AUTOMATIZACIÓN DE UNA MÁQUINA EMPACADORA Y DOSIFICADORA DE AGUA EN BOLSAS PLÁSTICAS
CASTILLO BELTRAN SERGIO ALBERTO
PEÑA AGUILAR JONATHAN STIVEN
INSTITUCIÓN EDUCATIVA TÉCNICO INDUSTRIAL JULIO FLÓREZ
ESPECIALIDAD DE ELECTRICIDAD Y ELECTRÓNICA
CHIQUINQUIRÁ,BOYACÁ
2013
AUTOMATIZACIÓN
DE UNA MÁQUINA EMPACADORA Y DOSIFICADORA DE AGUA EN BOLSAS PLÁSTICAS
CASTILLO BELTRAN SERGIO ALBERTO
PEÑA AGUILAR JONATHAN STIVEN
DOCENTES:
ALEJANDRO MAGNO CORTAZAR CHAPARRO
DOCENTE DE LA ESPECIALIDAD
DOCENTE DE LA ESPECIALIDAD
FRANKLIN ORLANDO RICO PIZA
DOCENTE DE EMPRENDERISMO
DOCENTE DE EMPRENDERISMO
INSTITUCIÓN EDUCATIVA TÉCNICO INDUSTRIAL
JULIO FLÓREZ
ESPECIALIDAD DE ELECTRICIDAD Y
ELECTRÓNICA
CHIQUINQUIRÁ,BOYACÁ
2013
Disminuir costos: humanos, energéticos, materiales, etc.
Diseñar los aspectos técnicos, planos, lista de
materiales y diagramas de funcionamiento de la empacadora para proceder a la elaboración de trabajo de
grado.
Desarrollar la programación del controlador lógico
programable de acuerdo a las necesidades y condiciones del producto
Instalar
los diferentes componentes neumáticos que se requieran en la empacador a como
lo son los cilindros neumáticos, unidad de mantenimiento y electroválvulas,
para el correcto funcionamiento del sistema.
Cablear
e instalar los dispositivos de mando y control en el respectivo tablero de
dominio.
Logramos desarrollar habilidad en la
programación, implementación y uso de los controladores programables tales como
el PLC y sus diferentes aplicaciones en el campo de la automatización industrial.
Pudimos
poner en práctica todos los conocimientos adquiridos durante el proceso de
aprendizaje en el Taller de Electricidad y Electrónica de controles y
automatismos.
Mediante
la aplicación de la automatización de una maquina se pueden llevar a cabo
procesos con mayor eficiencia, en menos tiempo y posibilitando al trabajador
tener menos riesgos de accidentes
laborales.
Alcanzar
competencias laborales en la aplicación e implementación de diferentes
componentes neumáticos en el sistema de empaquetado y sistema de control de la
maquina tales como cilindros neumáticos y electroválvulas.
La implantación de sistemas automatizados que puedan agilizar los
procesos manuales.
Adquisición de Equipos de Computación el cual tenga como
característica principal un software y hardware actualizado que
permite un buen desenvolvimiento del sistema automatizado.
Es recomendable diseñar un plan de seguridad y respaldo, que
permita evitar cualquier tipo de accidentes en caso de cualquier eventualidad.
Capacitación y asesoramiento a los usuarios que van a utilizar el
sistema, para un mejor funcionamiento del mismo.
Mantenimiento constante al sistema automatizado, así como a
los demás elementos que lo constituyen para que este se desenvuelva con el
mejor rendimiento posible durante un largo tiempo.
INTRODUCCIÓN
El
proceso de automatización (sistema diseñado con el fin de usar la capacidad
máxima de las máquinas para llevar a cabo determinadas tareas anteriormente
efectuadas por seres humanos y controlar la secuencia sin intervención humana)
permite la reducción de un proceso de fabricación a su fase más independiente,
permite incrementar la producción y reducir el nivel de intervención humana en
tareas que produzcan algún riesgo.
Al
simplificar el trabajo (procesos), se hace posible el diseño y construcción de
máquinas que reproducen los movimientos del trabajador (mecanización), las
cuales, mediante la tecnología de transferencia de energía, se motorizan,
aumentando así su eficiencia productiva.
El
presente documento corresponde al informe del trabajo de grado en el que se
detalla la automatización de una Máquina Dosificadora y Empacadora de Bolsas de
Agua. La cual está conformado en su sistema de empaquetado por un tanque de
almacenamiento que acumula el producto que va a ser empacado, en este caso
agua, un dosificador que regula la cantidad necesaria de fluido en cada bolsa
de agua y una mordaza la cual se emplea para cortar mediante una resistencia a
alta temperatura cada bolsa de agua. En su sistema mecánico está compuesto por
dos cilindros neumáticos uno ubicado en el dosificador para controlar el paso
de fluido hacia el recipiente y el otro cilindro ubicado en la mordaza que
permite el movimiento para que así se dividan las unidades del producto. Por último
el sistema de control y mando que principalmente está compuesto por el uso del PLC el cual se
emplea para supervisar y dirigir el funcionamiento de todo el proceso, desde la
programación de cada fase de producción, hasta la utilización del material
empleado.
FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
Con este respectivo trabajo de grado lo que se pretende es automatizar una máquina para así evitar diferentes tareas y disminuir recursos.
Funciones básicas de la automatización de una máquina:
Disminuir costos: humanos, energéticos, materiales, etc. Mejorar la calidad del producto acabado, calidad constante. Evitar tareas de difícil control manual: peligrosas, complejas o rápidas. Información en tiempo real del proceso. Aumentar la producción y flexibilidad de las máquinas (adaptación al mercado). Facilitar la detección de averías y su reparación.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
La necesidad de ejecutar este trabajo de grado, es que la empresa tenga la necesidad de disminuir costos humanos y de tiempo, además con el sistema de automatización implementado se ahorraría muchos costos y facilitaría su reparación y mantenimiento en el momento preciso. Otra de las ventajas es que el PLC permite la simplificación en muchas partes de la elaboración del proyecto (cableado); y se le podría cambiar la programación en cualquier momento que se desee.
En primer lugar la automatización abarca la instrumentación industrial (sensores y transmisores de campo); los sistemas de control y supervisión; los sistemas de transmisión y recolección de datos; y las aplicaciones de software en tiempo real.
Entre las ventajas que otorga esta disciplina se menciona la repetividad (al encargarse una máquina de las tareas repetidas hay menos desgaste de parte del hombre); el control de calidad más fino (la máquina puede también controlar, medir y monitorear el proceso); la mayor eficiencia; la integración con sistemas empresariales; el incremento de la productividad; la reducción del trabajo.
SISTEMATIZACIÓN DEL PROBLEMA
¿QUE BENEFICIOS TIENE LA AUTOMATIZACIÓN DE UNA MÁQUINA?
Las industrias están creciendo y, por tanto, tienen cada vez nuevas necesidades. La automatización, es una disciplina de la ingeniería que reduce ampliamente la necesidad sensorial y mental del ser humano en la mecanización de los procesos industriales. En este trabajo de grado, señalaremos algunas características generales de la disciplina.
En primer lugar la automatización abarca la instrumentación industrial (sensores y transmisores de campo); los sistemas de control y supervisión; los sistemas de transmisión y recolección de datos; y las aplicaciones de software en tiempo real. Entre las ventajas que otorga esta disciplina se menciona la repetividad (al encargarse una máquina de las tareas repetidas hay menos desgaste de parte del hombre); el control de calidad más fino (la máquina puede también controlar, medir y monitorear el proceso); la mayor eficiencia; la integración con sistemas empresariales; el incremento de la productividad; la reducción del trabajo.
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Realizar la automatización de una máquina empacadora y dosificadora de agua en bolsas plásticas, mediante la aplicación de un dispositivo programable denominado PLC (Controlador Lógico Programable) para aumentar la producción y satisfacer la demanda.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Diseñar los aspectos técnicos, planos, lista de
materiales y diagramas de funcionamiento de la empacadora para proceder a la elaboración de trabajo de
grado. Desarrollar la programación del controlador lógico
programable de acuerdo a las necesidades y condiciones del producto Instalar
los diferentes componentes neumáticos que se requieran en la empacador a como
lo son los cilindros neumáticos, unidad de mantenimiento y electroválvulas,
para el correcto funcionamiento del sistema. Cablear
e instalar los dispositivos de mando y control en el respectivo tablero de
dominio.
JUSTIFICACIÓN
Este
proyecto se pretende realizar para suplir la necesidad de los usuarios que
saben aprovechar la calidad, dedicación y beneficio que este equipo trae. El
objetivo principal de la automatización industrial consiste en gobernar la actividad
y la evolución de los procesos sin la intervención continua de un operador
humano. Desde la aparición en el mercado industrial de los primeros autómatas
programables (PLC) se han venido utilizando cada vez con más frecuencia en el
campo industrial en proyectos de automatización donde se requiere una gestión
del proceso con alto grado de fiabilidad.
Teniendo
en cuenta la situación actual de la empresa se deben establecer los problemas a
resolver, como por ejemplo: accidentes laborales, salud laboral, utilización
del personal en procesos de naturaleza peligrosa o dañina para la salud,
pérdida de calidad en algunos productos, niveles de rechazo de productos por
parte del cliente, reparaciones de piezas, materia prima de mala calidad,
incumplimiento de las normas de calidad, introducción de una línea de producto,
cuellos de botella, flexibilidad en la producción, tanto en demanda como en
diversidad de productos, costos de almacenamiento de inventario, tiempos de
entrega, demora en las órdenes de compra, demasiado papeleo en la empresa, demasiado
desperdicio o de desecho, contaminación ambiental en agua, tierra y aire,
elevado consumo de energía, entre otros.
EL
RESULTADO FINAL
La
Empacadora Neumática de Fluidos ha de ser una solución integral a las
dificultades de producción y manufactura en el envasado de productos
alimenticios en estado líquido, convirtiéndose en una solución muy eficaz en
los procesos industriales de la empresa TIO CAMPO, ya que no solo moderniza
dicha actividad sino que sus grandes beneficios se verán reflejados en la parte
económica, en la seguridad industrial, y también en la salubridad y calidad del
producto final.
Nuestra
máquina presenta varias ventajas y beneficios que la posicionarán como una
solución ágil, segura y eficaz comparada con procesos manuales que retrasan la
producción e incrementan los costos, así mismo posee características superiores
comparadas con otras máquinas de su tipo, como lo son la aplicación de un
sistema neumático en los procesos de dosificado y sellado de las bolsas
plásticas lo que reduce el consumo de energía eléctrica y el desgaste de
elementos mecánicos, la implementación del Controlador Lógico Programable
reduce ostensiblemente la manipulación de los producto alimenticios en estado
líquido por varios operarios ya que no requiere más de un solo operario en la
manipulación del producto final y para el manejo de todo el proceso.
La
Empacadora Neumática de Fluidos requiere de muy poco espacio para su ubicación
e instalación siendo liviana, resistente al estar construida en acero
inoxidable, segura e imprescindiblemente higiénica, por su diseño es muy fácil
de transportar, silenciosa, veloz en su funcionamiento y esencialmente muy
económica en su mantenimiento, consumo de energía y desgaste de sus
componentes, y a la vez proporciona gran capacidad en el proceso de empacado ya
que su tanque de almacenamiento está en constante retroalimentación. Es por
ello que consideramos que la Empacadora Neumática de Fluidos es una solución moderna,
práctica y eficaz en procesos industriales de alimentos para el consumo humano.
RECURSOS
TALENTO HUMANO:
En
el desarrollo de este extraordinario trabajo contamos con la imprescindible
colaboración de todos y cada uno de nuestros queridos padres que antes que nada
son el apoyo y la motivación para lograr nuestras metas siendo las señoras MARISOL BELTRAN VANEGAS, MARLENY AGUILAR
PINZON, y los señores JORGE ALBERTO CASTILLO VILLAMIL y JOSE ARMANDO PEÑA, el
componente principal del recurso humano…
También
la participación incondicional del ex alumno, amigo y jefe de mantenimiento
electromecánico de la empresa TIO CAMPO, el señor JOSE IGNACIO COY, quien nos brindó
su colaboración y confianza para recibir el patrocinio de dicha empresa, así
como la participación activa de la empresa de aceros LACTINOX quienes con su
contribución en el préstamo de herramientas
y equipos especiales nos fueron de gran ayuda…
Igualmente
contamos con el irrestricto
acompañamiento y guía incondicional de nuestro profesor de taller, el
Licenciado ALEJANDRO CORTAZAR CHAPARRO y de todos nuestros maestros que de una
u otra manera son participes de nuestros triunfos y a veces difíciles etapas de
alcanzar…
RECURSOS
TECNICOS:
Para
el desarrollo técnico de nuestro trabajo primera mente contamos como base
fundamental los conocimientos adquiridos durante nuestra etapa de aprendizaje
en el departamento de Electricidad y
Electrónica, sus equipos y herramientas el software necesario para la
programación del PLC, los textos, y el internet como material de apoyo, así
como las instalaciones y equipos especiales para el tratamiento del Acero de la
empresa LACTINOX.
RECURSOS
ECONÓMICOS
PRESUPUESTO
|
|||
CANTIDAD
|
ARTICULO
|
VALOR
UNITARIO
|
VALOR
TOTAL
|
1
|
Transformador
|
15.000
|
15.000
|
1
|
Resistencia
De Ferroníquel (m)
|
2.000
|
2.000
|
2
|
Férulas
En Acero Inoxidable
|
15.000
|
30.000
|
1
|
Baquelita
(
 ) |
30.000
|
30.000
|
6
|
Manguera
Neumática (m)
|
15.000
|
90.000
|
1
|
Regleta
O Canal (m)
|
8.000
|
8.000
|
1
|
Pin
De Corte
|
40.000
|
40.000
|
1
|
Fin
De Carrera Mecánico
|
7.000
|
7.000
|
1
|
Cable
Siliconado (m)
|
1.500
|
1.500
|
2
|
Y
Neumática De Acople Rápido
|
2.800
|
5.600
|
8
|
Racor
De 6 mm De Acople Rápido
|
3.500
|
28.000
|
2
|
Racor
Regulador De
6
mm De Acople Rápido
|
7.000
|
14.000
|
2
|
Electroválvula
|
60.000
|
120.000
|
1
|
Cilindro
Neumático Pequeño Festo
|
420.000
|
420.000
|
1
|
Cilindro
Neumático Grande
|
305.000
|
305.000
|
10
|
Prensa
Estopa
|
1.000
|
10.000
|
5
|
Muletillas
|
8.000
|
40.000
|
1
|
Pulsador
|
10.000
|
10.000
|
1
|
PLC
|
350.000
|
350.000
|
1
|
Software
Del PLC
|
420.000
|
420.000
|
1
|
Bus
De Datos Del PLC
|
250.000
|
250.000
|
1
|
Rollo
De Cable De Maniobra (100 m)
|
40.000
|
40.000
|
2
|
Pilotos
Luminosos
|
7.000
|
14.000
|
1
|
Paquete
De Terminales
|
8.000
|
8.000
|
1
|
Riel
Omega (1.50 m)
|
12.000
|
12.000
|
1
|
Bornera
|
1.000
|
1.000
|
8
|
Cable
Encauchetado 3*12 (m)
|
1.400
|
11.200
|
1
|
Resorte
|
1.000
|
1.000
|
15
|
Tornillería
En Acero Inoxidable
|
2.000
|
30.000
|
1
|
Armazón
En Acero Inoxidable
|
11.000.000
|
11.000.000
|
Mano
de obra
|
2.000.000
|
||
TOTAL
|
15.313.300
|
||
METODOLOGÍA
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
|
ACTIVIDAD DE DESARROLLO
|
Diseñar los aspectos técnicos e ingeniería del proyecto y diseñar el
programa que mejor se adapte a las necesidades específicas de cada proceso,
aportándole las características básicas del propio equipo.
|
Diseñar un
esquema de requerimientos básicos que solicite el propietario. Realizar un
programa que se adapte a las condiciones de trabajo específicas aportándole
las respectivas características automatizadas. Diseño y elaboración de los
planos eléctricos y planos neumáticos para su posterior aplicación.
|
Presentar innovación y mediante aplicando el uso de un
dispositivo programable denominado PLC.
|
Indagar sobre que Controlador Lógico Programable se adaptaría mejor
a las condiciones de trabajo y las exigencias del sistema de automatización.
|
Desarrollar
habilidad acerca de los controladores programables y sus diferentes usos y
aplicaciones.
|
Desarrollo de
un programa que mejor se adapte a las condiciones, requerimientos y
exigencias que requiera el sistema.
|
Aplicar el
desarrollo de los diferentes componentes neumáticos para el correcto
funcionamiento del sistema.
|
Instalación de
los diferentes aparatos, dispositivos de control y dispositivos de
mantenimiento que constituye el sistema neumático.
|
Definir y especificar
las características que debe reunir el sistema automatizado.
|
Llevar a cabo
el proceso de cableado de todo el sistema automatizado teniendo en cuanta las
especificaciones y requerimientos analizados en la etapa de diagnóstico.
|
CRONOGRAMA
PROCESO DE DESARROLLO
CONCLUSIONES
 |
| ANEXO 1 (TOMADO POR SERGIO CASTILLO) Limpieza y adecuación del dosificador. |
 |
| ANEXO 2 (TOMADO POR JONATHAN PEÑA) Ensamblado del dosificador. |
 |
| ANEXO 3 (TOMADO POR SERGIO CASTILLO) Instalación del dosificador. |
 |
| ANEXO 4 (TOMADO POR SERGIO CASTILLO) Cambio de la mordaza. |
 |
| ANEXO 5 (TOMADO POR SERGIO CASTILLO) |
 |
| ANEXO 6 (TOMADO POR SERGIO CASTILLO) Instalación de la nueva mordaza. |
 |
| ANEXO 7 (TOMADO POR JONATHAN PEÑA) Instalación de controles y automatismos. |
 |
| ANEXO 8 (TOMADO POR JONATHAN PEÑA) Instalación paro de emergencia. |
 |
| ANEXO 9 (TOMADO POR JONATHAN PEÑA) |
 |
| ANEXO 10 (TOMADO POR JONATHAN PEÑA) Montaje de elementos de señalización y de control. |
 |
| ANEXO 11 (TOMADO POR SERGIO CASTILLO) |
 |
| ANEXO 12 (TOMADO POR SERGIO CASTILLO)
Instalación
de elementos de control.
|
 |
| ANEXO 13 (TOMADO POR JONATHAN PEÑA) Montaje del pin de corte. |
 |
| ANEXO 14 (TOMADO POR JONATHAN PEÑA) Inicio de la etapa de cableado. |
 |
| ANEXO 15 (TOMADO POR JONATHAN PEÑA) |
 |
| ANEXO 16 (TOMADO POR JONATHAN PEÑA) Cableado del sistema de elementos de control y señalización. |
 |
| ANEXO 17 (TOMADO POR SERGIO CASTILLO) Cableado del pin de corte. |
 |
| ANEXO 18 (TOMADO POR JONATHAN PEÑA) Cableado del contactor primario. |
 |
| ANEXO 19 (TOMADO POR SERGIO CASTILLO) |
 |
| ANEXO 20 (TOMADO POR JONATHAN PEÑA) Cableado del contactor secundario. |
 |
| ANEXO 21 (TOMADO POR SERGIO CASTILLO) |
 |
| ANEXO 22 (TOMADO POR JONATHAN PEÑA) Conexión del sistema de control con el sistema de potencia. |
 |
| ANEXO 23 (TOMADO POR JONATHAN PEÑA) |
 |
| ANEXO 24 (TOMADO POR JONATHAN PEÑA)
Cableado
del PLC y conexión del sistema automatizado.
|
 |
| ANEXO 25 (TOMADO POR SERGIO CASTILLO) |
 |
| ANEXO 26 (TOMADO POR SERGIO CASTILLO)
Cableado
de las electroválvulas.
|
 |
| ANEXO 27 (TOMADO POR JONATHAN PEÑA) |
 |
| ANEXO 28 (TOMADO POR SERGIO CASTILLO)
Montaje del fin de carrera mecanico.
|
 |
| ANEXO 29 (TOMADO POR SERGIO CASTILLO)
Instalación
de las electroválvulas.
|
 |
| ANEXO 30 (TOMADO POR SERGIO CASTILLO)
Instalación
de la unidad de mantenimiento FRL.
|
 |
| ANEXO 31 (TOMADO POR JONATHAN PEÑA)
Montaje
del cilindro neumático de la mordaza.
|
 |
| ANEXO 32 (TOMADO POR SERGIO CASTILLO)
Montaje
del cilindro neumático del dosificador.
|
Logramos desarrollar habilidad en la
programación, implementación y uso de los controladores programables tales como
el PLC y sus diferentes aplicaciones en el campo de la automatización industrial. Pudimos
poner en práctica todos los conocimientos adquiridos durante el proceso de
aprendizaje en el Taller de Electricidad y Electrónica de controles y
automatismos. Mediante
la aplicación de la automatización de una maquina se pueden llevar a cabo
procesos con mayor eficiencia, en menos tiempo y posibilitando al trabajador
tener menos riesgos de accidentes
laborales. Alcanzar
competencias laborales en la aplicación e implementación de diferentes
componentes neumáticos en el sistema de empaquetado y sistema de control de la
maquina tales como cilindros neumáticos y electroválvulas.
RECOMENDACIONES
TÉCNICAS
La implantación de sistemas automatizados que puedan agilizar los
procesos manuales.
Adquisición de Equipos de Computación el cual tenga como
característica principal un software y hardware actualizado que
permite un buen desenvolvimiento del sistema automatizado.
Es recomendable diseñar un plan de seguridad y respaldo, que
permita evitar cualquier tipo de accidentes en caso de cualquier eventualidad.
Capacitación y asesoramiento a los usuarios que van a utilizar el
sistema, para un mejor funcionamiento del mismo.
Mantenimiento constante al sistema automatizado, así como a
los demás elementos que lo constituyen para que este se desenvuelva con el
mejor rendimiento posible durante un largo tiempo.
BIBLIOGRAFÍA E INFOGRAFÍA
-
Flower Leiva Luis, Instalaciones
Residenciales Teoría y Práctica, 5ª. ed. Bogotá, Colombia. Centro Educativo
Distrital Britalia. 2000. p. 224.
-
Flower Leiva Luis, Controles y Automatismos
Eléctricos Teoría y Práctica, 5ª. ed. Bogotá, Colombia. Centro Educativo
Distrital Britalia. 2000. p. 294.
-
http://es.wikipedia.org/wiki/Controlador_l%C3%B3gico_programable
-
http://www.rocatek.com/forum_plc1.php
-
http://www.diytrade.com/china/pd/7411158/Siemens_LOGO_PLC.html
-
http://www.uhu.es/diego.lopez/AI/auto_trans-tema1.pdf
-
http://www.uhu.es/rafael.sanchez/ingenieriamaquinas/carpetaapuntes.htm/Trabajos%20IM%202009-10/Carlos%20Tutosaus-introduccion_automatizacion.pdf
-
http://www.monografias.com/trabajos6/auti/auti.shtml
-
http://html.rincondelvago.com/automatizacion_1.html
-
http://auditoria.obolog.com/ventajas-desventajas-sistemas-automatizados-63189
-
http://www.festo.com/cms/es-co_co/9813.htm
-
http://es.wikipedia.org/wiki/Actuador
-
http://www.infoplc.net/noticias/item/101392-actuadores-electricos-y-neumaticos-con-diseno-optimizado-para-uso-higienico
-
http://www.euskalnet.net/j.m.f.b./neunatica.htm
-
http://www.torreoneumatica.com.ar/index.php?option=com_content&task=view&id=6&Itemid=37
-
http://www.taringa.net/posts/apuntes-y-monografias/5426137/Unidades-de-mantenimiento-neumatico-FRL.html
-
http://www.slideshare.net/alexey1984/controles-y-automatismos-electricos
-
http://es.wikipedia.org/wiki/Contactor
-
http://ddtorres.webs.ull.es/Docencia/Intalaciones/Electrifica/Tema%203.htm
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