SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL CONTROL DE EMBOTELLADO

INDICE

1 Sistema automatizado para el control de embotellado

SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL CONTROL DE EMBOTELLADO

CONTENIDO

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RESUMEN……………………………………………………………….3 ABSTRACT………………………………………………………………4 INTRODUCCION………………………………………………………..5 OBJETIVO……………………………………………………………….6 JUSTIFICACION………………………………………………………..6

CAPITULO 1. ANTECEDENTES HISTÓRICOS 1._ Estado del arte………………………………………………………9 1.1._ Propiedades del Pet……………………………………………..11 1.2._ Almacenamiento de materia prima…………………………….12 1.2.1._ Manejo de materia prima y mercancía………………………13 1.2.2._ Clasificación de materia prima……………………………….15 1.3._ Sistema de transporte…………………………………………..16 1.3.1._ Banda transportadora…………………………………………16 1.3.2._ Funcionamiento de una cinta transportadora………………17 2 Sistema automatizado para el control de embotellado

SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL CONTROL DE EMBOTELLADO 1.3.3._ Funcionamiento de rodillos transportadores……………….17 1.3.4._ Partes principales de una banda transportadora…………. 18 1.4._ Sistema de llenado de botellas…………………………………19 CONTENIDO

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1.4.1._ Lavado de botellas...………………………………………….19 1.4.2._ Llenado de botellas…………………………………………...20 1.5._ Sistema de etiquetado…………………………………………..21 1.5.1._ Etiquetado de botellas plásticas para uso industrial……....22 1.6._ Elaboración del producto………………………………………..24 1.7._ Métodos de etiquetado………………………………………….24 1.7.1._ Empaquetado de botellas plásticas………………………….25 1.7.2._ Empaquetado por papel………………………………………26 1.7.3._ Empaquetado por plástica……………………………………26 1.8._ Formas de automatización……………………………………..27 1.8.1._ Formas de control de un proceso…………………………...27 1.8.2._ Tipos de procesos industriales………………………………28 1.8.3._ Elementos de control…………………………………………28

3 Sistema automatizado para el control de embotellado

SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL CONTROL DE EMBOTELLADO CAPITULO 2. SISTEMAS DE CONTROL. 2._ Introducción………………………………………………………..31 2.1._ Diseño de la bando transportadora…………………………...31 2.1.1._ Selección del motor…………………………………………..32 2.1.2._ Tipos y características del motor……………………………33 CONTENIDO

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2.1.2.1 Motores de c.d………………………………………………33 2.1.2.2 Motores de c.a………………………………………………34 2.1.2.3 Motores universales………………………………………..34 2.1.3._ Motores lineales……………………………………………..35 2.2._ Sistema de etiquetado………………………………………..35 2.2.1._ Selección de motores paso a paso……………………….36 2.2.2._ Ventajas de los motores paso a paso……………………36 2.2.3._ Desventaja de los motores paso a paso…………………37 2.3._ Sistemas de empaquetado…………………………………..37 2.3.1._ Sistema neumático………………………………………….37 2.3.1.1._ Actuadotes………………………………………………...37 2.3.1.2._ Sistema neumático e hidráulico…………………………38 4 Sistema automatizado para el control de embotellado

SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL CONTROL DE EMBOTELLADO 2.3.1.3._ Fuente de emergencia……………………………………38 2.3.1.4._ Cilindros……………………………………………………39 2.3.1.5._ Cilindro simple…………………………………………….39 2.3.1.6._ Cilindros de doble efecto…………………………………39 2.3.2._ Válvulas………………………………………………………40 2.3.2.1._Válvulas distribuidoras……………………………………41 2.3.2.2._Accionamiento de válvulas………………………………43 CONTENIDO

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2.4._ PLC………………………………………………………….....44 2.4.1._ Rack principal………………………………………………44 2.4.2._ Fuente de alimentación……………………………………45 2.4.3._ CPU………………………………………………………….45 2.4.4._ Tarjeta de señales de entrada/salida digital…………….45 2.4.5._ Tarjeta de señales de entrada/salida analógicas………46 2.4.6._ Tarjetas especiales………………………………………..47 2.5._ Sensores……………………………………………………..47 2.5.1._ Sensores de posición...…………………………………..48 2.5.2._Captadores…………………………………………………48 5 Sistema automatizado para el control de embotellado

SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL CONTROL DE EMBOTELLADO 2.5.3._ Sensores de contacto…………………………………….48 2.5.4._ Sensores de movimiento…………………………………49 2.5.4.1._ Sensores de deslizamiento……………………………49 2.5.4.2._ Sensores de velocidad…………………………………49 2.5.4.3._ Sensores de aceleración………………………………50 2.5.4.4._ Sensores de proximidad……………………………….50 2.5.4.5._ Sensores neumáticos de proximidad…………………51 2.5.4.6._ Sensores de presión……………………………………51 2.5.5._Encoder…………………………………………………….52 CONTENIDO

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2.5.5.1._ Encoder incrementales…………………………………52 2.5.5.2._ Encoder absoluto………………………………………..52 2.5.6._

Sensores de caudal de aire……………………………54

2.5.7._ Sensores de corriente…………………………………….54 2.6._ Transmisión mecánica con elementos flexibles…………54 2.6.1._ Bandas de transmisión…………………………………..55 2.6.2._ Transmisión de cadena de rodillos……………………..55 2.6.3._ Cables metálicos…………………………………………56 6 Sistema automatizado para el control de embotellado

SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL CONTROL DE EMBOTELLADO 2.7._ Engranes…………………………………………………….57 2.7.1._ Engranes rectos…………………………………………..57 2.7.2._ Engranes helicoidales……………………………………58 2.7.3._ Engranes cónicos…………………………………………58 2.7.4._ Engranes sin fin…………………………………………..59 2.8._ Resistencia de materiales…………………………………59

CAPITULO 3. MEMORIA DE CALCULOS 3._Introducción…………………………………………………….62 3.1._ Calculo para el motor………………………………………62 3.1.1 Ecuación para un transporte helicoidal………………….62 CONTENIDO

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3.2._ Calculo del diente del engrane……………………………66 3.2.1._ Diámetro del paso del engrane impulsor………………67 3.2.2._ Diámetro del paso del engrane conducido……………67 3.2.3._ Calculo de la velocidad lineal…………………………..67 3.3._ Calculo del eje……………………………………………..69 3.4._ Calculo de la cuña…………………………………………72

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SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL CONTROL DE EMBOTELLADO 3.5._ Cálculo de los cilindros neumáticos……………………...73 3.5.1._ Calculo del cilindro neumático de le “E” invertida…….74 3.5.2._ Cálculo del cilindro neumático de empuje de la caja…76 3.5.3._ Cálculo del cilindro neumático de la trampa…………..77 3.5.4._ Calculo del soporte de la banda………………………..85 3.5.5._ Calculo de la estructura de la “C”………………………87 3.6._ Pendiente en A…………………………………………….88 3.7._ Deflexión……………………………………………………89

CAPITULO 4 COSTOS 4._ Introducción…………………………………………………92 4.1._ Acoplamiento del motor y la flecha…………………….92

CONTENIDO

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4.2._ Esfuerzos que afectan a la cuña por medio de……………94 Círculo de mohr 4.3._ Conceptos de ingeniería……………………………………..95 4.4._ Material ya manufacturado…………………………………..96

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SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL CONTROL DE EMBOTELLADO 4.4.1._ Costo del motor reductor…………………………………..96 4.4.2._ Fabricación del engrane……………………………………96 4.4.3._ Fabricación de las flechas………………………………….98 4.4.4._ Costo de la cadena de tablillas plásticas…………………99 4.4.5._ Costo de los motores paso a paso………………………..99 4.4.6._ Costo de los sensores…………………………………….100 4.4.7._ Electro válvulas 5/2……………………………………….100 4.4.8._ Electro válvulas 3/2……………………………………….101 4.4.9._ Costo de la “E” invertida………………………………….102 4.4.10._ Costo de la fabricación de la “C”………………………103 4.4.11._ Costo del perfil…………………………………………..104 4.4.12._ Costo del PLC…………………………………………...104 4.5._ Compilación del total de los componentes………………105

CONTENIDO

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Anexos A

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SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL CONTROL DE EMBOTELLADO

Diagrama Eléctrico del motor paso a paso………………………107

Diagrama del motor reductor………………………………………108

Diagrama neumático……………………………………………….109

Señales del PLC……………………………………………………110

Conclusiones…………………………………………………….111

Bibliografía………………………………………………….112

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RESUMEN

En el presente documento se abordaron los elementos necesarios para una mejor comprensión del tema así como los puntos más sobresalientes en el diseño de los sistemas de etiquetado y 11 Sistema automatizado para el control de embotellado

SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL CONTROL DE EMBOTELLADO empaquetado de las botellas plásticas. Explicando brevemente los procesos, los tipos de procesos usados actualmente en distintas industrias, las principales características de las máquinas, así como sus ventajas y desventajas de algunas de estas. El etiquetado de un producto es ofrecer soluciones para la decoración e identificación de producto. La tendencia actual, lejos del caro embalaje exterior, ha centrado su atención en la etiqueta como uno de los instrumentos de mercadeo de producto más importantes. Las etiquetas de producto son a menudo herramientas para crear impresiones duraderas que promueven la imagen de la marca y dan un toque personal. La información de la etiqueta constituye un medio primario por el que los consumidores diferencian entre productos individuales y marcas para estar bien informados a la hora de hacer elecciones de compra. En el proceso de empaquetado, se entiende como la acción de guardar, proteger y preservar los productos durante su distribución, almacenaje y manipulación, a la vez que sirve como identificación y promoción del producto e información para su uso. Los empaquetados se destinan a bebidas y alimentos, pero también son esenciales para cosméticos, productos del hogar, productos eléctricos, medicinas, artículos para la salud, productos químicos para el campo, semillas, piensos y bienes industriales de todo tipo, como repuestos para motores o software y hardware para ordenadores o computadoras.

ABSTRACT

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SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL CONTROL DE EMBOTELLADO In the paper there were analyzed the elements necessary for a better comprehension of the topic as well as the most outstanding points in the design of the labeled and packaging system for the plastic bottles. Explaining briefly the processes, the types of processes used at present in different industries, the principal characteristics of the machines, as well as his advantages and disadvantages of some of these. The labeled one of a product is to offer solutions for the decoration and identification of product. The current tendency, off the expensive exterior packing, has worked for become the label as one of the more important instruments of marketing of product. The labels of product are often hardware to create lasting impressions that promote the image of the mark and give a personal appearance. The information of the label constitutes a primary way for which the consumers differ between individual products and marks to be informed well at the time of doing elections of buy. In the packaging process, its definite as the action to keep, to protect and to preserve the products during his distribution, storage and manipulation, simultaneously that serves as identification and promotion of the product and information for his correct use. The nowadays packaging process are destined to drinks and food, but also they are essential for cosmetics, products of the hearth, electrical products, medicines, articles for the health, chemical products for the field, seeds and industrial goods of all kinds, as restored for engines or software and hardware for computers.

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SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL CONTROL DE EMBOTELLADO INTRODUCCIÓN Dentro de la historia de la humanidad han ocurrido grandes cambios, uno de ellos fue La Revolución Industrial, considerado como el mayor cambio tecnológico, socioeconómico y cultural iniciándose en el Reino Unido a finales del siglo XVIII y principios del XIX, trayendo consigo un importante crecimiento en la fabricación de maquinarias, como consecuencia los talleres fueron sustituidas por industrias, los trabajos que se realizaban de forma manual fueron sustituidos por maquinaria. Con el avance de los sistemas de producción evolucionó el contrato de compraventa que es aquel contrato bilateral en el cual el vendedor entrega un servicio o bien determinado a un comprador que paga una cierta cantidad monetaria por dicho servicio o bien. A mediados del siglo XX la gran transformación de la vida rural a la vida urbana exigió que los alimentos pudieran ser transportados desde el campo a la ciudad y pudieran mantenerse durante mayores períodos de tiempo en buen estado de conservación. Se necesitaron nuevos contenedores para adaptarse a esos cambios. Los envases de cartón y papel tuvieron una gran aceptación, ya que mantenían las cantidades pre-pesadas de café, cereales, sal y otros artículos básicos. Pero la necesidad de identificar el contenido de los envases era por medio de hojas de papel con el nombre del producto. Las etiquetas se realizaron hasta el siglo XVIII utilizando papel hecho a mano e imprimiéndolas con una rudimentaria técnica consistente en la presión de dos tablillas de madera entre las cuales se situaba éste. En 1798, dos grandes inventos revolucionaron la proliferación de las etiquetas: la invención de la máquina de papel y el invento de la litografía. [WBWk, 2006] 14 Sistema automatizado para el control de embotellado

SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL CONTROL DE EMBOTELLADO

La función principal de la etiqueta es informar al consumidor sobre el contenido del envase, los ingredientes, forma de preparación, modo de uso, precauciones, el valor nutricional para el caso de alimentos, así como los mensajes principales en una etiqueta como el nombre de la empresa o quien lo fabrica, código de barras, nombre del producto, contenido, dirección del fabricante. Una de las características de la etiqueta es que el mensaje de contenido debe ser veraz, exacto y no engañoso, los productos que se envasan en un medio líquido deben mostrar en la etiqueta tanto el peso neto, como el peso escurrido.

OBJETIVO Automatizar un sistema para el control de botellas plásticas. Controlar las variables involucradas de los procesos de etiquetado y empacado, la transportación del producto por medio de una banda a los procesos mencionados anteriormente.

JUSTIFICACIÓN La elaboración de productos para la limpieza del calzado ha ido en constante evolución desde las ceras sólidas hasta los limpiadores de gamuza, ante y pieles. El proceso de elaboración es realmente sencillo, puesto que tan solo se mezcla la materia prima en un recipiente, se llenan, se etiquetan las botellas y se empacan para su distribución comercial. Tomando en cuenta que la maquinaria empleada para dichos procesos son de elevado costo para las empresas en vías de desarrollo por su alta tecnología utilizada, sin embargo no en todo el proceso se ha implementado maquinaria automatizada, buscando sistemas alternos que 15 Sistema automatizado para el control de embotellado

SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL CONTROL DE EMBOTELLADO satisfagan las necesidades .Es importante mencionar que en algunas medianas empresas los procesos de etiquetado y empacado se realiza de forma manual, por ejemplo en la elaboración de productos de limpieza caseros. Se considera necesario la explicación del proceso de elaboración por lo que se explicaran cada uno de los procesos para obtener el producto terminado, mencionando en forma explicita el proceso de etiquetado y empacado Después de este paso procede el vaciado de las botellas por medio de una maquina de llenado de botellas la cual tiene la capacidad e llenar 3 botellas por minuto. El siguiente paso es el etiquetado el cual en estos momentos se realiza manualmente y el proceso final es el empacado que también se realiza manualmente.

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SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL CONTROL DE EMBOTELLADO

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SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL CONTROL DE EMBOTELLADO

En este capítulo se conocerán los elementos básicos

del

proceso

de

transporte,

el

etiquetado y empacado de botellas plásticas, así como sus aplicaciones en los usos industriales. También se mencionarán los antecedentes históricos de los diferentes elementos que intervienen en el proceso de etiquetado y empacado.

1.- ESTADO DEL ARTE

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SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL CONTROL DE EMBOTELLADO Muchos procesos existentes en la industria presentan una evolución secuencial con el tiempo; es decir el estado actual en que esta el proceso de pende del estado anterior. Estos procesos pueden automatizarse empleando un autómata programable. Todo proceso que se pretende automatizar puede descomponerse para su análisis en dos partes: una parte operativa, que comprende las acciones que determinan los elementos, como motores , cilindros neumáticos, válvulas, etc y una parte de control que programa las secuencias necesarias para la actuación de la parte operativa.[Romero 1996.] La ubicación de las líneas de producción de los distintos sectores de una planta, de sus maquinarias y equipos de los puestos de trabajo, de los almacenes y demás dependencias hace el buen funcionamiento de una fabrica. Suelen identificarse tres formas básicas de distribución de planta: las orientadas al producto, las orientadas al proceso, y las distribuciones por posición fija. Sin embargo las características del proceso hacen conveniente la utilización de distribuciones combinadas llamadas distribuciones híbridas. Es por tanto que una distribución en planta es la integración de toda la maquinaria e instalaciones de una empresa en una gran unidad operativa, la correcta distribución lograra minimizar los costos de producción y optimizar la calidad del proceso.[Cabrera 2004.] En la industria es raro encontrar alguna empresa que no utilice una banda transportadora, sin embargo los grandes usuarios son principalmente: la industria minera, la industria cementera, las empacadoras, las empresas graneleras, empresas refresqueras y todas aquellas en donde el producto tenga que ser llevado de un lugar a otro. [Castillo 1994] Las bandas transportadoras son elementos auxiliares de diferentes procesos, cuya misión es recibir o enviar un producto de forma continua y regular para llevarla a otro punto deseado. Por otra parte las bandas transportadoras son de una gran sencillez de funcionamiento que una vez instaladas suelen dar pocos problemas mecánicos y de mantenimiento, son maquinas que 19 Sistema automatizado para el control de embotellado

SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL CONTROL DE EMBOTELLADO funcionan por si solos intercaladas en una línea de proceso y no requieren generalmente de ningún operario que manipule directamente sobre ellas. Desde que el hombre fue nómada y necesito de dispositivos que le permitieran desplazar los alimentos que casaban tales como el mamut así como otros animales, tuvo que implementar un sistema de banda para su arrastre, en la etapa de sedentarismo tuvo la necesidad de modificar ese sistema por otro dispositivo el cual le permitió transportar sus alimentos a las aldeas para su abastecimiento

de alimentos, por lo cual lo impulso a reemplazar los

habituales procesos que usaban, al nos dimos cuenta que las bandas transportadoras son útiles en los procesos para transportar un producto a un punto especifico. En la industria alimentaría se produce gran cantidad y diversidad de productos alimentarios para sus distribución y venta en distintos países, para asegurarse de que cumpla todos los requerimientos de seguridad y calidad. La garantía de calidad se basa en el uso de sistemas de análisis aleatorio en puntos críticos de control. La utilización de sistemas automatizados hoy en la industria ha acelerado los procesos y manejo de productividad de las diferentes empresas. [Calzada 2005] Un transportador de bandas es un equipo que sirve para llevar de un lugar a otro, ya sea grande o corta la distancia, grandes y pequeñas cantidades de muy variados materiales, pudiendo tener este trayectorias inclinadas, rectas o una combinación de ambas, las cuales constan de materiales elásticos que en su parte superior acarrean el material; la banda se enrolla en varias poleas cilíndricas una colocada en la sección de carga del transportador y otras en la sección de descarga, y es unida por grapas o se vulcanizan sus extremos.

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SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL CONTROL DE EMBOTELLADO La banda transportadora es movida por un equipo motor que consta de motor, coples, reductor de velocidad cantarina o bandas V y se colocan regular mente en las secciones de descarga. [Bagazo, 2004]

1.1.- Propiedades del PET Aunque ciertamente en el pasado los materiales plásticos han sido utilizados como sustitutos de los materiales tradicionales metálicos y aislantes con resultados no siempre positivos, tenemos que reconocer que la actual difusión y el empleo ya generalizado a contribuido a un mejor conocimiento y una aplicación mas apropiada de estos nuevos materiales. Cuando en alguna aplicación los materiales plásticos deben sustituir a los metales, el vidrio, la cerámica, debe considerarse las notables propiedades de resistencia a las cargas mecánicas y térmicas así como el comportamiento en servicios entre el material plástico seleccionado. Las propiedades de un material plástico dependen en primer lugar de las características químicas y físicas de las resinas básicas y de los aditivos básicos usados para mejorar o modificar algunas propiedades de dicha resina. En general los materiales termoplásticos con estructura lineal, pueden ser subdivididos en dos subgrupos con referencia a su acomodo molecular: ·

Polímeros con estructura amorfa

·

Polímeros con estructura parcialmente cristalina

La diversa estructura molecular no solo influye en el comportamiento en el proceso de fusión y solidificación, sino que también determina las propiedades físicas y mecánicas.

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SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL CONTROL DE EMBOTELLADO En los polímeros con estructura amorfa la fusión no se realiza a una temperatura determinada. Por lo tanto no existe un “punto de fusión” preciso, en sus lugar el material pasa de un estado sólido a viscoso, hasta convertirse finalmente en un fluido Los polímeros con estructura parcialmente cristalina constituido por partes amorfas y cristalinas, presentan una característica de “punto de fusión” que corresponde a la transición del estado sólido al estado fluido. [Moldes y maquinas de inyección para la transformación de plásticos Negri Bossi 1992] 1.2.- ALMACEN DE MATERIA PRIMA Es el lugar donde se guardan los diferentes tipos de mercancía, material prima entre otros, en el almacén se controlan físicamente y se mantienen todos los artículos inventariados, de los inventarios depende la información respecto a tiempos de adelantes, disponibilidades de materiales, tendencias en los precios y materiales de compras, se deben establecer resguardo físicos adecuados para proteger los artículos de algún daño de uso innecesario debido a procedimientos de rotación de inventarios defectuosos de rotación de inventarios defectuosos y a robos. Función de los Almacenes: ·

Mantienen las materias primas a cubierto de incendios, robos y deterioros.

·

Permitir a las personas autorizadas el acceso a las materias almacenadas.

·

Mantienen en constante información al departamento de compras, sobre las existencias reales de materia prima.

·

Lleva en forma minuciosa controles sobre las materias primas (entradas y salidas)

·

Vigila que no se agoten los materiales (máximos – mínimos).

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SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL CONTROL DE EMBOTELLADO Función de las Existencias: ·

Garantizar el abastecimiento e invalida los efectos de:

·

Retraso en el abastecimiento de materiales.

·

Abastecimiento parcial

·

Compra o producción en totales económicos.

·

Rapidez y eficacia en atención a las necesidades.

1.2.1- Manejo de las materias primas y de la mercancía El manejo de las materias primas se puede clasificar mediante una metodología que continuación se menciona - Recepción: es la recepción del material de cualquier fuente u otro departamento de la compañía. - Cajas o casilleros: Puede aumentar mucho la eficiencia total y la flexibilidad de los procedimientos que emplea el almacenamiento, se pueden utilizar estantes de madera o de acero con compartimientos, casilleros. - Proceso: Al recibir un envió: Se le someterá a verificación para comprobar si esta en orden y en buenas condiciones, si el recipiente esta dañado o no se recibió el numero de material requerido. Se resguarda en el almacén pero no se da recibo de conformidad. - De Manera Similar: El material que recibe una instalación de la compañía también debe ser sometido a una inspección preliminar, antes de introducirles en el área de almacenamiento, en el caso de que en la inspección inicial se detecte materiales de calidad en malas condiciones se le debe rechazar. Para poder realizar el almacenaje de las materias se debe tomar en cuenta las dimensiones y características de los materiales, esto determinará el tipo de sistema de almacenamiento y depende de los siguientes factores: 23 Sistema automatizado para el control de embotellado

SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL CONTROL DE EMBOTELLADO

·

Espacio disponible para el almacenamiento de los materiales.

·

Tipos de materiales que serán almacenados.

·

Tipos de materiales que serán almacenados.

·

Número de artículos guardados.

·

Velocidad de atención necesaria.

·

Tipo de embalaje.

Una vez establecido las dimensiones y características de los materiales se debe seleccionar el tipo de almacenaje: - Carga unitaria: Se da el nombre de carga unitaria a la carga constituida por embalajes de transporte que arreglan o acondicionan una cierta cantidad de material para posibilitar su manipulación, transporte y almacenamiento como si fuese una unidad. - La formación de cajas unitarias se hacen a través de una diapositiva llamado pallet (plataforma), que es un estrado de madera esquematizado de diversas dimensiones. Sus medidas convencionales básicas son 1100mm x 1100mm como patrón internacional para adecuarse a los diversos medios de transporte y almacenamiento. Las plataformas pueden clasificarse de la siguiente manera: En cuanto al número de entrada en: plataformas de 2 y de 4 entradas. - Plataforma de 2 entradas: se usan cuando el sistema de movimiento de materiales no requieren utilizar equipos de materiales. - Plataforma de 4 entradas: Son usados cuando el sistema de movimiento de materiales requiere utilizar equipos de maniobras. 24 Sistema automatizado para el control de embotellado

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- Cajas o cajones. Es la técnica de almacenamiento ideal para materiales de pequeñas dimensiones, como tornillos, anillos o algunos materiales de oficina, como plumas, lápices, entre otros. Algunos materiales en procesamiento, semiacabados pueden guardar en cajas en las propias secciones productivas las cajas o cajones pueden ser de metal, de madera de plástico. - Estanterías: Es una técnica de almacenamiento destinada a materiales de diversos tamaños y para el apoyo de cajones y cajas estandarizadas. Las estanterías pueden ser de madera o perfiles metálicos, de varios tamaños y dimensiones, los materiales que se guardan en ellas deben estar identificados y visibles. - Columnas: Las columnas se utilizan para acomodar piezas largas y estrechas como tubos, barras, correas, varas gruesas, flejes entre otras. Pueden ser montadas en ruedas para facilitar su movimiento, su estructura puede ser de madera o de acero - Apilamientos: Las cajas o plataformas son apilados una sobre otras, obedeciendo a una distribución equitativa de cargas, es una técnica de almacenamiento que reduce la necesidad de divisiones en las estanterías, ya que en la práctica, forma un gran y único estante. El apilamiento favorece la utilización de las plataformas y en consecuencia de las pilas, que constituyen el equipo ideal para moverlos. - Contenedores flexible: Es una de las técnicas mas recientes de almacenamiento, el contenedor flexible es una especie de saco hecho con tejido resistente y caucho vulcanizado, con un revestimiento interno que varia según su uso. Se utiliza para almacenamiento y movimiento de sólidos a granel y de líquidos, con capacidad que puede variar entre 500 a 1000 kilos, el movimiento de estos contenedores puede ser por medio de grúas o apiladores.

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SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL CONTROL DE EMBOTELLADO 1.2.2.-Clasificación de las materias primas - Catalogación: es el inventario de todos los artículos los existentes sin omitir ninguna. La catalogación permite la presentación conjunta de todo los artículos proporcionando una idea general de la colección. - Simplificación: se realiza cuando existen dos o más materias para un mismo propósito. Especificación: es la descripción detallada de un artículo, como sus medidas, formato, tamaño, peso, etc. Cuando mayor es la especificación, se contara con más informaciones sobre las materias y menos dudas con respecto de su composición y características. La especificación facilita las compras del artículo, pues permite dar al proveedor una idea precisa del material que se comprara. - Normalización: Indica la manera en que el material debe ser utilizado en sus diversas aplicaciones. - Estandarización: es establecer idénticos estándares para los materiales de modo que no existan muchas variaciones entre ellos. [Villalva 2003]

1.3.- SISTEMAS DE TRANSPORTE. Los sistemas de transportes actualmente empleados no se limitan únicamente a la cadena sin fin; así, las líneas de transporte pueden ser de rodillos de cintas sin fin, de plataformas guiadas sobre bancadas o raíles, etc. Su selección depende de la aplicación a que se destina. El sistema mas elemental es el de correa o cinta sin fin, cuya misión es estrictamente la de transportar piezas de un punto a otro, sobre el mismo plano o distintos planos. 26 Sistema automatizado para el control de embotellado

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La línea de rodillos se emplean preferentemente para objetos relativamente voluminosos los cuales avanzan en ella por gravedad, a la ligera pendiente de las mismas, se aplican primordialmente en sistemas de embalaje o de montaje, donde los tiempos invertidos en dicha operación son relativamente largos. El transporte por raíles puede presentar dos variantes, que las plataformas donde van los objetos avancen sobre los raíles por gravedad o por el arrastre de una cadena. [Navarro 1975]

1.3.1.- Bandas transportadoras En el transporte de materiales, materias primas, minerales y diversos productos se han creado diversas formas; pero una de las más eficientes es el transporte por medio de bandas y rodillos transportadores, ya que estos elementos son de una gran sencillez de funcionamiento, que una vez instaladas en condiciones suelen dar pocos problemas mecánicos y de mantenimiento. Las bandas y rodillos transportadoras son elementos auxiliares de las instalaciones, cuya misión es la de recibir un producto de forma más o menos continua y regular para conducirlo a otro punto. Son aparatos que funcionan solos, intercalados en las líneas de proceso y que no requieren generalmente de ningún operario que manipule directamente sobre ellos de forma continuada.

1.3.2.- Funcionamiento de una cinta transportadora Este tipo de transportadoras continuas están constituidas básicamente por una banda sinfín flexible que se desplaza apoyada sobre unos rodillos de giro libre. El desplazamiento de la 27 Sistema automatizado para el control de embotellado

SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL CONTROL DE EMBOTELLADO banda se realiza por la acción de arrastre que le transmite uno de los tambores extremos, generalmente el situado en "cabeza". Todos los componentes y accesorios del conjunto se disponen sobre un bastidor, casi siempre metálico, que les da soporte y cohesión. Se denominan cintas fijas a aquéllas cuyo emplazamiento no puede cambiarse. Las cintas móviles están provistas de ruedas u otros sistemas que permiten su fácil cambio de ubicación; generalmente se construyen con altura regulable, mediante un sistema que permite variar la inclinación de transporte a voluntad.

1.3.3.- Funcionamiento de rodillos transportadores El sistema de rodillos funciona por medio de un motor de rotación; el cual por a través de cadenas, cintas u otro elemento transfiere esta energía a los diferentes rodillos, lo cual hace que el sistema opere de una manera eficiente haciendo rodar todos los rodillos a una misma revolución, lo cual hará giran a una misma velocidad todos los rodillos.

1.3.4.- Partes principales de una banda transportadora Las bandas y rodillos transportadores poseen las siguientes herramientas para poder funcionar óptimamente y con una buena eficiencia: Estructura soportante: la estructura soportante de una cinta transportadora está compuesta por perfiles tubulares o angulares, formando en algunos casos verdaderos puentes que se fijan a su vez, en soportes o torres estructurales apernadas o soldadas en una base sólida. Elementos deslizantes: son los elementos sobre los cuales se apoya la carga, ya sea en forma directa o indirecta, perteneciendo a estos los siguientes; 28 Sistema automatizado para el control de embotellado

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Correa o banda: la correa o banda propiamente tal, que le da el nombre a éstos equipos, tendrá una gran variedad de características, y su elección dependerá en gran parte del material a transportar, velocidad, esfuerzo o tensión a la que sea sometida, capacidad de carga a transportar, etc. Polines: generalmente los transportadores que poseen éstos elementos incorporados a su estructura básica de funcionamiento, son del tipo inerte, la carga se desliza sobre ellos mediante un impulso ajeno a los polines y a ella misma. Elementos motrices: el elemento motriz de mayor uso en los transportadores es el del tipo eléctrico, variando sus características según la exigencia a la cual sea sometido. Además del motor, las poleas, los engranajes, el moto reductor, son otros de los elementos que componen el sistema motriz. Tambor motriz y de retorno: la función de los tambores es funcionar como poleas, las que se ubicaran en el comienzo y fin de la cinta transportadora, para su selección se tomarán en cuenta factores como: potencia, velocidad, ancho de banda, entre otros.

1.4.- SISTEMA DE LLENADO DE BOTELLAS El llenado de botellas se inicia en las máquinas lavadoras, donde varias unidades se someten a un proceso de lavado y esterilización, que garantiza la higiene total de los envases. Las botellas provenientes de la máquina de lavado son conducidas por una cinta transportadora hacia el equipo de llenado del producto.

29 Sistema automatizado para el control de embotellado

SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL CONTROL DE EMBOTELLADO Las botellas ingresan a este proceso, secas por dentro. Las botellas ingresan a la máquina llenadora, donde efectúan un recorrido circular. La operación de llenado se realiza mediante un sistema de boquillas que llenan la botella con el producto que previamente ha ingresado a una tolva alimentadora, desde donde se reparte por un juego de tuberías y válvulas hacia las boquillas. Una vez que la botella ha sido llenada, ésta sale a un sistema mecánico de colocación de la tapa corona por presión. Las botellas llenas y selladas se conducen por la banda transportadora hacia el proceso de etiquetado.

1.4.1 Lavado de botellas Las botellas que fueron separadas de la jaba en la desempacadora ingresan a la mesa de carga de la máquina lavadora de botellas. Esta máquina es accionada por un operador en la mesa de carga y por dos operadores en la descarga. Las botellas ingresan a la máquina en forma automática; esta máquina tiene un tanque pequeño con sosa cáustica al 3.5% y otro más grande con sosa cáustica al 2.5%. En estos tanques se sumergen las botellas para remover toda la suciedad que contengan, la temperatura en estos tanques es de aproximadamente 65 ºC. Luego las botellas pasan por una serie de enjuagues, en donde se recircula el agua por medio de bombas y al final se tiene un enjuague con agua fresca, para lo cual se utilizan boquillas individuales para cada botella. Al final el agua se escurre y la botella sale a la mesa de 30 Sistema automatizado para el control de embotellado

SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL CONTROL DE EMBOTELLADO descarga completamente limpia. Cierta cantidad de agua con arrastre de sosa es enviada por una tubería al drenaje de descarga.

1.4.2 Llenado de botellas Las botellas provenientes de la máquina de lavado son conducidas por una cinta transportadora hacia el equipo de llenado del producto. Las botellas ingresan a este proceso, secas por dentro, pero aún húmedas por fuera. Antes de la entrada a la máquina llenadora existe un sistema detector infrarrojo, que retira automáticamente de la línea las botellas que tienen cualquier impureza en su interior. Las botellas ingresan a la máquina llenadora, donde efectúan un recorrido circular. La operación de llenado se realiza mediante un sistema de boquillas que llenan la botella con el producto que previamente ha ingresado a una tolva alimentadora, desde donde se reparte por un juego de tuberías y válvulas hacia las boquillas. Una vez que la botella ha sido llenada, ésta sale a un sistema mecánico de colocación de la tapa corona por presión. Las botellas llenas y selladas se conducen por la banda transportadora hacia el proceso de encajonamiento (colocación en las jabas), pero previamente pasan a través de una cámara de lavado por aspersión para limpiar el exterior de las mismas y a continuación se secan con chorros de aire a presión. Sobre las bandas transportadoras, tanto en la parte previa al llenado, como después del mismo, se tienen sitios iluminados para que los operadores observen a través de las botellas y

31 Sistema automatizado para el control de embotellado

SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL CONTROL DE EMBOTELLADO controlen la limpieza de las mismas, su contenido, así como para que retiren aquellas que no están limpias o presentan algún otro problema como un llenado inadecuado, etc. El control previo se usa en caso de que el detector infrarrojo no esté disponible o no se pueda usar por alguna otra razón (un ejemplo es el caso de botellas de 200 ml, que son muy pequeñas y frágiles).

Este sistema fue desarrollado en España en la década de los 90, basado en las experiencias del manejo del Pet ya que en este periodo, los consumos del Pet aumento en el mundo, para satisfacer las necesidades del mismo y poder atacar al mercado globalizado [Referencia 1.7 llenado de botellas y etiquetado Krones A.G.]

1.5.- SISTEMA DE ETIQUETADO Dentro del etiquetado de producto primario, los segmentos de alimentación y bebidas representan la mayor parte, seguido del segmento de cuidado del hogar y cuidado personal como el siguiente segmento mayor. Las etiquetas de producto son impresas principalmente con técnicas de impresión tradicionales, como Tipografía UV, Flexo grafía, Serigrafía, Offset, Huecograbado, UV-Flexo e impresión digital. El etiquetado de alimentos es el segmento de uso final más diverso. Abarca el etiquetado desde el seguimiento del producto y fechas de caducidad a las etiquetas de promoción. Las normas y leyes sobre la seguridad alimentaría influyen en el tipo de etiquetado. Las etiquetas utilizadas en la industria alimentaría suelen requerir una buena resistencia al aceite. En

32 Sistema automatizado para el control de embotellado

SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL CONTROL DE EMBOTELLADO muchos casos, las etiquetas también deben mantener las propiedades de adhesión a muy bajas temperaturas de almacenamiento en congelador. El etiquetado de botellas en la industria se elabora de diferentes maneras según sean las necesidades de la empresa, pueden usarse sistemas de etiquetado envolvente, sistema para etiquetado frente y dorso, sistema de etiquetado superior / inferior, sistema de etiquetado múltiple, sistema de etiquetado en tres caras y envolvente, y en todas estas se requiere de una maquina especial para elaborar cada trabajo. El etiquetado de los productos varían según su clasificación estos pueden estar divididos en alimentos, bebidas, hogar e higiene personal, farmacéuticos y sanitarios, industrial y químicos, seguridad, automotriz y electrónica e industrial.

1.5.1.- Etiquetado de botellas de plástico para uso industrial En muchas aplicaciones, tanto el frontal como el adhesivo deben ser resistentes al agua y a los productos químicos y debe tener una buena durabilidad en el exterior. Suelen utilizarse los frontales sintéticos. Dentro de este segmento, los métodos principales de impresión utilizados son la transferencia térmica, la térmica directa y la flexografía multicolor. La etiqueta también desempeña una función importante en la seguridad del producto ya que identifica al producto y posibles componentes peligrosos. La legislación de la U.E. exige a los fabricantes la clasificación y el etiquetado de las substancias y preparados. En

México

existe

la

NORMA

OFICIAL

MEXICANA

NOM-050-SCFI-2004,

INFORMACION COMERCIAL-ETIQUETADO GENERAL DE PRODUCTOS que tiene 33 Sistema automatizado para el control de embotellado

SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL CONTROL DE EMBOTELLADO por objeto establecer la información comercial que deben contener los productos de fabricación nacional y de procedencia extranjera que se destinen a los consumidores en el territorio nacional y establecer las características de dicha información, así que el etiquetado es obligatorio para cualquier producto que se comercialice en el territorio nacional. El etiquetado abarca grandes sectores actualmente: vinos, licores, cervezas, bebidas alcohólicas, líquidos aromáticos, bebidas no alcohólicas, aguas embotelladas, refrescos, productos para el calzado, aceites, etc. La utilización de la etiqueta autoadhesiva está creciendo con rapidez en los siguientes segmentos: la cerveza, las bebidas alcohólicas aromáticas, las bebidas no alcohólicas, y los refrescos. Los fabricantes de bebidas eligen en su mayor parte etiquetas transparentes para aplicarlas a un etiquetado de transparente sobre transparente, sea sobre cristal transparente o botellas de poliéster (PET). Una apariencia de cristal transparente se consigue con un adhesivo especial que conserva su gran transparencia en condiciones de embotellado con humedad. Un soporte PET asegura una capa adhesiva lisa, logrando una transparencia máxima al etiquetar la superficie. Dependiendo de la clase de bebidas, el adhesivo y el material frontal tendrán unas demandas específicas para su buen comportamiento en los procesos de pasteurización y en la inmersión en cubiteras, y también para el rellenado, transporte, y posible consumo. Se han desarrollado complejos especiales para etiquetas que soporten las diferentes condiciones ambientales a las que pudieran ser expuestas. Dentro de los procesos es necesario transportar los productos de un área o un proceso al siguiente en una línea de producción, esta tarea se facilita con la utilización de un transportador de banda. “Las transportadoras son

34 Sistema automatizado para el control de embotellado

SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL CONTROL DE EMBOTELLADO elementos auxiliares de las instalaciones, cuya misión es la de recibir un producto de forma más o menos continua y regular para conducirlo a otro punto. Dentro del etiquetado de producto primario, los segmentos de alimentación y bebidas representan la mayor parte, seguido del segmento de cuidado del hogar y cuidado personal como el siguiente segmento mayor. Las etiquetas de producto son impresas principalmente con técnicas de impresión tradicionales, como Tipografía UV, Flexo grafía, Serigrafía, Offset, Huecograbado, UV-Flexo e impresión digital. El etiquetado de alimentos es el segmento de uso final más diverso. Abarca el etiquetado desde el seguimiento del producto y fechas de caducidad a las etiquetas de promoción. Las normas y leyes sobre la seguridad alimentaría influyen en el tipo de etiquetado. Las etiquetas utilizadas en la industria alimentaría suelen requerir una buena resistencia al aceite. En muchos casos, las etiquetas también deben mantener las propiedades de adhesión a muy bajas temperaturas de almacenamiento en congelador.

1.6.- ELABORACIÓN DEL PRODUCTO El proceso de elaboración del jabón líquido se resume en: se vierte en un recipiente de capacidad de 50 litros, en el cual se vierten las siguientes materias primas. ·

Agua

·

Alcohol

·

Jabón sin espuma

·

Colorante

· En un tanque vertical de acero inoxidable con capacidad de 50 litros con un sistema de agitación se coloca en su interior el agua correspondiente a la preparación del producto que se 35 Sistema automatizado para el control de embotellado

SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL CONTROL DE EMBOTELLADO va a elaborar al agua se le agrega posteriormente la cantidad de jabón liquido y alcohol una vez efectuado esto se procede a encender el agitador para mezclar las materias y tengan una buena incorporación se dejan agitar aproximadamente 15 segundos sin el color y después se procede a vaciar la cantidad necesaria de color.

1.7.- MÉTODOS DE EMPAQUETADO El empaquetado debe mantener las condiciones de su contenido. En el caso de los alimentos, ha de extraerse el aire para evitar que su deterioro los haga no aptos para el consumo hasta la fecha de caducidad marcada en el envase. Este último tiene que prevenir el derrame de su contenido, en especial en el caso de productos químicos venenosos o corrosivos. En el último siglo las latas se han hecho más ligeras y se ha inventado el abrelatas, y posteriormente se han desarrollado los sistemas de apertura con anillas extraíbles o unidas al envase para bebidas enlatadas. También debe identificar su contenido y composición con etiquetas y dibujos explicativos, incluyendo instrucciones de uso y advertencias sobre su peligrosidad cuando sea preciso. Esto último es esencial en el caso de fármacos y productos químicos, ya sean de uso doméstico o industrial. Se han desarrollado envases de cartón con barnices que evitan que el producto se pegue cuando se congela, así como envoltorios que resisten su introducción en hornos convencionales y de microondas para satisfacer los hábitos alimenticios modernos. Los plásticos han desempeñado un papel importante.

36 Sistema automatizado para el control de embotellado

SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL CONTROL DE EMBOTELLADO 1.7.1.- Empaquetado de botellas plásticas El empaquetado suele ser parte de la planificación de un sistema global de distribución. Así, el tamaño del envase exterior debe tener un diseño específico para optimizar el espacio en los pallets y contenedores. Los envases también han de cumplir la función de disuadir a ciertas personas, como los clientes que intenten probar el producto. Para averiguar si el producto ha sido abierto antes se emplean lengüetas de cierre, tiras alrededor de los tapones y `topes' en la cubierta de las latas que saltan al romperse el vacío. En los envases de medicinas y de productos químicos se pueden utilizar tapones y cerraduras diseñadas para impedir que sean manipulados por los niños. También pueden diseñarse envases especiales para las personas mayores o discapacitadas Los materiales básicos de los envases son papel, cartón, plástico, aluminio, acero, vidrio, madera, celulosa regenerada, tejidos y combinaciones como los laminados. Los tipos de envase incluyen cajas de cartón, cajones, paquetes, bolsas, bandejas, ampollas, envases forrados, botellas, jarras, latas, tubos, envases de aerosoles, tambores, embalajes y contenedores pesados. Tanto las etiquetas como los precintos y el mismo envase se emplean como soporte para la identificación del contenido e información comercial.

1.7.2.- Empaquetado por papel El papel se emplea para la escritura y la impresión, para el embalaje y el empaquetado, y para numerosos fines especializados que van desde la filtración de precipitados en disoluciones hasta la fabricación de determinados materiales de construcción.

37 Sistema automatizado para el control de embotellado

SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL CONTROL DE EMBOTELLADO El papel es un material básico para la civilización del siglo XX, y el desarrollo de maquinaria para su producción a gran escala ha sido, en gran medida, responsable del aumento en los niveles de alfabetización y educación en todo el mundo.

1.7.3.- Empaquetado por plástico Empaquetado con el tema del plástico: Una de las aplicaciones principales del plástico es el empaquetado. Se comercializa una buena cantidad de polietileno de baja densidad en forma de rollos de plástico transparente para envoltorios.

El polietileno de alta densidad se usa para películas plásticas más gruesas, como la que se emplea en las bolsas de basura. Se utilizan también en el empaquetado: el polipropileno, el poli estireno, el poli cloruró de vinilo (PVC) y el poli cloruró de vinilideno. Este último se usa en aplicaciones que requieren estanqueidad, ya que no permite el paso de gases (por ejemplo, el oxígeno) hacia dentro o hacia fuera del paquete. De la misma forma, el polipropileno es una buena barrera contra el vapor de agua; tiene aplicaciones domésticas y se emplea en forma de fibra para fabricar alfombras y sogas.

1.8.- FORMAS DE AUTOMATIZACIÓN La automatización es el estudio de los métodos y procedimientos cuya finalidad es la sustitución del operador humano por un operador artificial en la tarea de una generación física previamente programada. Tomando en cuenta esta definición y ciñéndonos al ámbito industrial puede definirse la automatización como el estudio y aplicación de la automática al control de los procesos

38 Sistema automatizado para el control de embotellado

SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL CONTROL DE EMBOTELLADO industriales. En función del tipo de proceso que se pretende controlar y de la forma que se realiza dicho control.

1.8.1.- Formas de controlar un proceso Hay dos formas de controlar un proceso industrial. - Control de lazo cerrado - Control de lazo abierto Control lazo cerrado: Se caracteriza por que existe una realimentación a través de los sensores desde el proceso hacia le sistema de control, que permite a este ultimo conocer si las acciones ordenadas a los actuadotes se a realizado correctamente sobre el proceso. Control lazo abierto: Se caracteriza por que la información

o variables que controlan el

proceso circulan en una sola dirección, desde el sistema de control al proceso. El sistema de control no recibe la configuración de las acciones que a través de los actuadores ha de realizar sobre el proceso se han realizado correctamente.

1.8.2.- Tipos de procesos industriales Los procesos industriales en función de su evolución con el tiempo, se pueden clasificar en algunos grupos tales como. - Continuos - Discreto 39 Sistema automatizado para el control de embotellado

SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL CONTROL DE EMBOTELLADO - Discontinúo o por lotes

Procesos continuos: se caracteriza porque las materias primas están constante mente entrando por un extremo del sistema, mientras por el otro extremo se obtiene de forma continúa un producto terminado.

Procesos discretos: se caracteriza porque el producto de salida se obtiene a través de una serie de operaciones, muchas de ellas con gran similitud entre si. La materia prima es habitualmente un elemento discreto que se trabaja de forma individua.

Proceso discontinúo: o por lotes: se caracteriza porque se recibe a la entrada del proceso la cantidad de las diferentes piezas discretas que se necesitan para realizar el proceso. Sobre este conjunto se realizan las operaciones necesarias para producir un producto acabado o un producto intermedio para un proceso posterior. (Referencia automatización)

1.8.3 ELEMENTOS DE CONTROL El estudio y aplicación de la automática al control de los procesos cuya finalidad es la sustitución del operador humano por un operador artificial. En función del tipo de proceso que se pretende controlar y de la forma que se realice dicho control, el sistema de control presentará una configuración y características determinadas.

SUMARIO Durante este capítulo se presentaron los conceptos básicos de los sistemas de etiquetado, empaquetado y transporte de botellas plásticas, mencionando algunas características de las 40 Sistema automatizado para el control de embotellado

SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL CONTROL DE EMBOTELLADO botellas tales como, tipo de material, temperatura de fusión y algunas otras características, así como la importancia de estos sistemas en la industria. Destacando los antecedentes históricos de cada sistema y la evolución que han tenido durante épocas pasadas tomando en cuenta que estos sistemas son importantes en la industria para tener una mayor presentación y colocación en el mercado así como una aceptación al consumidor final. Tomando en cuenta algunos conceptos generales para el mejor entendimiento de los aspectos particulares que contienen cada uno de los subsistemas y en los diferentes procesos industriales que se puede emplear. Asimismo se mencionan los diferentes procesos de automatización existentes para el control del etiquetado y empacado de las botellas. Tomando en cuenta que para el etiquetado es necesaria la transportación de las botellas para el etiquetado se menciona la importancia de los sistemas de transportación para obtener lo requerido en el producto. Así como las diferentes formas de transmitir el movimiento, funcionamiento. Asimismo se tomara en consideración algunos conceptos para el análisis y el diseño de algunos elementos necesarios para la elaboración de este proyecto, que se desglosaran en el siguiente capitulo.

41 Sistema automatizado para el control de embotellado

SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL CONTROL DE EMBOTELLADO

42 Sistema automatizado para el control de embotellado

SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL CONTROL DE EMBOTELLADO

En este capitulo se seleccionara todos los elementos que serán necesarios para correcto diseño

de

transporte,

etiquetado

y

empaquetado de botellas plásticas.

2.-INTRODUCCION La principal causa para implementar el proyecto del Etiquetado y Empacado de Botellas de plástico es aumentar la producción

en

una

línea

semi-automatizada para una mayor producción y el aumento de la calidad del producto. La necesidad que requiere cubrir es la automatización de todo el proceso de transporte, etiquetado y empacado de botellas de plástico cubriendo los siguientes aspectos: ·

Diseño de banda transportadora.

·

El sistema de etiquetado de las botellas.

·

El sistema de empacado.

·

El control de los sistemas de banda transportadora, etiquetado y empacado.

·

Tener un sistema de control de todo el proceso y los sensores.

En este capituló se determinan las características de: Sistema de banda transportadora. Sistema etiquetado. 43 Sistema automatizado para el control de embotellado

SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL CONTROL DE EMBOTELLADO Sistema de empacado.

2.1.- Diseño de la banda transportadora Para el diseño de la banda transportadora se toma en cuenta la velocidad a la cual se moverá la botella para determinar el tipo de motor y sus características, se tomara en cuenta el tipo de material de la banda transportadora a si como su forma y dimensiones

por lo cual se

determino que la banda será de tipo horizontal por el proceso e terminando que la forma de la tablilla es regida para evitar su holgura., el material de la tabilla es de plástico.

2.1

Fig.

[ B a n d a

transportadora

de

rígidas,

tablillas

IPS,

2005]

44 Sistema automatizado para el control de embotellado

SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL CONTROL DE EMBOTELLADO El material la estructura de la banda transportadora es de acero inoxidable las dimensiones de la banda en las cuales se va a efectuar el proceso fueron determinadas por la cantidad de producción que se requiere obtener.

2.1.1.- Selección del motor. En magnetismo se conoce la existencia de dos polos: polo norte (N) y polo sur (S), que son las regiones donde se concentran las líneas de fuerza de un imán. Un motor para funcionar se vale de las fuerzas de atracción y repulsión que existen entre los polos. De acuerdo con esto, todo motor tiene que estar formado con polos alternados entre el estator y el rotor, ya que los polos magnéticos iguales se repelen, y polos magnéticos diferentes se atraen, produciendo así el movimiento de rotación. En la figura 2.1 se muestra como se produce el movimiento de rotación en un motor eléctrico.

Figura:2.2 Generación del movimiento de rotación Un motor

eléctrico opera

primordialmente en base a dos principios: El de inducción, descubierto por Michael Faraday 45 Sistema automatizado para el control de embotellado

SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL CONTROL DE EMBOTELLADO en 1831; que señala, que si un conductor se mueve a través de un campo magnético o está situado en las proximidades de otro conductor por el que circula una corriente de intensidad variable, se induce una corriente eléctrica en el primer conductor. Y el principio que André Ampére observo en 1820, en el que establece: que si una corriente pasa a través de un conductor situado en el interior de un campo magnético, éste ejerce una fuerza mecánica o f.e.m. (fuerza electromotriz), sobre el conductor.

2.1.2.- Tipos y características Existen básicamente tres tipos de motores eléctricos: ·

Motores C.D

·

Motores C.A

·

Motores universales

2.1.2.1.- Motores C.D. Los Motores de Corriente Directa [C.D.] o Corriente Continua [C.C.]. Se utilizan en casos en los que es importante el poder regular continuamente la velocidad del motor, además, se utilizan en aquellos casos en los que es imprescindible utilizar corriente directa, como es el caso de motores accionados por pilas o baterías. Este tipo de motores debe de tener en el rotor y el estator el mismo numero de polos y el mismo numero de carbones. Los motores de corriente directa pueden ser de tres tipos: ·

Serie

·

Paralelo

·

Mixto

46 Sistema automatizado para el control de embotellado

SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL CONTROL DE EMBOTELLADO 2.1.2.2.- Motores de C. A Los Motores de Corriente Alterna [C.A.]. Son los tipos de motores más usados en la industria, ya que estos equipos se alimentan con los sistemas de distribución de energías “normales”. De acuerdo a su alimentación se dividen en tres tipos: ·

Monofásicos (1 fase)

·

Bifásicos (2 fases)

·

Trifásicos (3 fases)

2.1.2.3.- Motores Universales Los motores universales son motores en serie de potencia fraccional, de corriente alterna, diseñados especialmente para usarse en potencia ya sea de corriente continua o de corriente alterna. Recordemos que el motor serie de corriente continua se caracteriza por disponer de un fuerte par de arranque y que la velocidad del rotor varía en sentido inverso de la carga, pudiendo llegar a embalarse cuando funciona en vacío. Estos motores tienen la misma característica de velocidad y par cuando funcionan en c.a. o en c.c. En general, los motores universales pequeños no requieren devanados compensadores debido a que el número de espiras de su armadura es reducido y por lo tanto, también lo será su reactancia de armadura. Como resultado, los motores inferiores a 3/8 de caballo de fuerza generalmente se construyen sin compensación. El costo de los motores universales no compensados es relativamente bajo por lo que su aplicación es muy común en aparatos domésticos ligeros, por ejemplo: aspiradoras, taladros de mano, licuadoras, etc. El motor universal es sin duda, el más utilizado en la industria del electrodoméstico.

Tabla 2.1 Características de los motores pasos [FESTO, 2003]. Motores

Resistencia

Corriente por fase

Inductancia por fase

Ohm

Amp

mH

23HSX-102

4.6

1.0

4.6

23HSX-2002

6.2

1.0

4.8 47

Sistema automatizado para el control de embotellado

SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL CONTROL DE EMBOTELLADO 23HSX-206

0.7

3.0

0.9

2.1.3.- Motores lineales La explicación habitual de lo que es un motor lineal es que se trata de un motor rotatorio “desenrollado”, es decir, que se ha cortado por uno de sus radios y se ha estirado hasta dejarlo plano. Hablando de un modo más preciso, un motor lineal consiste en un elemento primario, donde se encuentran los devanados, y un elemento secundario que se extiende a lo largo de la distancia que se va a recorrer, aportando como ventaja la posibilidad de poder disponer de varios primarios sobre un mismo secundario. Al igual que en el caso de los motores rotatorios, pueden existir modelos síncronos y asíncronos. Junto con las guías lineales, el sistema de medida lineal y el regulador electrónico forman el conjunto activo de accionamiento lineal.

2.2.- SISTEMA DE ETIQUETADO Para el sistema de etiquetado se realiza por medio de motores a pasos donde las botellas llenas del producto son transportadas por medio de la banda hacia la maquina etiquetadora la cual

48 Sistema automatizado para el control de embotellado

SISTEMA AUTOMATIZADO PARA EL CONTROL DE EMBOTELLADO Figura: 2.3 Motores a pasos [FESTO, 2003]. Realiza su función por medio de un moto reductor.

2.2.1.- Selección de los motores a pasos Para mayor información acerca de las características de los motores a pasos ver la Tabla 2.1.

2.2.2.- Ventajas de

los

motores

a

pasos Los motores paso a

paso ocupan un lugar

único en el mundo del

control. Estos motores

son

comúnmente

usados

en

mediciones y aplicaciones de control. Las ventajas que otorgan son: ·

Larga vida.

·

Velocidad de respuesta elevada (