Facultad de Ingeniería

Escuela de Ingeniería Agroindustrial

CURSO : AUTOMATIZACION DE PROCESOS

DOCENTE : Ing. PALMER DIONICIO TORRES

ALUMNO : LUCIANO LAZARO, LESLI DANIELA

CICLO : VI

Trujillo – Perú

2014

INDICEI. MAQUINA LLENADORA...........................................................................4

1.1) TIPOS DE LLENADORAS...............................................................4

1.1.1) MAQUINA PASO A PASO......................................................4

1.1.2) MAQUINA ROTATIVA..............................................................5

1.1.3) MAQUINA UNIVERSAL ……………………5

1.2) SISTEMA DE LLENADO..................................................................6

1.2.1) Llenadoras volumétricas:................................................................6

1.2.2) Llenadoras de nivel constante:....................................................7

II. MAQUINAS DISPENSADORAS.......................................................11

1) TIPOS DE MAQUINAS.............................................................................11

2) Ventajas........................................................................................................................12

3) Beneficios...................................................................................................................12

4) Beneficios de tener una máquina expendedora en su empresa:..............................................................................................................................12

5) El riesgo de caída de las máquinas......................................................13

III. MAQUINAS EXTRUCCIONADORAS.......................................14

1) TIPOS DE MÁQINAS..................................................................................14

1.1) Extrusoras de dislocamiento positivo..........................................14

1.2) Extrusora de pistón (inyectora)......................................................14

1.3) Extrusoras de fricción.............................................................................15

1.4) Extrusora de cilindros.............................................................................15

1.5) Extrusora de rosca......................................................................................15

INDICE DE FIGURAS

Figura 1. Maquina llenadora de tipo Paso a Paso………………………………………………………………….. 4

Figura 2. Maquina llenadora de Tipo………………………………………………………………………………….5

Figura 3. Maquina Llenadora de Tipo Universal (Anaconda)…………………………………………………5

Figura 4. Maquina con Sistema de llenado Volumétrico …………………………………………………………..6

Figura 5. Maquina con Sistema de Llenado de nivel de tipo de sifonado…………………………………7

Figura 6. Máquina de sistema de Llenado por Gravedad ……………………………………………………….8

Figura 7. Máquina de Sistema de Llenado por depresión ………………………………………………………8

FIGURA 8. Maquina Dispensadora de bebidas ……………………………………………………………………13

Figura 9. Maquina Extrusora de Plástico …………………………………………………………………………..15

Página 3

I. MAQUINA LLENADORA Las máquinas llenadoras de botellas, también llamadas embotelladoras, tienen por principal misión introducir el líquido en el interior de las botellas, alcanzando un nivel adecuado en función de la capacidad nominal de las mismas y de su temperatura. Estas máquinas pueden ser de accionamiento manual en instalaciones muy antiguas con un rendimiento de hasta 600 botellas / hora, o más bien en la actualidad de tipo semiautomático con un rendimiento entre 800 a 1.400 botellas / hora, o bien automáticas con rendimientos desde 1.800 hasta algunas decenas de miles de botellas por hora. Todas las máquinas se componen de un depósito acumulador del líquido a embotellar, generalmente situado en la parte superior de la embotelladora, donde por acción de la gravedad, o por presión en el depósito, o por vacío en la botella, el líquido es empujado hacia los elementos de llenado; así como también de un sistema de circulación de botellas en las máquinas semiautomáticas o automáticas, y por fin de un conjunto de grifos, caños o boquillas de llenado, pudiendo estar colocados en línea en las máquinas manuales, o bien en circunferencia en las embotelladoras semiautomáticas y automáticas. Las diferencias entre estas máquinas se deben en su mayor parte, al sistema de boquillas de llenado utilizadas.

1.1) TIPOS DE LLENADORAS

Existen actualmente en el mercador llenadoras que cubren los requerimientos para distintos tipos de aplicaciones y capacidades. Una clasificación general de estas es:

- Maquinas Paso a Paso- Maquinas Rotativos - Maquinas Universal (Anaconda)

1.1.1) MAQUINA PASO A PASO

Es una maquina lineal que consiste en un transportador que conduce los envases para posicionarlos debajo de los dosificadores, estos son detenidos por un lapso de tiempo en el cual son llenados. Dentro de este tipo de máquinas encontramos automáticas y semiautomáticas. La ventaja de esta máquina llenadora es que permite tener un producto diferente en cada dosificador lo que hace flexible al sistema de llenado para el caso una variedad de producto. De esta manera se encuentran en el mercado de 4,6 y 9 cabezales. Son ocupadas para producciones menores.

Página 4

Figura 1. Maquina llenadora de tipo Paso a Paso

1.1.2) MAQUINA ROTATIVA

Este tipo de llenadora está diseñada para altas producciones que van de 8 a 96 cabezales. La máquina rotativa opera por medio de unos pistones de una manera suave. En la parte superior de la maquina existe un carrusel o revolver en el cual están sujeta las válvulas. Dicho carrusel está alineado con respecto al circuito en el eje “Y”, de manera que cuando las botellas suben, las boquillas de las botellas coinciden con las válvulas haciendo que se abran. Llenando se realiza durante el tiempo de recorrido sobre el circuito, así que al cumplirse un ciclo completo, las botellas bajo el revolver son llenadas.

1.1.3) MAQUINA UNIVERSAL (ANACONDA)

A diferencia de la maquina rotativa este tipo de maquina permite trabajar a altas velocidades y lo más importante es que no requieres accesorios extras para ajustar para diferentes tipos de envase. La desventaja que presenta este dispositivo, es que es más usado para lavado de envases y estos solo reciben un chorro de una mezcla de jabón a alta presión que los lava.

1.2)SISTEMA DE LLENADO

Página 5

Figura 2. Maquina llenadora de Tipo Rotativa

Figura 3. Maquina Llenadora de Tipo Universal (Anaconda)

Existen distintas maneras en las cuales puede ser despachado el fluido de contenedor al envase. A continuación se presenta una clasificación general de estos.

1.2.1) Llenadoras volumétricas: Estas máquinas funcionan de manera muy sencilla, pues introducen en la botellas vacías un volumen de líquido predeterminado, con un reducido margen de error del orden de 2 a 5 por 1.000, lo que supone por parte de la embotelladora de un sistema de llenado muy preciso. El problema viene de las botellas, pues éstas nunca contienen el mismo volumen, aunque procedan de la misma vidriera y de la misma partida de fabricación, obteniéndose en consecuencia un nivel de llenado diferente entre botellas, resultando por lo tanto inaceptable este sistema de llenado.

Existen tres tipos de máquinas llenadoras volumétricas, clasificadas de acuerdo con el sistema utilizado en las boquillas de llenado:

Llenadoras de cubilete. Dentro del depósito de líquido se encuentran unos recipientes o cubiletes, tantos como boquillas de llenado contiene la máquina. La medición del volumen de cada botella se hace por inmersión en el depósito de líquido hasta su rasero, siendo a continuación transferido a las botellas por medio de las boquillas.

Llenadora de pistones fijos. Unos conjuntos de cilindro-pistón se sitúan por debajo del depósito de líquido y por encima de las boquillas, siendo este pistón regulable en altura, lo que permite dosificar la cantidad de líquido deseada. El movimiento alternativo del pistón aspira líquido del depósito y lo impulsa hacia las botellas a través de las boquillas.

Llenadora de pistones comandados. Unos conjuntos de cilindro-pistón alternativo aspiran el líquido a embotellar desde un depósito, cuando una válvula situada entre éste y la botella lo permite, y lo impulsa cuando el pistón desciende y la citada válvula cambia de posición introduciendo el líquido dentro la botella vacía.

En todos los casos un dispositivo colocado en las boquillas permite la salida del aire contenido en las botellas mientras se llenan, disponiendo además en la salida del líquido, de un sistema de reparto para que éste caiga de forma laminar por las paredes de las botellas.

Página 6

Figura 4. Maquina con Sistema de llenado Volumétrico

1.2.2) Llenadoras de nivel constante:Estas máquinas resuelven el problema de las llenadoras volumétricas, permitiendo una perfecta nivelación del líquido embotellado, aun cuando el volumen de las botellas no sea exactamente el mismo. Dentro de éstas se agrupan en los siguientes tipos: sifonado, isobaro métricas, y presión diferencial.

1.2.2.1) Llenadoras de sifonado. Las llenadoras de sifonado también pueden considerarse como isobaro métricas, funcionando por el principio de los vasos comunicantes, a través de un tubo en forma de U invertida o sifón, que comunica por un extremo el depósito del líquido y por el otro la botella a llenar, de tal manera que al final del proceso se obtiene el mismo nivel entre el líquido contenido en el depósito y el de la botella llena. La eliminación del aire contenido en las botellas en la fase de llenado, se hace por medio de un dispositivo contenido en la boquilla.

El inconveniente de estas máquinas es la lentitud del proceso, y especialmente en la fase final del llenado de las botellas, resultando en la práctica una irregular alineación del nivel de llenado, hecho que se agrava con el aumento de rendimiento de la maquinaria.

Dentro de estas llenadoras se pueden encontrar dos tipos: las de sifones fijos donde las botellas se mueven en sentido vertical para acoplarse a las boquillas de llenado fijas, o bien las de sifones descendentes, donde las botellas permanecen fijas y son las boquillas quienes se mueven en sentido vertical hasta su acoplamiento. A pesar de la simplicidad de este sistema de llenado, son máquinas de poca utilización por los problemas que presentan en la eficacia del llenado.

1.2.2.2) Llenadoras isobaro métricas. Estas máquinas contienen una sola cámara o depósito de alimentación del líquido, manteniendo la misma

Página 7

Figura 5. Maquina con Sistema de Llenado de nivel de tipo de sifonado

presión entre la citada cámara y la de las botellas durante su fase de llenado, pudiendo ser esta presión igual a la atmosférica, o bien situarse por encima o por debajo de la misma.

- Llenadoras de gravedad. Estas embotelladoras funcionan a la presión atmosférica, estando el depósito de líquido situado por encima de las boquillas de llenado, donde el líquido baja hacia las botellas por acción de la gravedad y con una velocidad dependiente de la altura de llenado del depósito. Las boquillas disponen de una junta de estanqueidad para acoplarse a las bocas de las botellas, y existe en cada una de ellas un tubo de salida del aire contenido en la botella en fase de llenado, siendo este tubo regulable para determinar la altura de llenado de las botellas.

- Llenadoras de depresión. Son máquinas muy similares a las de gravedad, donde el depósito de líquido permanece herméticamente cerrado, aplicando en su interior un ligero vacío del orden de 500 mm de altura de agua, con el propósito de facilitar la evacuación del aire contenido dentro de las botellas durante la fase de llenado, y en ningún caso para aumentar su velocidad, permaneciendo por lo tanto a la misma presión el interior de la botella y el depósito de líquido. Este sistema no es conveniente para los líquidos que contienen anhídrido carbónico, pues se produce una importante pérdida de este gas en el circuito de vacío.

Página 8

Figura 6. Máquina de sistema de Llenado por Gravedad

Figura 7. Máquina de Sistema de Llenado por depresión

- Llenadoras de contrapresión o de baja presión. Estas máquinas se utilizan para aquellos líquidos que contienen gas carbónico y se desea conservarlo en la fase del embotellado, siendo necesario entonces mantener sobre ellos una determinada sobrepresión, que puede oscilar entre 0,5 a 7,0 atmósferas dependiendo del tipo de producto a embotellar. Para limitar la cantidad de gas de sobrepresión, los depósitos de líquido de estas máquinas suelen estar construidos en forma de anillo, reduciendo de este modo el volumen de gas contenido.

El llenado de las botellas se hace en tres etapas, una primera donde una vez acoplada la botella a la boquilla, con el gas contenido en el depósito de líquido se comprime su interior hasta alcanzar la presión deseada, pasando a una segunda etapa donde el líquido baja hacia la botella de forma gravitatoria y no por efecto de la presión, pues ésta es exactamente la misma en el depósito como en la botella, siendo por lo tanto un llenado de tipo isobaro métrico. Y por fin una tercera, donde la boquilla de llenado se cierra y una válvula descompresiona lentamente la botella antes de su desacople de la boquilla, evitando que el líquido carbónico embotellado entre en efervescencia y se produzcan importantes pérdidas y dificultades en la posterior operación del taponado. Además, estas máquinas presentan otras ventajas, tales como la seguridad de no llenar botellas rotas, e incluso la posibilidad de embotellar bajo una atmósfera de gas inerte de anhídrido carbónico o de nitrógeno.

1.2.2.3 Llenadoras de presión diferencial. Éstas máquinas funcionan creando un vacío en las botellas antes de su llenado, siendo éste del orden de 1.000 a 3.000 mm de altura de una columna de agua, que equivale a unos 0,1 a 0,3 Kg / cm2, por medio de un tubo instalado en las boquillas de llenado; de tal modo que el líquido entra en las botellas por aspiración, utilizándose indistintamente los sistemas de sifonado o gravitatorio, hasta alcanzar el nivel deseado en las botellas, pues el exceso de líquido retorna al depósito de acumulación de líquido arrastrado por el vacío. Se llaman de presión diferencial, porque la presión del líquido en el depósito y la de las botellas son distintas. La velocidad de llenado es muy elevada, aunque exigen un mantenimiento importante, y además en el embotellado de los líquidos carbónicos, se puede perder una cantidad importante del gas que contienen.

Durante el embotellado se produce en general una importante entrada de aire, sobre todo cuando el líquido penetra en las botellas vacías, estimándose una disolución en el líquido del orden 0,1 a 1,5 cm3 de oxígeno por litro, dependiendo del sistema de llenado utilizado. Así pues las llenadoras de sobrepresión son las que menos aireación producen cuando se trabaja con un gas inerte como gas de contrapresión, seguidas de las de vacío o de presión diferencial, y terminando con las de tipo volumétrico, sifonado, y el resto de las de presión diferencial.

Para evitar este problema, basta con sustituir antes del llenado, el aire que contiene las botellas mediante su sustitución con un gas inerte, de tal modo que la caída del líquido se

Página 9

produce sobre una atmósfera inerte, pudiendo incluso después del embotellado rellenarse el espacio vacío resultante en el cuello con una nueva inyección de gas. El gas carbónico tiene la ventaja de disolverse con gran facilidad en el vino, evitando de este modo la sobrepresión que se produce en el momento del taponado, sin embargo puede producir una ligera gasificación en los líquidos embotellados, con la aparición de unas algunas burbujas cuando se destapa la botella. La otra alternativa es utilizar nitrógeno, que no presenta tanta solubilidad, por lo que se reducen los efectos negativos del gas carbónico, aunque la presión producida en el taponado sea algo mayor.

En los líquidos que contienen gas carbónico, la máquina embotelladora ideal es la isobaro métrica de sobrepresión o contrapresión, aunque en aquellos productos que contienen una ligera cantidad de este gas entre 200 a 1.500 mg / litro, se pueden utilizar otras máquinas distintas, donde las pérdidas de gas pueden ser de tan solo el 3 a 8 %, cuando se trabaja a temperaturas situadas entre 15º a 20º C.

Las boquillas son posiblemente los elementos más importantes de las máquinas llenadoras, debiendo cumplir los siguientes requisitos:

- Permitir la circulación laminar del líquido por las paredes de la botella, para lo cual existe un límite de velocidad de llenado que no se debe superar las 250 botellas / hora y boquilla.

- Boquillas fáciles de limpiar, así como también de sustituir, no provocando emulsiones de gases, ni tampoco turbulencias.

- Elementos que no mojen los cuellos por su parte interior de líquido, pues el posterior taponado puede ser deficiente.

Otro aspecto importante del embotellado es el nivel de llenado de las botellas, pues por una parte se deben de llenar de acuerdo con lo explicitado en su etiquetado, y por otra parte conviene dejar siempre un determinado espacio vacío, para permitir las dilataciones y contracciones del líquido producidas por los cambios de temperatura, evitando de este modo la aparición de diferencias de presión, que pueden afectar seriamente al cierre de las botellas. Con este motivo, dependiendo del tipo de botella y de su capacidad, se recomienda un nivel de llenado en función de la temperatura del líquido, existiendo unas plantillas o calibres que permiten realizar este ajuste.

Cuando se eleva la temperatura de un líquido embotellado se produce una dilatación, que hace subir el nivel de llenado y por lo tanto la presión en el interior de la botella; produciéndose una salida del tapón si la temperatura sube rápidamente, o cuando se hace lentamente, entonces se produce una fuga del líquido a través del corcho. Lo mismo sucede en sentido contrario con un enfriamiento, el vino se contrae bajando de nivel, produciéndose entonces un vacío, que tiende a hundir el tapón dentro de la botella si la refrigeración es rápida, o a dejar entrar aire del exterior si se hace de manera lenta.

Página 10

II. MAQUINAS DISPENSADORASUna máquina vending, en español - máquina dispensadora, es un dispositivo mecatrónico que oferta un determinado producto comercial por un determinado valor monetario. Éste tipo de máquinas se las encuentra principalmente en lugares de alta concurrencia de público en donde se necesita establecer un protocolo de comercio simplificado, eficaz y eficiente.

Una máquina expendedora en inglés se conoce como «vending machine». Por eso, la palabra «vending» se utiliza con frecuencia para referirse al sector de las máquinas expendedoras.

Las máquinas dispensadoras se están convirtiendo en un escenario común dentro de las empresas o instituciones que por el alto flujo de personal requieren de una oferta permanente de comidas y bebidas para el rápido acceso.

Tal es la demanda que ahora es posible encontrar en distintos lugares del mundo innovadoras máquinas de las que se puede obtener pizza, sopa, huevos, leche y hasta langostas vivas, listas para preparar.

Aunque el diseño exterior de las máquinas dispensadoras no presenta muchos cambios, a nivel tecnológico han tenido una gran evolución, especialmente en lo que se refiere a medios de pago.

La refrigeración es también un avance notorio en la tecnología para las máquinas. En vista de que los productos lácteos y las bebidas deben mantenerse refrigerados, algunas máquinas tienen temperatura mixta. De esta forma los alimentos de la parte superior mantienen una temperatura ambiente y los alimentos de la parte inferior se mantienen fríos.

Una máquina tiene, en promedio, una capacidad para 500 productos, dependiendo del tipo de alimento y del espacio que ocupa.

1) TIPOS DE MAQUINAS: LAS MECANICAS: todo su funcionamiento es mecánico, sin intervención de

algún sistema electrónico o eléctrico. Son sencillas y presentan limitaciones por eso están en desuso.

LAS ELECTRONICAS: cuentan con componentes eléctricos, y para su funcionamiento requiere energía eléctrica.

Página 11

2) Ventajas Funcionan las 24 hs. los 365 días del año Café en grano molido en el momento Productos de 1ras marcas Equipos de última generación Higiénico Rápido Equipos silenciosos Aceptan monedas de curso legal

3) Beneficios Calidad garantizada (certificaciones FDA, IRAM, etc.) Insumos con sellos de garantía internacional (FDA y EEC) Adaptación de la variedad snack al gusto de los usuarios. Amplia variedad de gaseosas Servicio técnico las 24 hs. Productos de 1ras marcas con amplio surtido: Líneas Coca-Cola y Pepsi Golosinas

4) Beneficios de tener una máquina expendedora en su empresa:

Mayor productividad de los empleados Disminución de los tiempos de desplazamiento. Optimización del espacio físico. Ahorro en personal de servicio. Motivación para los empleados. Mejor higiene en el sitio de trabajo. Servicio permanente.

Página 12

5) El riesgo de caída de las máquinasMáquinas expendedoras de los más modernos son probados y diseñados para inhibir el robo, con las medidas de seguridad que resulta en un diseño similar en fuerza a las cajas fuertes. Como resultado, las máquinas pueden ser muy pesados.Unas pocas personas han sido fatalmente herido después de tener una máquina expendedora de caerse ellos, ya sea al mismo tiempo que trataban de robar a la máquina, o la frustración de ventilación en un fallo que causó un fallo para dispensar el producto adquirido o el cambio correcto. Un artículo en el Journal of the American Medical Association (11 de noviembre de 1988, p. 2697) documenta 15 casos en que los hombres tratando de conseguir una lata de la máquina fueron aplastados. Tres de ellos murieron, los otros 12 requirieron hospitalización por lesiones tales como fracturas del cráneo, los pies, tobillos, la tibia, el fémur y la pelvis, hemorragia intracerebral, contusión rodilla, y una vejiga pinchada.

El artículo afirma que debido a que los refrescos se encuentran en la mitad superior de la máquina (para que puedan caer en la ranura de dispensación), el centro de gravedad de la máquina es demasiado alta. Debido a este alto centro de gravedad, la máquina se caiga una vez que se ha inclinado a 20 grados, un ángulo aparentemente pequeño. Una máquina de gran tamaño, a plena carga de refrescos puede llegar a pesar más de 400 kg (880 lbs.)

FUNCIONAMIENTO DE UNA MAQUINA EXPENDEDORA EN UN DIAGRAMA DE BLOQUE:

Página 13

FIGURA 8. Maquina Dispensadora de

bebidas

III. MAQUINAS EXTRUCCIONADORAS

Una maquina extrusora o de extrusión es aquella que alimentada por medio de una tolva (manualmente o por un dosificador), hace pasar el material por un husillo (un tornillo sin fin), que calentado derrite el material para al final, al ser expulsado a presión por la maquina, y por medio de un dado (molde), obtienes una forma dada solicitada bajo diseño (perfiles, postes, ángulos, etc.), de metales, de plásticos y hasta de comida. 

Esa sería la explicación fácil de cómo funciona una maquina extrusora, aunque hay varios procedimientos (caliente, tibio y frio), según el material y diferentes tipos de maquinas. 

1) TIPOS DE MÁQINAS EXTRUSORAS

Para que sea realizado el proceso de extrusión, es necesario aplicar presión al materialfundido, forzándolo a pasar de modo uniforme y constante a través de la matriz.Atendiendo a estos requisitos, las máquinas extrusoras se clasifican en: extrusoras dedislocamiento positivo y extrusoras de fricción.

1.1) Extrusoras de dislocamiento positivo

Se obtiene la acción de transporte mediante el dislocamiento de un elemento de la propiaextrusora. En la matriz la reología del polímero tiene mayor influencia sobre el proceso.

1.2) Extrusora de pistón (inyectora)

Un pistón, cuyo accionamiento puede ser hidráulico o mecánico, fuerza al material a pasar a través de la matriz. Es utilizada para la extrusión de polímeros termofixos,politetrafluoretileno, Polietileno de Alta Densidad de Ultra Alto Peso Molecular (PEAD -UAPM), metales y materiales cerámicos.

Página 14

1.3) Extrusoras de fricción

La acción del transporte, conseguida aprovechándose las características físicas del polímeroy la fricción de éste con las paredes metálicas transportadoras de la máquina, donde ocurrela transformación de energía mecánica en calor que ayuda a la fusión del polímero. Lareología del polímero tiene influencia sobre todo el proceso. Los tipos son: extrusora decilindros y extrusora de rosca.

1.4) Extrusora de cilindros

Consiste, básicamente, en dos cilindros próximamente dispuestos. El material a ser procesado pasa entre estos cilindros y es forzado a pasar por una matriz. Este proceso esutilizado para algunos elastómeros y termoplásticos. La figura 2 representa unaesquematización de este tipo de extrusora.

1.5) Extrusora de rosca

 Las extrusoras de rosca pueden estar constituidas por una, dos o más roscas. Son las másutilizadas para la extrusión de termoplásticos, comparadas con todos los demás tipos de extrusoras.

Plásticos

La extrusión plástica normalmente usa astillas plásticas o pelotillas que están usualmentesecas en un depósito de alimentación antes de ir al tornillo de alimentación. La resina delpolímero es calentada hasta el estado de fusión por una combinación de elementos calientesy esquirlas calientes provenientes del tornillo de extrusión. El tornillo fuerza a la resina apasar por el troquel dándole la forma deseada. El material extruido se enfría y se solidificaya que es tirado del troquel a un tanque de agua.

Página 15

Figura 9. Maquina Extrusora de Plástico

Página 16