguir la trayectoria de un gran número de rayosincidentes en el sistema óptico de concentración, determinando su distribución en la superficieque los intercepta. Para una estufa solar, el trazado de rayos inicia con el ensamble de radiaciónincidente en la apertura y distribución e intensidad de aquellos rayos en el receptor, esto se realiza

mediante vectores. Para una superficie reflejante, se calcula la dirección y sentido, así como el puntode intersección de un rayo incidente con la superficie reflejante. La normal a la superficie basada en laforma de la superficie reflejante y en la ley de reflexión, donde este ángulo es igual al de incidencia,estableciendo la dirección de los rayos reflejados. Dado el tamaño finito del Sol y el ángulo quesustenta visto desde la tierra, es necesario considerar que los rayos solares se encuentran en un conode 16 min de arco; es decir, que en lugar de tener sólo puntos que describen una línea focal se tieneuna región espacial donde llegan los rayos solares una vez concentrados.

En la figura 4.9 se observa cómo se comportan los rayos al incidir sobre la superficie de lacarcasa, esta energía se concentra en un solo punto denominado foco, creando una dispersión del

as de luz de 16 min de arco, esta dispersión de los rayos genera una área de concentración elíptica

tal como se puede observar en la figura 4.10.

Figura 4.9. Incidencia solar en estufa solar tipo parabólica

Figura 4.10. Concentración elíptica de los rayos solares


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5. Estudio de mercado

Utilizar energía solar es una alternativa para cocinar alimentos de una forma no contaminante. El prototipo se hará utilizando una estufa de tipo parabólico, la cual captara los rayos del sol y losconcentrara en un punto específico, llamado foco.

El mercado objetivo para el sistema planteado es cada familia que utiliza la leña como fuente

energética para cocinar, ya que con la implementación de este tipo de sistema se pretende sustituir eluso de leña. Este sistema cumple con la misma función que la leña, con la diferencia que mejora lascondiciones de salud de quienes la usan y se conserva el medio ambiente.

En la tabla 5.1 se puede hacer una comparativa de los principales fabricantes de cocinas solares y el precio de venta actualizados hasta el 2015. También se puede observar las características deconstrucción de sus diferentes modelos puestos en venta.

Tabla 5.1 “Principales fabricantes de cocinas solares en México

Fabricantes Características Precio

“COCINE CONEL SOL”

Florecita: Construida en 6 pétalos de fibra de vidrio conreflejante de 90% dereflectividad. La temperaturaen la zona de la parrillaalcanza los 460 grados

centígrados.

$2,600.00

La bestia: Está construida en6 secciones o gajos de fibrade vidrio y recubiertainteriormente con reflejantede vinil de 90 % dereflectividad.

$2,750.00

La pequeña: De solo unmetro de diámetro estáconstruida totalmente dealuminio rechazado, es muyrobusta y con gran poder deconcentrar calos en el puntofocal donde se ubica la parrilla.

$2,500.00


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“ENERGÍA LIBRE”

Cocina Solar CSELI44:Tiene un diámetro de 1.1metros. Alcanzatemperaturas mayores a los200°C ideales para guisar yhornear.

$ 2,400.00 + Flete

Cocina Solar CSELI56:Más potencia y rapidez.Tiene un diámetro de 1.4metros. Alcanza más de400°C de temperatura,ideales para cocinar igual quela cocina CSELI44" yademás freír, asar carnes eincluso hacer tortillas.

$ 3,800.00 + Flete

Prototipo propuesto

Cocina solar: Tiene undiámetro de 1.1 metros. Latemperatura en la zona de la parrilla alcanza los 460grados centígrados.

$ 2,800

Como se observa en la tabla 5.1, el prototipo propuesto tiene un menor costo al que ofrecen los demás proveedores. Haciéndolo la mejor opción en el mercado debido a que ofrece las mismas condiciones

de funcionamiento, a un menor costo y con un tamaño menor.

5.1. Análisis de la ofertaEn México hay empresas que fabrican cocinas solares y otras se dedican a la comercialización deestufas solares. En dichas compañías comercializadoras varían las marcas y precios de los productosque distribuyen.

Un diseño como el propuesto en este proyecto puede hacerse con elementos de buena calidad y de fácilacceso, haciendo que se produzca a un menor costo al que estas empresas ofrecen. Esto con la finalidad

de que sea más accesible y con esto se lograría que cada persona cuente con una estufa solar para queexplote su potencial principalmente en los meses de verano ya que es cuando más radiación se tendrá.


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5.2. Análisis de la demanda

De acuerdo con el INEGI (2008) en México, aproximadamente el 60% de la población utiliza leña paracocinar. Se presentan datos estimados del consume anual per cápita de leña en cada vivienda.Dichos datos se muestran en la siguiente tabla 5.2.

Tabla 5.2 “Consumo de leña metros cúbicos/persona/año”

Estado Zona ruralChiapas 2,2Guerrero 2,7Oaxaca 3,1

Zacatecas 2,6 Durango 3,9

5.3. Análisis de la comercialización

Para la comercialización del prototipo se explotará el uso del internet, ya sean páginas web y/o redessociales, para dar a conocer el producto a una gran cantidad de usuarios.

Se propone de igual manera el sistema “outsourcing” por medio del programa federal “Prospera” yaque dicho programa tiene como finalidad articular y coordinar la oferta institucional de programas yacciones de política social, incluyendo aquellas relacionadas con el fomento productivo, generación deingresos, bienestar económico, inclusión financiera y laboral, educación, alimentación y salud, dirigidaa la población que se encuentre en situación de pobreza, bajo esquemas de corresponsabilidad que les permitan a las familias mejorar sus condiciones de vida y aseguren el disfrute de sus derechos socialesy el acceso al desarrollo social con igualdad de oportunidades. De esta manera al vender nuestra cocina

a dicho programa federal tendríamos más cobertura de mercado, se mantendría la preferencia acomunidades de escasos recursos y se ahorraría la contratación de personal de ventas.

6. Estudio técnico

La energía solar es parte de los métodos alternativos. Estos métodos son a la vez conocidos como

energía verde o energía limpia. Este tipo de energía ha adquirido gran importancia por el cambioclimático y los múltiples fenómenos naturales que han tenido consecuencias desastrosas alrededor delmundo.

México tiene la capacidad para optimizar el recurso generado por la energía solar, debido a que laradiación solar anual que tiene México se encuentra en un rango promedio anual de 4 a 6.5 kWh por


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cada metro cuadrado al día, medido en forma horizontal. En el mapa de la figura 6.1 se muestra lacapacidad de generación que tiene México.

Figura 6.1. Mapa de radiación anual horizontal

Esta medida de radiación utilizando la aplicación SWERA (Solar and Wind Energy ResourceAssessment) desarrollada por la UNEP (United Nations Enviroment Programme) muestra lacapacidad que tiene Centro América en la producción de energía solar. Basados en esa información enel país se han realizado donaciones de estufas solares por organizaciones internacionales en algunascomunidades del área rural.

La estufa solar es de fácil utilización e instalación, por lo que cualquier persona podrá hacer uso de ellasin ningún problema. El sistema consta de componentes libres de mantenimiento y larga duración.Estos componentes son utilizados para evitar inconvenientes a los usuarios ocasionados pordesperfectos de alguna de las piezas, lo que ocasionaría gastos innecesarios.

El montaje del sistema de la estufa es simple, porque la mayoría de los componentes son prefabricados y únicamente deben realizarse tareas de ensamblaje. Éstas podrán llevar a cabo encualquier ubicación cercana a dónde se pueda dar la distribución del producto final. El productoincluirá una guía de uso en dónde estará de forma explícita y gráfica los componentes de la estufa ycómo funcionan. También incluirá recomendaciones acerca de la forma correcta de cocinar alimentos

que comúnmente se consumen en el área, por ejemplo: maíz, frijol, arroz, entre otros.


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7. Estudio económico

7.1. Costos fijosEn la tabla 7.1 se muestran los costos estimados de cada elemento del sistema propuesto. Dichoscostos son el equivalente al precio de venta de cada producto.

Tabla 7.1 “Costos fijos”

Cantidad Equipo Etiqueta Precio Unitario Total

1 Cortadora CNC Pieza $ 17,800 $ 17,800

Concepto deRenta y Servicios

PA $ 3,802.68 $ 3,802.68

5 MDF de 6 mm Hoja $ 198.00 $ 990

39 Cartón Corrugado Hoja $ 19.00 $ 741

1Lamina de

metal Zintra Hoja $ 126.00 $ 126.00

1Termopar

tipo JPieza $ 80.00 $ 80.00

1Tubo de

PVCPieza $ 125.00 $ 125.00

0.35 Pegamento Litros $ 200 $ 70

1Papel Kraftreflejante

Rollo $ 450 $ 450

1 Barniz Lata $ 500 $ 500

Total $ 24,684.68


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7.2. Costos variablesEntre los costos variables se encuentra la mano de obra, como se muestra en la tabla 7.2.

Tabla 7.2 “Costos estimados de mano de obra”

Concepto Salario x día Días laborados Total

Ingeniero $ 750.00 5 $ 3,750Técnico calificado 1 $ 102.58 26 $ 2,667.08

Técnico calificado 2 $ 102.58 15 $ 1,538.7

Técnico no calificado $ 73.04 12 $ 876.48

Total $ 8,832.26

Los costos de la tabla son valores promedio estimados para el desarrollo de dicho proyecto. Sonvariables porque pueden aumentar o disminuir según la cantidad de demanda del prototipo. Para

efectos de realizar el estudio financiero se tomó en cuenta familias en estado de pobreza y pobrezaextrema quienes utilizarán el prototipo propuesto.

7.3. Costo de producciónEl costo total de cada estufa solar se obtiene sumando los costos fijos más los costos variables. Eldetalle del costo total estimado del sistema planteado se muestra en la tabla 7.3.

Tabla 7.3 “Costo de producción por prototipo”

Total de Costos Fijos Total de Costos Variables Precio Final

$ 2,057.056 $ 736.021 $ 2793.077


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Periodo

Concepto

7.4 Evaluación económica

Tabla 7.4 “Flujo de efectivo”

Periodo 0 Periodo 1 Periodo 2 Periodo 3 Periodo 4 Periodo 5

(+) Ventas $ 0.00 $ 38,280 $ 46, 318.8 $ 61,650.322 $ 90,262.236 $ 145,368.23

(-) Valorde Rescate

$ 0.00 $ 17,800

(=)IngresosTotales

$ 0.00 $ 38,280 $ 46,318.8 $ 61, 650.322 $ 90,262.236 $ 163,168.23

CostosFijos

$ 0.00 $ 17,602.266 $ 21,298.741 $ 28,348.624 $ 41,505.220 $ 66,844.571

CostosVariables

$ 0.00 $ 2,972.728 $ 3,597.000 $ 4,787.607 $ 7,009.535 $ 11,288.926

(=) CostosTotales

$ 0.00 $ 20,574.994 $ 24,895.741 $ 33,136.231 $ 48,514.755 $ 78,133.497

Activo Fijo - $ 21,602.68 $ 0.00 $ 0.00 $ 0.00 $ 0.00 $ 0.00

ActivoDiferido

- $ 410.32 $ 0.00 $ 0.00 $ 0.00 $ 0.00 $ 0.00

Capital deTrabajo

- $ 11,789.06 $ 0.00 $ 0.00 $ 0.00 $ 0.00 $ 0.00

(=) SaldoFinal

- $ 33,802.06 $ 17,705.00 $ 21, 423.059 $28,514.091 $ 41,720.481 $ 85,034.733


21/60


18

Tabla 7.5 “Análisis de Rentabilidad”

Tasa de descuento: 10%

Año Ingresos CostosFlujo deEfectivo

Tasa

IngresosActualizados

EgresosActualizados

0 $ 0.00- $

33,802.06- $

33,802.061.000 $ 0.00 - $ 33,802.06

1 $ 38,280 $ 20,574.994 $ 17,705.006 0.909 $ 34,800 $ 18,700.903

2 $ 46,318.8 $ 24,895.741 $ 21,423.059 0.826 $ 38,280 $ 20,574.992

3 $ 61, 650.322 $ 33,136.231 $ 28,514.091 0.751 $ 46,318.799 $ 24,895.740

4 $ 90,262.236 $ 48,514.755 $ 41,747.481 0.683 $ 61,650.321 $ 33,136.230

5 $ 163,168.23 $ 78,133.497 $ 85,034.733 0.621 $ 101,314.63 $ 48,514.754

Total $ 399, 679.58 $ 171,453.15 $ 160,622.31 $ 282,363.75 $ 112,020.55

VAN $ 170,343.191

TIR 35.2%

B/C 2.52


22/60


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8. Planeación y programación del proyecto

La realización del proyecto está dividido en tres departamentos: diseño y costos, manufacturación de piezas, y departamento de ensamblaje. En la tabla 8.1 se muestra una matriz de actividades que debencumplirse en tiempo y forma, para el cumplimiento del objetivo.

8.1. Lista de actividadesA. Departamento de diseño y costos

1.- Diseño de planos y bocetos en SolidWorks del proyecto

2.- Cálculo de peso de materiales para la cocina solar por medio de SolidWorks

3.- Cálculo de costos y presupuestos

4.- Aprobación del proyecto

5.- Elaboración conceptual de la propaganda

B. Departamento de manufacturación de piezas

6.- Abastecimiento del material y equipo para el proyecto

7.- Corte de las 16 secciones para estructura

8.- Cortes de los separadores (15 piezas) y de bases (dos piezas)

9.- Corte de los recubrimientos de la base (23 piezas)

10.- Corte de las 16 secciones para superficie y la viga (una pieza)

11.- Corte de 16 secciones de papel Kraff

12.- Corte del aro (una pieza) y de la base de la parrilla (una pieza).

C. Departamento de ensamblaje

13.- Armado de la estructura (separadores, recubrimiento y superficie) de la cocina solar

14.- Ensamble de bases, viga y secciones de aluminio a la estructura

15.- Armado de la parrilla

16.- Ensamble de la parrilla con estructura y barrenos para transportar manualmente la cocina.17.- Pruebas de temperatura

18.- Barnizado


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20

8.2. Matriz de secuenciaPara realizar la matriz de secuencias (tabla 8.2), que servirá para realizar el diagrama de red de caminocrítico, se realizó la matriz de antecedentes, la cual se observa en la tabla 8.1.

Tabla 8.1 “Matriz de Antecedentes”

Actividad Antecedente Anotación1 0

2 1

3 2

4 3

5 4

6 4

7 68 6

9 6

10 6

11 7

12 8

13 7,8,9

14 8, 10, 11, 13

15 12

16 14, 15

17 16

18 17 Final


24/60


21

Tabla 8.2 “Matriz de Secuencias”

Actividad Secuencias Anotación0 1

1 2

2 3

3 4

4 5, 6

5 _

6 7, 8, 9, 10

7 11, 13

8 12, 13, 149 13

10 14

11 14

12 15

13 14

14 16

15 16

16 17

17 18

18 - Final


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8.3 Matriz de tiempos y Matriz de Información

Finalmente para elaborar el diagrama de red del camino crítico, se realizaron las siguientes matrices:matriz de tiempos (tabla 8.3) y matriz de información (tabla 8.4).

Tabla 8.3 “Matriz de tiempos”

Actividad O M P 1 2 3 4 3

2 1 1 1 1

3 1 1 1 1

4 0 0 0 0

5 3 4 6 5

6 3 4 6 5

7 3 4 5 4

8 3 4 5 4

9 4 5 6 5

10 3 4 5 4

11 3 4 5 4

12 3 4 5 4

13 3 4 5 4

14 2 3 4 3

15 2 3 4 3

16 2 3 4 3

17 2 3 4 3

18 2 3 4 3


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23

Tabla 8.4 “Matriz de información”

Actividad Secuencias t

0 1 -

1 2 3

2 3 1

3 4 1

4 5, 6 0

5 _ 5

6 7, 8, 9, 10 5

7 11, 13 4

8 12, 13, 14 4

9 13 5

10 14 4

11 14 4

12 15 4

13 14 4

14 16 3

15 16 3

16 17 3

17 18 3

18 - 3


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Proyecto: Diseño conceptual de una cocina sol

2

9. Red de actividades por Método del Camino Crítico

La red de actividades se muestra en la figura 9.1

Figura 9.1. Red del camino critico

De la figura 9.1 se obtiene la siguiente información:

a) El camino crítico está conformado por las actividades 1, 2, 3, 4, 6, 9, 13, 14, 16, 17, 18

b) La duración del proyecto está dado por la suma de tiempos que conllevan cada actividad, es decir:

3 5 5 4 3 3 3 3 3


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2

c) Las holguras del proyecto:

La actividad 5 tiene una holgura de 21 díasLa actividad 10 tiene una holgura de 5 díasLa actividad 11 tiene una holgura de 1 día.La actividad 15 tiene una holgura de 1 día

d) El costo del proyecto: El costo total del proyecto será abordado más adelante, ya que este análisis es realizado considerando que no halimitaciones en el proyecto.

10. Diagrama de Gantt

Finalmente apartir de la matriz de antecedentes se realiza el diagrama de Gantt, ver figura 10.1

Figura 10.1 Diagrama de Gantt


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26

11. Comprensión de la Red

En este apartado se obtendrán los costos normales del proyecto en un tiempo normal, y el costodel mismo, considerando un tiempo optimo, dicha información se observa en la tabla 11.1 y 11.2.

Tabla 11.1 “Matriz de Costos”

Actividad $N Normal $L Limite

A. Departamento de diseño y costos

1.- Diseño de planos y bocetos en SolidWorks del proyecto 1922,52 $3311,262.- Calculo de peso de materiales para la cocina solar por mediode SolidWorks

$961.26 $961.26

3.- Calculo de costos y presupuestos $961.26 $961.264.- Aprobación del proyecto - -5.- Elaboración conceptual de la propaganda $221,58 $221,58

B. Departamento de Manufacturación de piezas

6.- Abastecimiento del material y equipo para el proyecto $18713,74 $18889,367.- Corte de las 16 secciones para estructura $961,26 $1152,168.- Cortes de los separadores (15 piezas) y de bases (dos piezas) $961,26 $1234,29.- Corte de los recubrimientos de la base (23 piezas) $961,26 $1234,210.- Corte de las 16 secciones para superficie y la viga (una pieza) $932,42 $113511.- Corte de 16 secciones de papel Kraff $1071,58 $1374,1612.- Corte del aro (una pieza), base de la parrilla (una pieza). $747,58 $950,16

C. Departamento de ensamblaje

13.- Armado de la estructura (separadores, recubrimiento ysuperficie) de la cocina solar $261,26 $431,5814.- Ensamble de bases, viga y secciones de aluminio a laestructura $261,26 $431,58

15.- Armado de la parrilla $519 $721,5816.- Ensamble de la parrilla con estructura, y barrenos paratransportar manualmente la cocina. $519 $721,58

17.- Pruebas de temperatura $199 $250

18.- Barnizado $250 $350Total $29325,24 $33230,92


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27

Tabla 11.2 “Matriz de Pendientes”

Actividad T O $N $L M 1 3 2 1922,52 $3311,26 $1388.74

2 1 1 $961.26 $961.26 0

3 1 1 $961.26 $961.26 0

4 0 0 - - -

5 5 3 $221,58 $221,58 0

6 5 3 $18713,74 $18889,36 $87.81

7 4 3 $961,26 $1152,16 $190,9

8 4 3 $961,26 $1234,2 $272,94

9 5 4 $961,26 $1234,2 $272,94

10 4 3 $932,42 $1135 $202,58

11 4 3 $1071,58 $1374,16 $302,58

12 4 3 $747,58 $950,16 $202,58

13 4 3 $261,26 $431,58 $170,32

14 3 2 $261,26 $431,58 $170,32

15 3 2 $519 $721,58 $202,58

16 3 2 $519 $721,58 $202,58

17 3 2 $199 $250 $51

18 3 2 $250 $350 $100


31/60


28

12. Análisis y administración del riesgo

Como se redactó anteriormente el proyecto acerca del diseño de cocinas solares, resultó ser viabley rentable, sin embargo no está exento a volverse una mala inversión debido a diversos riesgos, por lo cual en este apartado se hablarán de dichos factores que intervienen en la rentabilidad del proyecto (tabla 12.1), denotando cual es el de riego y su probabilidad en cada uno de ellos, endiferentes campos (tabla 12.2):

a) Riesgo tecnológico

b) Riesgo de mercado

c) Riego financiero

Tabla 12.1 “Listado de riesgos en el proyecto”

Evaluación del riesgo

NoTipo deriesgo

Riesgo Efecto Impacto Probabilidad Calificación Nivel

1 Gestión

Dificultad dereclutar

equipo detrabajo decalidad.

El no contar conun buen equipo detrabajo, habría unretraso de tiempoen el ensamblaje

de cocinassolares.

3 1 6 Bajo

3 Mercado

Escasez demateriales

demanufacturación (madera

y papelKraff).

La escasez demateriales

ocasionaría buscara otro proveedor,

considerando queel costo deadquisición demateriales seria

más alto, yademás puede

presentarse unretraso de tiempoconsiderable en el

proyecto.

2 1 2 bajo

5 Ambientales

Temporadascon clima

nublado olluvioso.

Baje la demanda

de las cocinassolares. 3 3 9 Alto

6 Tecnológico

El corte laserno de abasto

para el pedido

No se puedacumplir en tiempo

la demanda decocinas solares.

3 2 6 Medio


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29

Tabla 12.2 “ Niveles de Riesgo”

Si bien, el riesgo nunca desaparecerá, el conocer este permitirá disminuirlo y tomar las medidasrequeridas para ejercer una acción de respuesta, actuando de inmediato, para que este seasolventado antes de causar conflictos, es decir, administrar el riesgo.

13. Limitaciones en la ejecución del proyecto

13.1. Limitaciones de TiempoYa que el producto depende directamente de las condiciones climatológicas en que será usado, seha encontrado que para obtener la mayor cantidad de ventas posibles y así obtener un buenrendimiento de las ventas, el producto debe estar disponible para la venta al público antes delinicio de la Temporada de Huracanes del 2016, ya que con esta temporada se incrementan laslluvias y los días nublados, volviendo ineficiente la cocina solar.

13.2 Limitaciones EconómicasExiste la posibilidad de que la máquina cortadora no de abasto suficiente para la producción delas piezas necesarias, esto ocasionaría que se atrasen actividades, aumentando los costos del proyecto hasta el punto donde no haya los ingresos necesarios para cubrir los gastos del proyecto.

13.3 Limitaciones de Recursos.

En este caso podemos encontrar como limitante el hecho de que en la máquina cortadora sólo se puede ingresar una hoja a la vez, mientras que hay dos actividades que se realizan al mismotiempo y necesitan el uso de la cortadora. Ya que las dos ocupan el mismo recurso es necesariorealizar primero una y después otra.

Nivel de severidadCalificación Valor Riesgo

9 3 Alto6 3 Alto4 2 Medio

3 2 Medio2 1 Bajo1 1 Bajo


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Por los cambios realizados por las limitaciones descritas anteriormente, la matriz de antecedentesqueda de la siguiente manera mostrándose en la tabla 13.1, posteriormente la matriz de secuencialuego de las limitaciones mencionadas en la tabla 13.2 y finalmente la matriz de informaciónmodificada en la tabla 13.3

Tabla 13.1 “Matriz de antecedentes luego de limitaciones”

ACTIVIDAD ANTECEDENTE1

2 1

3 2

4 3

5 4

6 4

7 6

8 7

9 6

10 6

11 7

12 813 7,9,10,11

14 8,12,13

15 14

16 15

17 16

18 17


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31

Tabla 13.2 “Matriz de secuencia luego delimitaciones”

ACTIVIDAD SECUENCIA1 2

2 3

3 4

4 5, 6

5 -

6 7, 9, 10

7 8, 11, 13

8 12, 149 13

10 13

11 13

12 14

13 14

14 15

15 16

16 17

17 18

18 -

Tabla 13.3 “Matriz de información”

ACTIVIDAD SECUENCIA TIEMPO1 2 3

2 3 1

3 4 1

4 5, 6 0

5 - 4

6 7, 9, 10 4

7 8, 11, 13 4

8 12, 14 49 13 5

10 13 4

11 13 4

12 14 4

13 14 4

14 15 3

15 16 3

16 17 3

17 18 3

18 - 3


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32

Tabla 13.4 “Matriz de Tiempos y Costos luego de limitaciones”

Actividad TiempoOptimo

TiempoEstandar

CostoLímite

CostoNormal

Pendiente

1 2 3 $3,223.68 $2,473.68 $750.002 1 1 $961.26 $973.68 $0.00

3 1 1 $961.26 $973.68 $0.004 0 0 $0.00 $0.00 $0.00

5 3 4 $736.58 $634.00 $102.586 3 4 $18,901.78 $18,726.16 $175.62

7 3 4 $1,164.58 $1,062.00 $102.588 3 4 $2,324.58 $1,262.00 $1,062.589 4 5 $1,246.62 $1,173.58 $73.04

10 3 4 $1,047.42 $944.84 $102.5811 3 4 $1,186.58 $1,084.00 $102.58

12 3 4 $862.58 $760.00 $102.5813 3 4 $608.88 $535.84 $73.04

14 2 3 $684.00 $581.42 $102.5815 2 3 $634.00 $531.42 $102.58

16 2 3 $634.00 $531.42 $102.5817 2 3 $714.00 $611.42 $102.5818 2 3 $1,015.96 $942.92 $73.04

36

SALARIO: SALARIO DIARIO DEL TRABAJADOR(ES) QUE LECORRESPONDE ESA ACTIVIDAD

Ingeniero: $750/dTécnico Calificado: $102.58/d

Técnico No Calificado: $73.04/d


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3

14. Red de actividades por Método del Camino Crítico luego de limitaciones

La red de actividades se muestra en la figura 14.1

Figura 14.1. Red del camino critico luego de limitaciones


37/60


3

15. Diagrama de Gantt luego de limitaciones.

Finalmente a partir del analisis de limitaciones del proyecto el diagrama de gant se muestra en la figura 15.1.

Figura 15.1 Diagrama de Gantt


38/60


3

16. Elasticidad del proyecto

Tabla 16.1 “Matriz de Elasticidad

No. Secuencia Tiempos Costos Pendiente Lecturas Holgura Total HL HI D Compr σ Ʃσ

o m P t CN CL M IPi TRi IPj TRj días % Clase %

1 2 2 3 4 3 $2,473.68 $3,223.68 $750.00 1 1 4 4 0 0.00 c 0 0 1 0.33 0.33 0.33

2 3 1 2 1 1 $973.68 $961.26 $0.00 4 4 5 5 0 0.00 c 0 0 0 0.00 0.00 0.333 4 1 2 1 1 $973.68 $961.26 $0.00 5 5 6 6 0 0.00 c 0 0 0 0.00 0.00 0.33

4 5, 6 0 0 0 0 $0.00 $0.00 $0.00 6 6 6 6 0 0.00 c 0 0 0 0.00 0.00 0.33

5 - 3 4 6 4 $634.00 $736.58 $102.58 6 6 34 37 27 6.75 3 24 24 1 0.25 0.50 0.83

6 7, 9, 10 3 4 6 4 $18,726.16 $18,901.78 $175.62 6 6 10 10 0 0.00 c 0 0 1 0.25 0.50 1.33

7 8, 11, 13 3 4 5 4 $1,062.00 $1,164.58 $102.58 10 10 14 14 0 0.00 c 0 0 1 0.25 0.33 1.67

8 12, 14 3 4 5 4 $1,262.00 $2,324.58 $1,062.58 14 14 18 18 0 0.00 c 0 0 1 0.25 0.33 2.00

9 13 4 5 6 5 $1,173.58 $1,246.62 $73.04 10 10 15 18 3 0.60 1 0 0 1 0.20 0.33 2.33

10 13 3 4 5 4 $944.84 $1,047.42 $102.58 10 10 14 18 4 1.00 2 0 0 1 0.25 0.33 2.67

11 13 3 4 5 4 $1,084.00 $1,186.58 $102.58 14 14 18 18 0 0.00 c 0 0 1 0.25 0.33 3.00

12 14 3 4 5 4 $760.00 $862.58 $102.58 18 18 22 22 0 0.00 c 0 0 1 0.25 0.33 3.33

13 14 3 4 5 4 $535.84 $608.88 $73.04 18 18 22 22 0 0.00 c 0 0 1 0.25 0.33 3.67

14 15 2 3 4 3 $581.42 $684.00 $102.58 22 22 25 25 0 0.00 c 0 0 1 0.33 0.33 4.00

15 16 2 3 4 3 $531.42 $634.00 $102.58 25 25 28 28 0 0.00 c 0 0 1 0.33 0.33 4.3316 17 2 3 4 3 $531.42 $634.00 $102.58 28 28 31 31 0 0.00 c 0 0 1 0.33 0.33 4.67

17 18 2 3 4 3 $611.42 $714.00 $102.58 31 31 34 34 0 0.00 c 0 0 1 0.33 0.33 5.00

18 - 2 3 4 3 $942.92 $1,015.96 $73.04 34 34 37 37 0 0.00 c 0 0 1 0.33 0.33 5.33

42 57 $33,802.06 $36,907.76 5.33


39/60


3

Donde:

IP: Fecha de inicio temprano TR: Fecha de terminación tardío HL: Holgura Libre HI: Holgura Independiente D: Días compresibles Comp: Compresibilidad

σ: Desviación Estándar


40/60


3

16.1 Retraso Previsto del Camino Crítico

Tabla 16.2 “Retraso previsto del proyecto”

No. t Ʃt σ t + σ Ʃ(t + σ) 1 3.00 3.00 0.33 3.33 3.332 1.00 4.00 0.00 1.00 4.333 1.00 5.00 0.00 1.00 5.334 0.00 5.00 0.00 0.00 5.33

5 4.00 9.00 0.50 4.50 9.836 4.00 13.00 0.50 4.50 14.337 4.00 17.00 0.33 4.33 18.678 4.00 21.00 0.33 4.33 23.009 5.00 26.00 0.33 5.33 28.3310 4.00 30.00 0.33 4.33 32.6711 4.00 34.00 0.33 4.33 37.0012 4.00 38.00 0.33 4.33 41.3313 4.00 42.00 0.33 4.33 45.6714 3.00 45.00 0.33 3.33 49.0015 3.00 48.00 0.33 3.33 52.3316 3.00 51.00 0.33 3.33 55.6717 3.00 54.00 0.33 3.33 59.00

18 3.00 57.00 0.33 3.33 62.33

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

0 2 4 6 8 1 0 1 2 1 4 1 6 1 8 2 0

D i a s

Número de actividades

RETRASO PREVISTO

Ʃt Ʃ(t + σ) Polinómica (Ʃt) Polinómica (Ʃ(t + σ))

Como se puede mostrar en la figura 16.1, la línea azul se muestra la duración del proyecto de acuerdo al camino critico sin limitaciones,se muestra que la entrega total del proyecto sería antes de 60 días, por otro lado, la línea naranja muestra la duración del proyectocontemplando las limitaciones mediante la tabla 16.2 y se puede mostrar que la entrega del proyecto se entregaría en 63 días, es decir,con las limitaciones se aplazaría a este día la entrega del proyecto.

Cabe destacar que este análisis es considerando que las actividades del proyecto fueran consecutivas. Este análisis tiene la finalidad dever el retraso del proyecto. El plazo normal se reduciría en comparación a este análisis ya que hay actividades que se realizarán al mismotiempo y esto reduce el tiempo de entrega

Figura 16.1 Retraso previsto del proyecto


41/60


3

17. Programación de Recursos

Tabla 17.1 “Presupuesto”

NOMBRE CANTIDAD UNIDAD P. U. VALOR1.- Diseño de planos y bocetos en SolidWorks del proyecto1.1 Ingeniero 1 PA 2250.00 2250.0

Sub - Total 1 $ 2,250.00

2.- Calculo de resistencia de materiales que conformaran la cocina solar

2.1 Ingeniero 1 PA 750.00 750.0Sub - Total 2 $ 750.00

3.- Calculo de costos y presupuestos3.1 Ingeniero 1 PA 750.00 750.0

Sub - Total 3 $ 750.00

4.- Aprobación del proyectoSub - Total 4 $ -

5.- Elaboración conceptual de la propaganda5.1 Técnico Calificado 1 PA 410.32 410.3

Sub - Total 5 $ 410.32

6.- Abastecimiento del material y equipo para el proyecto6.1 Técnico no Calificado 1 PA 292.16 292.16.2 Técnico Calificado 1 PA 410.32 410.36.3 Cortadora CNC 1 Pieza 17800.00 17800.0

Sub - Total 6 $ 18,502.48

7.- Corte de las 16 secciones para estructura7.1 Corte de Piezas 16 Piezas 2.00 32.07.2 Técnico Calificado 1 PA 410.32 410.37.3 MDF de 6 mm 2 Hojas 198.00 396.0

Sub - Total 7 $ 838.32

8.- Cortes de los separadores (15 piezas) y de bases (dos piezas)8.1 Corte de Piezas 17 Piezas 2.00 34.0


42/60


3

8.2 Técnico Calificado 1 PA 410.32 410.38.3 MDF de 6 mm 3 Hojas 198.00 594.0

Sub - Total 8 $ 1,038.32

9.- Corte de los recubrimientos de la base (23 piezas)9.1 Técnico Calificado 1 PA 512.90 512.99.2 Carton Corrugado 23 Hojas 19.00 437.0

Sub - Total 9 $ 949.90

10.- Corte de las 16 secciones para superficie y la viga (una pieza)10.1 Técnico no Calificado 1 PA 292.16 292.1

10.2 Carton Corrugado 16 Hojas 19.00 304.010.3 Tubo de PVC 1 Pieza 125.00 125.0Sub - Total 10 $ 721.16

11.- Corte de 16 secciones de aluminio11.1 Técnico Calififcado 1 PA 410.32 410.311.2 Papel Kraft Reflejante 1 Rollo 450 45

Sub - Total 11 $ 860.32

12.- Corte del aro (una pieza), base de la parrilla (una pieza).12.1 Técnico Calificado 1 PA 410.32 410.312.2 Lámina de Metal Zintro Galvanizada 1 Hoja 126 12

Sub - Total 12 $ 536.32

13.- Armado de la estructura de la cocina solar13.1 Técnico no Calificado 1 PA 292.16 292.1

13.2 Pegamento 0.1 Litros 200 2Sub - Total 13 $ 312.16

14.- Ensamble de bases, viga y secciones de aluminio a la estructura14.1 Técnico Calificado 1 PA 307.74 307.714.2 Pegamento 0.25 Litros 200 5

Sub - Total 14 $ 357.74

15.- Armado de la parrilla15.1 Técnico Calificado 1 PA 307.74 307.7

Sub - Total 15 307.7


43/60


4

16.- Ensamble de la parrilla con estructura, y barrenos para transportar manualmente la cocina.

16.1 Técnico Calificado 1 PA 307.74 307.7Sub - Total 16 307.7

17.- Pruebas de temperatura17.1 Técnico Calificado 1 PA 307.74 307.717.2 Termopar Tipo J 1 Pieza 80 8


18.- Barnizado18.1 Técnico no calificado 1 PA 219.12 219.118.2 Barniz 1 Lata 500 50


Sub - Total $ 29,999.38

19.- Gastos GeneralesRenta PA 3802.68 3802.6

Sub - Total 19 $ 3,802.68

Total General $ 33,802.06


44/60

Proyecto: Diseño conceptual de una cocina so

4

Tabla 17.1 “Presupuesto y Programación de Egresos”

DíasActividad 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 1.-

Ingeniero

$

750.00

$

750.00

$

750.00

2.-

Ingeniero

$

750

.00

3.-

Ingeniero

$

750.00

4.-

5.-

TécnicoCalificado 2

$

102.58

$

102.58

$

102.58

$

102.58

6.-

Técnico

no

calificado 1$73.04

$73.04

$73.04

$73.04

Técnico

Calificado 1

$

102.58

$

102.58

$

102.58

$

102.58

Compra

decortadora

laser$

4,450.00

$

4,450.00

$

4,450.00

$

4,450.00


45/60


4

7.-


$

102.58

$

102.58

$

102.58

$

102.58

Uso de

Cortadora

Laser$8.00

$8.00

$8.00

$8.00

MDF

6mm$

99.00

$

99.00

$

99.00

$

99.00

8.-

Técnico

Calificado 2

$

102.58

$

102.58

$

102.58

$

102.58

Uso deCortadora

Laser$8.50

$8.50

$8.50

$8.50

MDF6mm

$

148.50

$

148.50

$

148.50

$

148.50

9.-

Técnico

Calificado 1

$

102.58

$

102.58

$

102.58

$

102.58

$

102.58

CartónCorrugado$

87.4

0

$

87.4

0

$

87.4

0

$

87.4

0

$

87.4

0

10.-

Técnico

nocalificado 1

$73.04

$73.04

$73.04

$73.04


46/60


4

Cartón

Corrugado$76.00

$76.00

$76.00

$76.00

Tubo de PVC

$

31.25

$

31.25

$

31.25

$

31.25

11.-

Técnico

Calificado 1

$

102.58

$

102.58

$

102.58

$

102.58

Papel

Kraft

Reflejante$

112.50

$

112.50

$

112.50

$

112.50

12.-


$

102.58

$

102.58

$

102.58

$

102.58

Lámina de

metal Zintro

Galvanizad

a$

31.50

$

31.50

$

31.50

$

31.50

13.-

Técnico

nocalificado 1

$73.04

$73.04

$73.04

$73.04

Pegamento$

5.00

$

5.00

$

5.00

$

5.00

14.-


$

102.58

$

102.58

$

102.58


47/60


4

Pegamento$

16.67

$

16.67

$

16.67

15.-


$

102.58

$

102.58

$

102.58

16.-

Técnico

Calificado 1

$

102

.58

$

102

.58

$

102

.58

17.-


$

102.58

$

102.58

$

102.58

TermoparTipo J

$

26.67

$

26.67

$

26.67

18.-

Técnicono

calificado 1$73.04

$73.04

Barniz

$

166.67

$

166.67

Sub Total

$

750.00

$

750.00

$

750.00

$

750.00

$

750.00

$

4,728.20

$

4,728.20

$

4,728.20

$

4,728.20

$

579.85

$

579.85

$

579.85

$

579.85

$

449.56

$

474.66

$

474.66

$

474.66

$

293.12

$

212.12

$

212.12

$

212.12

$

134.08

$

102.58

$

102.58

$

102.58

$

119.25

$

119.25

$

119.25

$

102.58

$

102.58

$

102.58

$

129.25

$

129.25

$

129.25

$

239.71

$

239.71

Costo Fijo

$

102.77

$

102.77

$

102.77

$

102.77

$

102.77

$

102.77

$

102.77

$

102.77

$

102.77

$

102.77

$

102.77

$

102.77

$

102.77

$

102.77

$

102.77

$

102.77

$

102.77

$

102.77

$

102.77

$

102.77

$

102.77

$

102.77

$

102.77

$

102.77

$

102.77

$

102.77

$

102.77

$

102.77

$

102.77

$

102.77

$

102.77

$

102.77

$

102.77

$

102.77

$

102.77

$

102.77


48/60


4

Total

$

852.77

$

852.77

$

852.77

$

852.77

$

852.77

$

4,830.97

$

4,830.97

$

4,830.97

$

4,830.97

$

682.62

$

682.62

$

682.62

$

682.62

$

552.33

$

577.43

$

577.43

$

577.43

$

395.89

$

314.89

$

314.89

$

314.89

$

236.85

$

205.35

$

205.35

$

205.35

$

222.02

$

222.02

$

222.02

$

205.35

$

205.35

$

205.35

$

232.02

$

232.02

$

232.02

$

342.48

$

342.48

TotalAcumulado

$

852.77

$

1,705.54

$

2,558.31

$

3,411.08

$

4,263.85

$

9,094.82

$

13,925.79

$

18,756.76

$

23,587.73

$

24,270.35

$

24,952.97

$

25,635.59

$

26,318.21

$

26,870.54

$

27,447.97

$

28,025.40

$

28,602.83

$

28,998.72

$

29,313.61

$

29,628.50

$

29,943.39

$

30,180.24

$

30,385.59

$

30,590.94

$

30,796.29

$

31,018.31

$

31,240.33

$

31,462.35

$

31,667.70

$

31,873.05

$

32,078.40

$

32,310.42

$

32,542.44

$

32,774.46

$

33,116.94

$

33,459.42

mdnf


49/60


46

18. Diseño del proyecto

Durante esta sección se explicará y detallará la idea general y ciertas especificaciones de lacocina solar.

18.1 Ingeniería Conceptual

Como se pudo observar en la información proporcionada en el marco teórico, existen varios tiposde cocinas solares disponibles en el mercado, cada una con diferentes características que les proporcionan sus respectivas ventajas y desventajas. Cada cocina presenta beneficios importantesal momento de ser adquiridas, pero también presentan retos al momento de ser fabricadas otransportadas.

Como ya fue mencionado anteriormente, se eligió una cocina de tipo parabólica, por su practicidad en construcción y manejo, versatilidad y economía. Estas ventajas que ofrece este tipode cocina permiten que la idea sea desarrollable en un tiempo relativamente corto y con pocosrecursos.

Para poder competir con el mercado, se busca que la cocina solar cubra estos requisitos:

1. Que permita colocar recipientes de al menos 20 cm de diámetro sin problemas de peso ocaída del contenido.

2. Que su tamaño no supere un metro de diámetro, para que pueda ser guardada sin querepresente una molestia.

3. Que sea de un costo accesible para que represente una inversión a medio o corto plazo4. Que los materiales con los que esta cocina es elaborada sean 100% reciclables, de manera

que el impacto al medio ambiente sea el menor posible

Los requisitos anteriores fueron diseñados para permitir que las características de la cocina

compitan con aquellas que ya están colocadas en el mercado.Estas características pueden ser cubiertas con un diseño de cocina solar con una estructura deMDF de 6 mm de grosor y como soporte central un tubo de PVC. De estructura externa secontempla cubiertas de cartón corrugado con una capa de papel reflejante tipo kraft en la carasuperior de la cocina (cara de cocción) y cubiertas de cartón corrugado barnizado en la carainferior (caras de apoyo).

A lo anterior también se contemplará un soporte interno que soporte recipientes de más de 20 cmde diámetro que no permitan la caída del contenido del recipiente y que permita la llegadacompleta de los rayos solares a la base del recipiente repartidos por toda el área de la base del

mismo.


50/60


47

18.2 Ingeniería Básica

18.2.1. Arco EstructuralPara poder tener una visión real de la cocina solar se empieza por definir la estructura principalde soporte. Para poder plantear esta figura se determina la altura de la cocina solar en 50 cm,quedando la base de la parábola 25 cm por arriba de la base.

Figura 18.1 Trazado de la altura de la cocina solar

Ya una vez con la altura determinada, se procede a trazar un arco de 50 cm de radio a partir de lalínea inferior, que formará el perfil de la cara inferior de la cocina solar.

Figura 18.2 Trazado del arco de la cara inferior.

A continuación se trazan puntos a cada centímetro sobre la línea base (línea media horizontal)hasta completar los 22 cm.


51/60


48

Para poder hacer la figura de la parábola se debe realizar un trazado especial. Se trazan líneasdesde el extremo de la línea vertical superior, a partir de ahora llamado punto focal, hacia cadauno de los puntos de la línea base. Una vez teniendo estas líneas, se trazan líneas perpendicularesa las líneas trazadas desde el punto focal. Estas líneas perpendiculares deben ser losuficientemente largas como para terminar fuera del arco trazado. Los trazos descritos quedan dela siguiente manera.

Figura 18.3 Trazado de líneas para formar la parábola

Como se puede observar en la figura 18.3, por el cruce de las líneas perpendiculares que trazamosse forma una línea parabólica que inicia en la línea base y termina en el extremo del arco inferior.La parte que se ha de ocupar es el área resaltada en la figura, ésta será la forma que tendrán las piezas que conforman la estructura. Por ser parte de la estructura interna, se decidió que seránrealizadas 16 de estas piezas en MDF de 6 mm de grosor, para darle a la cocina la resistencia

necesaria para soportar un uso relativamente rudo.

18.2.2 Viga central La viga central será la pieza que una los 16 segmentos de MDF que forman el arco estructural.Para respetar los requisitos esta viga será de tubo de PVC. Para poder determinar el diámetro deeste tubo se debe realizar lo siguiente.


52/60


49

La cara recta de las piezas del arco estructural serán las que estarán en contacto con la viga. Bajoel conocimiento de que serán 16 de estas piezas, unidas de manera que formen un círculo, y queestas piezas tendrán 6 mm de grosor, podemos determinar que el perímetro de la viga será igual a16 veces el grosor de las piezas del arco estructural. Descrito de otro modo:

6 6 6 Donde

es el perímetro de la viga.

Una vez conociendo el perímetro de la viga, es muy sencillo conocer su diámetro. Utilizando laecuación del perímetro del círculo, obtenemos lo siguiente.

2

3 Donde es el diámetro de la viga.

Sustituyendo en la ecuación 3 el valor del perímetro, obtenemos

6 3.55 Es decir, el diámetro del círculo es de 30.55 mm, que convertido a pulgadas obtenemos 1.2 pulgadas. La medida de tubos estandarizada inmediata inferior es de 1 pulgada. Se utiliza lamedida inmediata inferior para que el espacio entre piezas sea el más reducido posible. Inclusoserá necesario reducir ligeramente el grosor de las piezas en el extremo de contacto con el tubocon una lija.

Con los datos anteriores podemos determinar que se requerirá un tubo de PVC de 1 pulgada dediámetro y 25 cm de largo para conformar la viga.

18.2.3 SeparadoresUna vez pegadas las piezas del arco estructural a la viga, es muy probable que estas piezas notengan separaciones uniformes entre ellas, por lo que se utilizara una pequeña pieza para poderseparar uniformemente las piezas del arco estructural. Estas piezas son calculadas de manera muysimilar al de la viga.

Primero utilizamos la ecuación 2 para poder determinar el perímetro del círculo formado por laestructura.

34.6 Ahora es necesario contemplar el grosor de las piezas del arco, ya que parte de este perímetroestará conformado por el grosor de las 16 piezas, es necesario restar este grosor y dividir elresultado entre 16 para poder saber la distancia entre pieza y pieza del arco.

Primero restamos el grosor de las 16 piezas.

34.6 6 .6 34.6 .6 34.56


53/60


50

Ahora dividimos entre 16 para saber la distancia entre piezas

6 34.56

6 .3 La longitud anterior es la longitud que tendrán los separadores. También se necesitan 16 deestas piezas, que serán realizadas en MDF de 6 mm. Para poder ahorrar material y que estasajusten de la mejor manera posible, tendrán forma de rectángulo con 3 cm de ancho.

Las piezas ensambladas con los separadores quedan de la siguiente manera.

Figura 18.4 Estructura de la cocina solar

18.2.4 Superficies inferior y superiorLa superficie inferior será realizada ya con la estructura armada. Se apoya la estructura contra elcartón como muestra la siguiente figura.


54/60


51

Figura 18.5 Apoyo de la estructura al cartón

Una vez apoyada la estructura se realiza el marcado de los bordes sobre el cartón, obteniendo una plantilla como la siguiente.

Figura 18.6 Plantilla de la superficie inferior

Las flechas marcadas en la plantilla es la dirección que deben llevar los canales del cartón, ya queserá necesario más adelante.

Una vez con la plantilla se cortan 16 piezas de cartón que conformarán la superficie inferior.

De la misma manera en que se obtuvo la plantilla de la superficie inferior, se obtiene la plantillade la superficie superior, obteniendo la siguiente plantilla.


55/60


52

Figura 18.7 Plantilla de la superficie superior

De igual manera se busca que los canales del cartón sigan las flechas marcadas en la plantilla. De

esta plantilla también se cortarán 16 piezasUna vez obtenidas las 32 piezas, 16 inferiores y 16 superiores, se procede a pegarlas a laestructura. Las piezas inferiores deben ser dobladas a lo largo de sus canales, para permitir queadquieran la forma curva correctamente.

En esta etapa también se cortan dos círculos de 15 cm de diámetro, para cubrir las puntas tanto delas superficies superiores como las inferiores. Para el círculo de las superficies superiores, se ledebe cortar en el centro una abertura del mismo diámetro que el diámetro interno de la viga, yaque aquí se montará la parrilla.

Ya pegadas las piezas de superficie a la estructura, queda de la siguiente manera.


56/60


53

Figura 18.8 Estructura con las superficies ensambladas

Una vez pegadas es necesario hacer dos cortes a dos de las piezas de superficie inferiores para eltransporte. Se eligen dos superficies opuestas y a cada una se les hace un circulo de entre 8 y 10cm de diámetro, para permitir mover y ajustar la cocina correctamente.

18.2.5 Papel ReflejanteEl componente principal por el que funciona esta cocina solar es el papel reflejante, para estecaso elegimos papel Kraft con una superficie reflejante, para poder aprovechar la mayor cantidadde luz del sol.

Utilizando la plantilla 3, se cortan 16 piezas de papel Kraft reflejante, cuidando de no desgastar lacapa reflejante del papel. Una vez cortadas se pegan a la superficie superior utilizando pegamento, y cuidando de no desgastar la superficie relfejante por fricción o presión excesiva.

Una vez pegadas las piezas de papel reflejante, el resultado esperado es el que se muestra en lafigura 18.9.


57/60


54

Figura 18.9 Cocina solar con la superficie reflejante colocada

18.2.6 Parrilla

La parrilla es la estructura que soportará el peso de los recipientes que se ocupen con la cocinasolar. Esta parilla debe ser capaz de siempre apuntar hacia arriba sin importar la dirección en laque este apuntando la cocina solar.

La parrilla se debe efectuar de la siguiente manera:

1. Elaborar con una tira de la lámina Zintra un círculo con el diámetro que se desee, nomenor a 20 cm.

2. Con otra tira elaborar una forma de U, donde las puntas estén separadas lo suficiente paraque ajuste el círculo. La altura de esta U debe ser de entre 20 y 23 cm, ya que es en este punto donde se distribuye la energía calorífica alrededor del recipiente.

3. Unir los extremos de la U con el círculo con tornillos y tuercas, de manera que el círculoquede centrado sobre la U

4. Hacer otra U con lámina, pero esta debe ajustar con la cara interna del círculo y ser más pequeña que la primera forma de U.

5. Unir la pequeña U al círculo de la misma manera que la anterior.6. Colocar una pesa a la U pequeña.7. A la U grande, colocar en la parte más baja un tramo de tubo de diámetro menor el

interior de la viga, para que esta sirva de soporte y pivote.8. Insertar la estructura de la parrilla a la viga

Siguiendo todos los pasos anteriores, de resultado obtenemos lo siguiente, ya ensamblado con lacocina solar.


58/60


55

Figura 18.10 Ensamble final de la cocina solar

18.2.7 Pruebas de Temperatura y Barnizado

Para realizar estas pruebas es necesario un termopar que soporte altas temperaturas, para lo cuales conveniente usar un termopar tipo J. Este termopar solo será ocupado para realizar pruebas yno será instalado permanentemente en la cocina solar. Se debe colocar la punta del termopar en elcentro del círculo de la parrilla. La cocina solar debe ser apuntada al sol, de manera que se puedacaptar la mayor cantidad de energía posible.

Finalmente la cocina debe ser barnizada sobre todas las superficies excepto sobre el materialreflejante, para que pueda adquirir firmeza y resistencia al uso.

Con el diseño anterior podemos concluir que los requisitos planteados en la Ingeniería

Conceptual han sido cubiertos en su totalidad, permitiendo producir cocinas solares de calidad, a precios competitivos en el mercado.


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19. Referencias

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ANEXO

proyecto final_cocina solar

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