Diseño y simulación de un sistema de rotación para volteo de compost en una máquina agrícola con capacidad de procesamiento de 200 m3/h para la Comunidad San Francisco Javier

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dc.contributor.advisorLeiva González, Cristian Andrés-
dc.contributor.authorTiaguaro Benalcazar, Dylan Aldair-
dc.contributor.authorRamón Portilla, Boris Elian-
dc.date.accessioned2026-04-08T00:55:07Z-
dc.date.available2026-04-08T00:55:07Z-
dc.date.issued2026-04-
dc.identifier.urihttp://dspace.ups.edu.ec/handle/123456789/32742-
dc.descriptionEl presente trabajo de titulación desarrolla el diseño y la simulación mecánica de un rotor de volteo de compost, destinado a una máquina volteadora tipo puente, con una capacidad de procesamiento de 200 m³/h, orientada a fortalecer los sistemas de producción agrícola sostenible en la comunidad rural de San Francisco Javier, provincia de Bolívar, Ecuador. El estudio surge como respuesta a la elevada generación de residuos sólidos orgánicos en el país y a la limitada adopción de tecnologías de aprovechamiento sostenible, particularmente en zonas rurales donde el compostaje representa una alternativa técnica viable para la gestión de residuos biodegradables. La investigación parte del análisis del problema operativo asociado a la insuficiente capacidad de la maquinaria existente, la cual opera a 220 m³/h y no satisface la creciente demanda de compost orgánico de las poblaciones de Salinas, Simiatug y Santiago. En este contexto, se plantea la incorporación de un nuevo sistema de volteo que, operando de forma conjunta con el equipo actual, permita alcanzar una capacidad teórica total de 420 m³/h, optimizando el tiempo de proceso, la continuidad operativa y el aprovechamiento del material orgánico. Desde un enfoque ingenieril, se realiza el dimensionamiento mecánico del rotor removedor, considerando las condiciones reales de operación, la densidad aparente del compost, criterios de robustez estructural, bajo requerimiento energético y factibilidad de fabricación local. Se selecciona un rotor de eje horizontal con una configuración mixta de paletas rectas y paletas angulares tipo L, logrando un equilibrio entre eficiencia de volteo, levantamiento del material y resistencia mecánica, especialmente bajo condiciones de alta humedad y carga. El diseño propuesto es validado mediante cálculos analíticos y simulaciones estructurales, empleando herramientas como software de Análisis de Elementos Finitos (AEF). Los resultados evidencian que el software tiende a sobreestimar los factores de seguridad, particularmente en componentes rígidos, mientras que el AEF proporciona valores más conservadores y representativos del comportamiento real en elementos críticos como paletas, eje y rotor completo. El rotor presenta un factor de seguridad adecuado, confirmando el cumplimiento de los criterios estructurales y la viabilidad mecánica del diseño. Finalmente, el trabajo entrega documentación técnica detallada que respalda el proceso de diseño y simulación, estableciendo una base sólida para futuras etapas de fabricación, validación experimental e implementación, contribuyendo al desarrollo de soluciones tecnológicas sostenibles, al fortalecimiento de la agricultura orgánica y al aprovechamiento eficiente de los residuos sólidos orgánicos en contextos comunitarios.spa
dc.description.abstractThis thesis develops the design and mechanical simulation of a compost turning rotor for a bridge-type turning machine with a processing capacity of 200 m³/h, aimed at strengthening sustainable agricultural production systems in the rural community of San Francisco Javier, Bolívar province, Ecuador. The study arises in response to the high generation of organic solid waste in the country and the limited adoption of sustainable utilization technologies, particularly in rural areas where composting represents a viable technical alternative for the management of biodegradable waste. The research is based on an analysis of the operational problem associated with the insufficient capacity of the existing machinery, which operates at 220 m³/h and does not meet the growing demand for organic compost from the populations of Salinas, Simiatug, and Santiago. In this context, the incorporation of a new turning system is proposed which, operating in conjunction with the current equipment, will allow a total theoretical capacity of 420 m³/h to be achieved, optimizing processing time, operational continuity, and the use of organic material. From an engineering perspective, the mechanical dimensions of the agitator rotor are determined based on actual operating conditions, the bulk density of the compost, structural robustness criteria, low energy requirements, and local manufacturing feasibility. A horizontal shaft rotor with a mixed configuration of straight blades and L-shaped angled blades is selected, achieving a balance between turning efficiency, material lifting, and mechanical strength, especially under conditions of high humidity and load. The proposed design is validated through analytical calculations and structural simulations, using tools such as Finite Element Analysis (FEA) software. The results show that the software tends to overestimate safety factors, particularly in rigid components, while FEA provides more conservative values that are representative of actual behavior in critical elements such as blades, shaft, and complete rotor. The rotor has an adequate safety factor, confirming compliance with structural criteria and the mechanical viability of the design. Finally, the work provides detailed technical documentation that supports the design and simulation process, establishing a solid foundation for future stages of manufacturing, experimental validation, and implementation, contributing to the development of sustainable technological solutions, the strengthening of organic agriculture, and the efficient use of organic solid waste in community contexts.spa
dc.language.isospaspa
dc.rightsopenAccessspa
dc.rightsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 3.0 Ecuador*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/ec/*
dc.subjectMECÁNICAspa
dc.subjectDISEÑO EN INGENIERÍAspa
dc.subjectSIMULACIÓN POR COMPUTADORESspa
dc.subjectMÁQUINASspa
dc.subjectVOLTEADORAspa
dc.subjectAGRICULTURAspa
dc.titleDiseño y simulación de un sistema de rotación para volteo de compost en una máquina agrícola con capacidad de procesamiento de 200 m3/h para la Comunidad San Francisco Javierspa
dc.typebachelorThesisspa
ups.carreraMecánicaspa
ups.sedeSede Quitospa
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