tesis envasadora prasol

8/18/2019 Tesis envasadora PRASOL

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CAPÍTULO I

1. GENERALIDADES

1.1 Introducción

En nuestra provincia existen empresas que se dedican a la producción de variedad de

lácteos entre ella se encuentra Lácteos Santillán, también llamada “PRASOL, la misma

que se dedica a la !abricación de productos lácteos en varias presentaciones como "o#urts,

quesos, lec$e, re!rescos, etc% Actualmente el área de re!rescos de la empresa la producción

es limitada debido a que las operaciones de dosi!icado como sellado del producto se loreali&a manualmente, el proceso consiste en abrir una llave de paso que se encuentra

conectada a un tanque de almacenamiento que dosi!ica a las di!erentes presentaciones que

existen de '() ml, ()) ml que provoca que la producción sea m*nima " no se cubra

completamente la demanda que el mercado exi#e, además que el producto varia de peso de

acuerdo al operador que esté a car#o del control de la !abricación del producto%

Existe una #ran variedad de máquinas dosi!icadoras semiautomáticas " automáticas que

!acilitan este proceso, disminu"endo los tiempos de producción " aumentando la

!abricación del producto, esta tecnolo#*a $a sido implementada en al#unas de las #randes

empresas dedicadas a la producción de re!rescos, de esta manera nace la necesidad de la

empresa de Lácteos Santillán de contar con maquinaria que !acilite " a#ilice el proceso de

esta l*nea de producción, que evitará en parte la intervención del $ombre en el proceso para

de esta manera obtener un producto con el volumen equitativo en todos sus envases%

1.2 Justificción

1.2.1 Justificación Técnica.

En nuestro pa*s la industria alimenticia $a crecido rápidamente en los +ltimos aos, por lo

que las empresas $an buscado inte#rar a los di!erentes procesos de producción, maquinarias

" equipos que a"uden a aumentar la productividad, cumpliendo los estándares de calidad "

satis!acer la demanda del mercado% Las máquinas utili&adas para el proceso de dosi!icado


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deben cumplir con estos requerimientos% -on la !inalidad de me.orar la calidad del producto

" controlar en !orma cuantitativa la producción de re!rescos, se implementará una máquina

que a"udará en esta l*nea de producción% La máquina deberá reali&ar una exacta

dosi!icación%

1.2.2 Justificación económica.

El principal bene!icio para la empresa es el aumento en la l*nea de producción de re!rescos,

entonces de esta manera se cubrirá completamente las necesidades que el mercado exi#e, al

i#ual que las necesidades del cliente% Se lo#rará me.orar el rendimiento de la empresa,

#enerando ma"ores #anancias para la misma "a que se evitará las pérdidas que actualmente

produce el sistema de dosi!icación, además que se disminuirá la intervención de la mano

del $ombre, por lo tanto disminuirá el costo por mano de obra%

1.2.! Justificación social.

El pro"ecto sur#e de la necesidad presentada por la empresa Lácteos Santillán, que

actualmente cuenta con un sistema manual de dosi!icación de re!rescos, al implementarse

se lo#rará me.orar en #ran parte la calidad de los re!rescos, que son consumidos por miles

de personas de este pa*s, de esta manera se ase#ura el bienestar de los mismos%

1.! O"#$ti%os

1.!.1 Objetivo General.

/isear, construir e implementar una máquina envasadora " dosi!icadora de

re!rescos para la industria de Lácteos Santillán “PRASOL%

1.!.2 Objetivos Específicos.

/isear una máquina envasadora " dosi!icadora que cumpla con los estándares decalidad " las caracter*sticas !*sicas " qu*micas del producto%

Reali&ar el diseo #eométrico de los elementos mecánicos% Reali&ar la selección de los elementos de control% Aumentar la producción de re!rescos en la empresa al i#ual que sus ciclos de

traba.o%


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Reali&ar pruebas experimentales para comprobar el adecuado !uncionamiento del

equipo%

CAPITULO II

2. &UNDA'ENTOS ( 'ARCO TE)RICO SEG*N EL ESTADO ACTUAL DEL

ARTE

2.1 Estdo d$+ rt$

Actualmente en el mercado nacional e internacional se $a impulsado el desarrollo "

construcción de máquinas envasadoras de re!rescos, para de esta manera me.orar "aumentar el volumen de producción al automati&ar el proceso casi en su totalidad%

2.1.1 Problemática

El constante crecimiento de las industrias ecuatorianas en la producción de re!rescos obli#a

a las industrias artesanales a moderni&ar sus l*neas de producción para de esta manera

satis!acer la creciente demanda del producto% El proceso manual de llenado de los envases

implica ma"or tiempo para cubrir un embarque de producto%As* también la constante manipulación del personal con los elementos como son los

envases, tapas " válvulas de dosi!icación comprometen seriamente la asepsia del producto,

pudiendo #enerar una merma en las normas de calidad de la empresa%

2.1.2 Equipos de dosificación

2.1.2.1 Envasadora manual válvulas !"or#ers$.

Este equipo es ideal para los microempresarios que desean emprender su ne#ocio% Esversátil "a que puede envasar vol+menes de '() ml $asta 0,( litros, es un equipo

completamente manual "a que su !uncionamiento consiste en la colocación de la botella en

el lu#ar donde va ser dosi!icado el l*quido lo reali&a el operario, de i#ual manera ocurre con

el proceso de dosi!icación que lo reali&a el mismo operario por medio de una palanca que


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se mantiene apretada $asta que el volumen de la botella sea el adecuado, es decir, que el

volumen de los di!erentes envases var*an de acuerdo al operario que se encuentre

mane.ando el equipo, además posee un !ácil a.uste para di!erentes tipos de botellas,

construida en acero inoxidable A1S1 2)3, posee un tanque receptor de acero inoxidable con

capacidad para ') litros, este cuenta con un !lotador de polietileno, posee una bomba

sanitaria con un impulsor abierto con motor cerrado de 0 4%P% La capacidad de operación

var*a desde 0' a 2) botellas por minuto dependiendo de la botella " cantidad de producto%

56OR7ERS8

9i#ura 0% Envasadora manual 2 válvulas 56or:ers8

9uente; $ttp;

Esta máquina $a sido diseada para producciones de 0')) a '3)) litros por $ora,dependiendo del n+mero de válvulas de llenado en l*nea que pueden ser de ?, @, 0), 0' en

medidas de 02, 0?, 0, '( mm de diámetro dependiendo de la boca del envase a llenar " de

las necesidades de producción, este equipo es de !ácil operación la dosi!icación se da por

medio de rebose o desbordamiento, esto si#ni!ica que el producto entra a la botella " el


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excedente lo re#resa al tanque, de esta manera se evitan desperdicios " se quita el exceso de

espuma% La estructura del equipo es completamente construida en acero inoxidable A1S1

2)3, posee un receptor del producto, es de !ácil a.uste para di!erentes tipos de botellas, tiene

una banda transportado de 2,)( m de lar#o para el transporte de botellas $asta el

estacionamiento de dosi!icado, la capacidad de producción var*a de '3B?) botellas por

minuto dependiendo de la botella " la cantidad de producto% 56OR7ERS8

9i#ura '% Envasadora semiautomática para l*quidos 67 C SL 56or:ers8

9uente; $ttp;


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botellas $asta ubicarlas en cada una de sus respectivas boquillas que posteriormente son

evacuadas% Puede envasar desde ' $asta 0' botellas dependiendo de la necesidad de la

empresa% iene una capacidad de 2) botellas por minuto% 5AS1DE-8

9i#ura 2% Llenadora de botellas lineales AS1DE-

9uente; $ttp;


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cuenta también con un sistema de balanc*n que permite suspenderlo a.ustando la altura de

este sobre los envases, de esta manera se libera las manos del operador cuando no está en

uso% Posee un .ue#o de dos tipos de adaptadores en acero inoxidable, estriado interior

!abricado especialmente para tapas desde 0@ $asta (( mm, que pueden ser intercambiados

!ácilmente dependiendo de la necesidad de la producción% La capacidad de producción

dependiendo de la $abilidad del operador es para colocar la tapa " apretarla puede ser $asta

2) botellas por minuto% Esta máquina es un complemente ideal para envasadoras manuales

semiautomáticas o bien lineales automáticas de $asta @ boquillas% 5Galeon8

9i#ura 3% Roscador manual ER C D 5Equite:8

9uente; $ttp;


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presionado contra la tapa " un control de torque de paro automático que limita la !uer&a

aplicada al cierre de la tapa% La !unción del operador es colocar la tapa sobre el envase,

cuando este entra sobre el sistema de enroscado un sensor detecta el envase " cierra dos

trampas, una en la parte in!erior para evitar que el envase #ire " otra en el cuello del envase,

para evitar que este colapse por la !uer&a del cabe&al de enroscado, una ve& que la tapa es

enroscada las trampas se abren " liberan el envase% La capacidad de operación es de

aproximadamente 3) envases por minuto% Posee un .ue#o de dos tipos de adaptadores en

acero inoxidable, estriado in!erior, !abricado especialmente para tapas 0) $asta (( mm de

diámetro% Posee un torque a.ustable de 0) a '( libras pul#ada% Este equipo es ideal para

envasadoras semiautomáticas o envasadoras lineales automáticas de 3, ? " @ boquillas% El

control del equipo se da por medio de un sensor !otoeléctrico inteli#ente, o sincroni&ado

con el PL- del equipo de envasado% 5Galeon8

9i#ura (% Roscador semiautomático ER C S 5Equite:8

9uente; $ttp;

Este equipo es adecuado para aplicaciones en industria alimenticia, posee un cabe&al de

enroscado para traba.o pesado, se encuentra montado en un actuador de operación

neumática, además posee un sistema de trampas para captar el envase, posee un mecanismo

de tambor rotatorio para colocar la tapa en la posición correcta " por medio de unas #u*as


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las tapas son colocadas en la botella, que se encuentra controlado por medio de un

mecanismo con motor% La capacidad de producción es de '))) botellas por $ora% 5i 6ater8

9i#ura ?% Dáquina tapadora automática para botellas PE 5G6G8

9uente; $ttp;


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9uente; $ttp;


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9uente;$ttp;


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9uente;$ttp;


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9ibra dietética ) #

A&+cares 0H #

Prote*nas ) #

Iitamina A ) m#

Iitamina Q0' ) m#4ierro ) m#

Iitamina - 0 m#

-alcio 0 m#

Iitamina Q2 ) m#

9uente; Autores

2.2.1.1 Tipos de bebidas refrescantes.

Existen di!erentes tipos de bebidas re!rescantes que se pueden encontrar en el mercado, deacuerdo a la le#islación espaola se $a clasi!icado de la si#uiente manera;

a8 )2ua carbonatada. Este tipo de bebida es llamada de esta manera por constituir la

me&cla de a#ua con an$*drido carbónico, es transparente e incolora, también puede

aadirse a la me&cla ori#inal bicarbonato sódico, en este caso se denomina a#ua de

soda% 5A9AQRA, ')008 b8 )2ua aromati3ada. La obtención de este tipo de bebida consiste en la me&cla de

a#ua aromati&antes " cloruro sódico, también pueden estar me&cladas con an$idr*do

sódico, se caracteri&an por ser incoloras% 5A9AQRA, ')008c8 Gaseosas. La obtención de este tipo de bebida consiste en la me&cla de a#ua , más

an$*drido carbónico , " aromati&antes con a&+cares " colorantes, se caracteri&an por

ser bebidas transparentes% 5A9AQRA, ')008d8 4ebidas refrescantes aromati3adas. Este tipo de bebidas con elaboradas mediante la

me&cla de a#ua, an$*drido carbónico, a&+cares " colorantes arti!iciales% Se

caracteri&an por ser bebidas coloreadas, presentan di!erentes aromas dependiendo

de los aditivos utili&ados, se puede aadir &umos de !rutas, lácteos% 5A9AQRA,

')008e8 4ebidas refrescantes de e5tractos. Este tipo de bebidas preparadas en base a

a#ua,que puede ser o no #asi!icada con an$*drido carbónico, &umo de !rutas,

a#entes aromáticos naturales " aditivos autori&ados% 5A9AQRA, ')008


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!8 4ebidas refrescantes de dis2re2ados de frutas. Este tipo de bebidas son elaboradas

con a#ua potable, #asi!icada o no con an$*drido carbónico, dis#re#ados de !rutas,

a&+cares, aromas " otros aditivos autori&ados% 5A9AQRA, ')008#8 4ebidas refrescantes mi5tas. La obtención de este tipo de bebidas se obtiene de la

me&cla de al#una de las bebidas re!rescantes anteriores con productos alimenticios%5A9AQRA, ')008

$8 4ebidas refrescantes para diluir. Este tipo de bebidas se caracteri&a que al diluirse

en a#ua potable, se obtiene al#una de las bebidas anteriores% 5A9AQRA, ')008i8 4ebidas refrescantes sólidos. Este tipo de bebidas se caracteri&a por tener un estado

#ranular que al ser me&clado con a#ua se obtiene al#una de las bebidas re!rescantes

anteriores excepto las bebidas para diluir, puede aadirse a&+cares " colorantes

arti!iciales% 5A9AQRA, ')008

2.2.1.2 Proceso de fabricación.

La !abricación de re!rescos implica una serie de operaciones%

a8 Tratamiento de a2ua potable. El a#ua que proviene del abastecimiento local, debe ser

sometida a tratamientos !isicoqu*micos, como decantación, !iltración, cloración, etc%

Además la empresa deben anali&ar el a#ua de entrada a la planta " adecuar las

caracter*sticas para usarlas en la !abricación de re!rescos% b8 Preparación del jarabe simple de a36car. Este proceso consiste en la me&cla " el

cocimiento de a#ua con a&+car durante 2) minutos, "a obtenido el .arabe es !iltrado "decolorado dependiendo de la calidad del a&+car " tratado térmicamente por medio de la

pasteuri&ación " en!riado posteriormente con la a"uda de un intercambiador de calor $asta

lle#ar al temperatura de ') -%c8 Preparación del jarabe terminado. Esta etapa consiste en a#re#ar al .arabe simple, otros

a&+cares, aditivos alimenticios, preparados aromáticos " preservantes dependiendo de la

!ormulación requerida%d8 Preparación de la bebida terminada. Esta etapa consiste en me&clar el .arabe terminado "

el a#ua pasteuri&ada en proporciones adecuadas% En caso de que el re!resco no ten#a#as, se reali&a un proceso de pasteuri&ación%

e8 -ecepción 1 preparación de envases. Los envases utili&ados para el empaque de las

bebidas, son sometidas a un proceso de lavado " desin!ección, después de esto los envases

son inspeccionados individualmente para comprobar la eliminación de l*quidos residuales%


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!8 (lenado 1 cerrado. El llenado es el proceso mediante el cual se dispensa el re!resco a cada

uno de los envases individuales, después de esto se procede a inspeccionar el nivel " el

volumen sean correctos, el cual se lo reali&a manualmente, posteriormente se sella los

envases en !orma manual%

#8 ,odificado7 etiquetado 1 empaquetado. El codi!icado de las bebidas se reali&a sobre elenvase, tapón o sobre la etiqueta% Lue#o se a#ruparán en ca.as, palets u otras presentaciones

para su posterior almacenamiento " distribución, i#ual estos son codi!icados%$8 )lmacenamiento7 transporte 1 distribución. /espués del envasado " etiquetado, estos pasan

al almacén de la !ábrica para lue#o ser distribuidos, en un ambiente !resco para me.orar la

conservación del producto

9i#ura 0)% /ia#rama proceso productivo de re!rescos


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9uente; Autores

2.2.1.! Tipos de envases.

Los envases utili&ados en los re!rescos $an evolucionado durante el tiempo, ase#urando de

esta !orma la calidad " se#uridad de las bebidas, al i#ual que !acilita el consumo de las

mismas, los envases constitu"en un elemento importante "a que la !inalidad de estos es prote#er al producto de microor#anismos, insectos " otros elementos contaminantes,

además a"udan a mantener el sabor del producto% 5A9AQRA, ')008

Las principales !unciones que cumplen los envases son las si#uientes;


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-ontener " transportarlas bebidas re!rescantes por las estaciones encar#adas de la

!abricación% Prote#er las bebidas de daos !*sicos " qu*micos% 1n!ormar al consumidor acerca de las caracter*sticas, composición del producto%

El envase a ser utili&ado para el empaquetado de las bebidas re!rescantes depende de laelección del !abricante, en la si#uiente tabla se puede observar la pre!erencia existente por

parte de los !abricantes al momento de seleccionar el material del envase para los re!rescos;

9i#ura 00% Envases más utili&ados para bebidas re!rescantes

9uente; 5A9AQRA, ')008

2.2.1., -equisitos de los refrescos

-equisitos físico & químicos% /e acuerdo 5ormali&ación, '))@8 lue#o de los ensa"os

reali&ados en los re!rescos, deben cumplir los si#uientes requisitos;

abla '% Requisitos !*sicos B qu*micos

9uente; 5ormali&ación, '))@8


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-equisitos microbioló2icos. El producto debe estar libre de microor#anismos o de

sustancias ori#inadas por estos que representen un ries#o para salud, debe cumplir los

si#uientes requisitos%

abla 2% Requisitos microbioló#icos


,ontaminantes% Los l*mites de contaminantes permitidos en los re!rescos son presentadosen la si#uiente tabla;

abla 3% -ontaminantes


2.2.2 Técnicas de envasado.

Las envasadoras son aquellas máquinas encar#adas de reali&ar un proceso, el cual consiste

en colocar el envase adecuadamente " a#re#ar el producto en el interior de los mismos,

dependiendo de las necesidades del cliente, existen di!erentes tipos de envasadoras%


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2.2.2.1 Envasado lineal.

El método de envasado lineal está orientado para lo#rar velocidades de producción

moderadas, presenta !acilidad de monta.e " cambio para envasar productos en di!erentes presentaciones, debido a la !acilidad que presenta este tipo de maquinaria para re#ular la

altura de los dosi!icadores de acuerdo al producto a envasar%

9i#ura 0'% Envasado lineal

9uente;$ttp;


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2% Rodillos de apo"o%3% -on.unto de atesado%(% -on.unto de trasmisión%

9i#ura 02% ransportadora de banda

9uente;$ttp;


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9uente;$ttp;


22/202

9uente; $ttp;


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La industria alimenticia exi#e que la maquinaria esté elaborada en su ma"or*a de

acero inoxidable, lo cual es un problema para la banda trasportadora, no as* con la

de placas articuladas " rodillos% El trasporte por pie&as de elementos medianos si#ni!ica un problema mu" serio para

el trasportador de rodillos pues la separación entre rodillo " rodillo podr*an

ocasionar que los envases se volteen% Los trasportadores de placas móviles acoplan de me.or manera los envases, además

de que proveen una velocidad de trasporte constante, estable " o!rece una !acilidad

de detención de la cinta%

Por lo tanto podemos concluir que la me.or alternativa de los trasportadores lineales son

aquellos de placas articuladas, mismo que utili&aremos para reali&ar el análisis comparativo

con el trasportador rotativo " tomar la me.or alternativa%2.2.2.2 Envasado rotativo.

El proceso de envasado rotativo está diseado para envasar #randes lotes con una velocidad

de producción mu" alta% Es un sistema más r*#ido al momento de cambiar el tipo de envase

debido a la #ran cantidad de pie&as que deben ser sustituidas dependiendo del tamao del

envase, el principal elemento a ser sustituido es la mesa rotativa que debe ser reempla&ada

de acuerdo a la necesidad%

9i#ura 0H% Envasadora de mesa rotativa

9uente; $ttp;


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a$ Trasportadores -otativos

Los trasportadores rotativos son mecanismos de tras!erencia ampliamente utili&ados en los

sistemas de producción en cadena altamente automati&ados% Estos sistemas son utili&ados

cuando la cantidad de máquinas a alimentar es limitada% Al #irar la mesa las pie&as avan&an

de una máquina a la si#uiente% La alimentación reiterada de pie&as se lo reali&a en el mismo

sector circular%

Las partes básicas que constitu"en este tipo de trasportadores se detallan a continuación;

0% ambor rotativo%'% Alo.amientos para la recepción de los envases%2% rasportador con!ormado por una cadena de eslabones%3% Doto reductor%(% Pión de reenv*o%

?% Pión de reenv*o de #iro libre%H% Empu.adores para reco#er los envases%@% ona de recepción de los envases%% Alimentador de envases%0)% ra"ectoria curva descrita por la cadena%

9i#ura 0@% Esquema de un trasportador rotativo

9uente; $ttp;


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Este tipo de llenado es utili&ado para productos !inos o espumosos que #eneralmente son

los l*quidos utili&ados para la limpie&a, consiste en la compensación por variaciones de

volumen de los envases, el contenedor del producto debe estar colocado en un lu#ar en el

cual se transporte el !luido sin necesidad de dispositivos de empu.e, es recomendable

mantener un nivel de producto adecuado para #aranti&ar el adecuado !uncionamiento del

sistema%

9i#ura 0% Esquema de llenador por nivel

9uente; $ttp;


26/202

9uente;$ttp;


27/202

9uente; $ttp;


28/202

llenado adecuado depende de tres !ases que son tiempo de llenado, presión del !lu.o del

l*quido " la velocidad de llenado%

9i#ura '3% Llenado por llaves electro neumáticas

9uente; $ttp;


29/202

9uente; $ttp;))'>Previe=>La"out>'3'x0)(%.p

#

2.2.,.! Tapadora a presión. Este tipo de sistema consta con un cilindro de doble e!ecto, el mismo

que se encar#a de aplicar el aplastamiento necesario para el a.uste correcto de la tapa sobre

el envase, además de contar con electroválvulas que se encar#an del control de !lu.o de aire

tanto de salida como entrada


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9i#ura 'H% Esquema tapador a presión

9uente; $ttp;F-2FQ2nBporBQanda%.p#

2.2.,., Tapadora neumática.8 Este tipo de tapadora #eneralmente posee una perilla de control de

velocidad, posee un sistema para poder de!inir el torque, es decir la potencia necesaria que

se aplica cada tapa para ser roscada, posee un sistema que detecta cuando la tapa esta

roscada completamente esta de.a de roscar automáticamente, cuenta con una parte

intercambiable llamada -$uc: el cual tiene medidas di!erentes dependiendo del diámetro

de las tapas a ser selladas%

9i#ura '@% apadora neumática

9uente; $ttp;


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2.2.- )ccionamiento del cabe3al de dosificación

El cabe&al de dosi!icación debe reali&ar un movimiento que consiste en subir " ba.ar,

primeramente se encuentra posicionado arriba por lo que para reali&ar el proceso de

dosi!icación se requiere que el cabe&al ba.e $asta que los dosi!icadores se posicionen en los

envases " los llenen completamente con el re!resco, posteriormente al terminar este

proceso, el cabe&al debe subir " quedarse en la posición inicial $asta que nuevamente deba

reali&ar la dosi!icación de envases " as* sucesivamente% El accionamiento del cabe&al de

dosi!icación se puede reali&ar con la a"uda de di!erentes pie&as o elementos%

2.2.-.1 )ccionamiento neumático.8 El movimiento del cabe&al de dosi!icación también puede

reali&arse con la a"uda de elementos utili&ados para la automati&ación de procesos, el más

utili&ado es el cilindro neumático que es capa& de producir !uer&a acompaado a menudocon movimiento, son dispositivos motrices en equipos neumáticos que trans!orman la

ener#*a estática del aire a presión reali&ando avances o retrocesos en una dirección

rectil*nea% Existe una variedad de cilindros dependiendo de su tamao, !unción " aspecto

que se pueden de!inir en dos #rupos principales;

a$ ,ilindro doble efecto.8 El cilindro de doble e!ecto tiene la caracter*stica que sus

movimientos tanto de salida como entrada se reali&an #racias al aire comprimido, es decir,

que el aire comprimido e.erce su acción en las dos cámaras del cilindro, de esta !orma se

puede reali&ar traba.o en los dos sentidos del movimiento, su campo de aplicación es

muc$o más extenso que los de simple e!ecto%

9i#ura '% Esquema cilindro doble e!ecto

9uente;$ttp;


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,álculo de la fuer3a. La !uer&a desarrollada por un cilindro de doble e!ecto al avan&ar el

vásta#o, depende del diámetro del vásta#o, la presión de aire " !ricción%

La ecuación de la !uer&a e!ectiva de avance es;

F e= F t − Fr 5 )8/ónde;

F e=¿ 9uer&a e!ectiva de avance

F t =¿ 9uer&a teórica

Fr=¿ 9uer&a de !ricción

La !uer&a teórica se obtiene de la si#uiente ecuación;

F t = Paire∗π

4 D

2 5 )8

/ónde;

F t K !uer&a teórica

D K diámetro del cilindro

Paire Kpresión del aire

La !uer&a de !ricción es;

Fr=10 F t 5 )8

La ecuación de la !uer&a e!ectiva de retroceso es;

F er= F tr− Fr 5 )8

/ónde;

F er=¿ 9uer&a e!ectiva de retroceso


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F tr=¿ 9uer&a teórica de retroceso

F R=¿ 9uer&a de !ricción de retroceso

La !uer&a de !ricción es;

F tr=π

4( D2−d2 ) 5 )8

/ónde;

d K diámetro del vásta#o

La !ricción es;

F R=10 F tr 5 )8

2.2. 9inales de carrera

Los !inales de carrera traba.an como interruptores que detectan la posición de un ob.eto en

movimiento, prácticamente se encar#an de convertir una seal !*sica en una seal eléctrica,

#eneralmente son utili&ados como elementos de se#uridad, que son accionados por el

contacto del ob.eto sobre el actuador, que env*a una seal al interruptor que abre o cierra un

contacto del interruptor%La seal que emite este interruptor es para encender o apa#ar los contactos dependiendo de

la presencia o ausencia del ob.eto, la alimentación del interruptor en ambientes industriales

pueden ser de 0' I--, '3 I--, 0')I-A, '3) I-A% Las salidas de los !inales de carrera

pueden ser electromecánica que comprenden relés o interruptores o de estado sólido como

transistores, triac, entre otros, como el estado del interruptor es abierto o cerrado, deben ser

conectados a salidas di#itales% Los materiales del interruptor son combinados la carcasa es

de !undición de acero, el rodillo #eneralmente construido de plástico, los contactos son

!abricados en plata%

9i#ura 2)% 9inal de carrera


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9uente; Autores

2.2..1 Elementos de un final de carrera

Mn !inal de carrera está compuesto por diversos elementos que se describen a continuación;

)ctuador.8 Es el elemento que detecta la posición del ob.etoB

,abe3a.8 Es el elemento sobre el cual se apo"a el actuador, que se encar#a de transmitir la

seal a los contactos del interruptor%

,aja.8 Este elemento contiene el mecanismo, los contactos " las terminales, #eneralmente

estas co.as son construidas con materiales resistentes a la oxidación, como pueden ser plástico, aluminio, entre otros materiales%

9i#ura 20% Elementos de un !inal de carrera

9uente; $ttp;


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2.2./ 'ensores fotoeléctricos

El principio de !uncionamiento de un sensor !otoeléctrico se basa en la emisión de lu& por

parte del emisor que es receptado por otra parte el sensor llamado receptor, cuando un

ob.eto es detectado este var*a la cantidad de lu& que emite el sensor al receptor,

produciendo de esta manera un cambio en la intensidad de lu&% La distancia de detección

var*a entre )B')m, la alimentación del sensor var*a entre 0) a 2) I--, 0( a '?3 I-A, la

conexión del sensor se la reali&a por cables% Generalmente los sensores de uso industrial

son !abricados con un control de detección%

9i#ura 2'% Sensor !otoeléctrico

9uente; Autores

2.2./.1 Tipos de sensores fotoeléctricosLos sensores pueden ser clasi!icada de acuerdo a la barrera luminosa que se establece entre

el emisor " receptor, que pueden estar alo.adas en una misma base o e bases separadas de

esta manera se clasi!ican en los si#uientes tipos;

• Sensor de barrera• Sensor ré!lex• Sensor autoBré!lex• Sensor de !ibra óptica

2.2.0 P(, (G

Mn PL- 5Pro#rammable Lo#ic -ontroller8 es un sistema de control basado en un

microprocesador, usando una memoria pro#ramable para el almacenamiento interno de

instrucciones , de esta manera se busca satis!acer las necesidades de control, lo que lo


36/202

convierte en una $erramienta sumamente +til " !lexible, posee módulos de entrada " salida ,

que pueden ser di#itales " analó#icas %

9i#ura 22% PL- LG

9uente; Autores

2.2.0.1 ,aracterísticas 2enerales de P(, (G

• Para la pro#ramación del PL- se puede utili&ar varios dispositivos de

pro#ramación%• La edición en modo RM está disponible%• iene alta velocidad de procesamiento%• Posee varios módulos especiales para los campos de aplicación del PL-%

2.2.0.2 Estructura de un P(,

La estructura interna de un PL- se encuentra compuesto de los si#uientes bloques

constructivos; la unidad central de proceso, el sistema de memoria, las inter!aces de

entrada


37/202

9uente; Autores

2.2.0.! 'uministro de ener2ía

Para evitar el !uncionamiento incorrecto del PL- causado por el ruido externo, se coloca un

trans!ormador " un !iltro de ruido% Se debe instalar el cable de alimentación " de seal

deben ser instalados por separado, se debe tener cuidado de conectar el cable de la !uente

de alimentación, "a que las instalaciones incorrectas puede daar el dispositivo interno del

PL-%

9i#ura 2(% rans!ormador de aislamiento

9uente; Autores

2.2.0., ,riterios de selección de un P(,

Los parámetros a tomar en cuenta para seleccionar un PL- son los si#uientes;

• 9uente de alimentación del PL-• -antidad de entradas " salidas, si estas son analó#icas o di#itales


38/202

• ipo de len#ua.e de pro#ramación del PL-• /isponibilidad de so!t=are para la pro#ramación del PL-• /isponibilidad de servicio técnico " re!acciones• -apacidad de almacenamiento de memoria• -osto del PL-

2.2. (en2uajes de pro2ramación

Se puede de!inir que un pro#rama es un con.unto de instrucciones ordenadas de una !orma

determinada, reconocibles por el PL-, a través de su unidad de pro#ramación " de esta

manera reali&ar la secuencia de control deseada por el usuario% Al i#ual que los PL-s,

también los len#ua.es de pro#ramación se $an ido desarrollando, en la actualidad las

instrucciones pueden ser computadas o reali&adas a ma"or velocidad%

2.2..1 Tipos de len2uajes de pro2ramación

La amplia variedad de len#ua.es de pro#ramación que exist*a, propicio que se creara una

norma que estandari&ara los autómatas pro#ramables " por consi#uiente los len#ua.es de

pro#ramación, de acuerdo a la norma 1E-B0020B2 existen dos tipos de len#ua.e de

pro#ramación; len#ua.es #rá!icos, len#ua.es textuales%

:ia2rama (adder !(:$.8Es un len#ua.e #rá!ico que tiene muc$as similitudes al principioutili&ado por los técnicos en la elaboración de cuadros eléctricos " de automatismos, un

pro#rama escrito en este tipo de len#ua.e está compuesto de una serie de circuitos que son

e.ecutados secuencialmente por el PL-, la representación #rá!ica es similar a dia#rama

eléctrico, "a que los s*mbolos empleados son similares a los utili&ados en estos dia#rama%

9i#ura 2?% Len#ua.e ladder

9uente; Autores


39/202

2.2.1 ;álvulas distribuidoras

Son elementos de accionamiento que se encar#an de diri#ir el aire comprimido para que los

cilindros realicen di!erentes maniobras como arranque, parada " cambio de sentido del

pistón, el aire es diri#ido a di!erentes conexiones " conductos, dependiendo de la seal de

mando que reciba%

La representación de estas válvulas en los circuitos, está dado por las v*as " posiciones que

posee dic$a válvula% Las v*as consisten en los conductos que puedan interconectarse por

medio del distribuidor% Las posiciones vienen representadas por cuadrados o casillas%

9i#ura 2H% Representación de válvulas

9uente; 5Iiloria, ')0'8

2.2.11 ,ontactores

Los contactores son utili&ados #eneralmente como controlador el paso de corriente, para

evitar el dao en los contactos por las repetidas aperturas " cierres de estos, los contactores

cuentan con un sistema de protección%

,ontactores de potencia. Es un contactor de caracter*sticas robustas, es decir, tiene la

capacidad de accionar car#as eléctricas con un #ran consumo de corriente, como motores

eléctricos, entre otros%

9i#ura 2@% -ontactores de potencia


40/202

9uente; Autores

Las partes principales !undamentales de un contactor son;

,ontactos principales. Principalmente estos contactos abren o cierran el circuito de

potencia, son $ec$os #eneralmente de aleaciones de cadmio, n*quel, etc%, para poder

soportar los arcos eléctricos%

,ontactos au5iliares. Son utili&ados para los circuitos de control, por lo que pueden

soportar ba.as intensidades%

4obina% Esta !orma parte del circuito electroma#nético .unto con el n+cleo, al ser

ener#i&ada crea un campo ma#nético estableciendo un camino cerrado, que abre o cierra los

contactos%

9i#ura 2% Partes de un contactor

9uente; Autores


41/202

2.2.12 +otor reductor

Los motor reductores son equipos constituidos por un motor o elemento motri&, " un

reductor, cu"a !inalidad es la de adaptar el movimiento motri&, a la velocidad que precisa la

aplicación o máquina, "a que #eneralmente en los procesos industriales los motores

utili&ados tienen #randes velocidades " con los reductores se pueden obtener menor

velocidad de salida, existe dos tipos; salida mac$o o salida $embra%

9i#ura 3)% Dotor reductor

9uente; Autores

2.2.12.1 ,riterios de selección de un motor

Los parámetros que debemos se#uir para seleccionar el motor adecuado son los si#uientes;

• Iolta.e en las instalaciones donde va a !uncionar el motor • 9recuencia• -ondiciones de ambiente donde va a traba.ar el motor • Ielocidad de traba.o del motor

• 9acilidad de mantenimiento• Potencia del motor • -osto


42/202

2.2.1! ,


43/202

resueltos se puede predecir el comportamiento que presentaran las di!erentes sistemas

mediante una simulación que permitirá visuali&ar su comportamiento %

2.!.1 +odelo de análisis del +E9

La idea #eneral de este método es la división de un cuerpo en elementos más pequeos, es

importante recalcar que este es un procedimiento aproximado, pero es importante resaltar

que la con!iabilidad de los cálculos dependen de la cantidad de elementos en los que se $a

dividido el cuerpo, es decir a ma"or n+mero de elementos ma"or con!iabilidad tiene los

resultados " por consi#uiente aumenta el tiempo de cálculo, entonces las principales

secciones en las cuales se divide un cuerpo para un cálculo son las si#uientes;

:ominio= Es el espacio #eométrico o cuerpo a ser anali&ado

,ondiciones de contorno= Son las variables a las cuales el cuerpo se encuentra expuesto

condicionando de esta manera los cambios del sistema como; temperatura, car#as,

despla&amientos, etc%

*ncó2nitas= Son las variables que deseamos conocer después que las condiciones de

contorno $an actuado sobre el cuerpo como; tensiones, despla&amientos, etc%

2.!.2 Procedimiento del análisis de elementos finitos usando un soft>arePara reali&ar el análisis de un cuerpo utili&ando un so!t=are es necesario se#uir los

si#uientes pasos;

2.!.2.1 Pre proceso.8 Esta !ase consiste en el modelado del cuerpo, utili&ando las $erramientas

-A/, de!iniendo las caracter*sticas #eométricas del cuerpo, propiedades de los materiales

del cual el cuerpo va a ser construido posteriormente " de!inir correctamente las

condiciones de contorno que a!ectan las caracter*sticas del cuerpo, esta !ase también

debemos reali&ar el proceso de discreti&ación " lue#o de!inir la malla de ri#ide&, de!iniendotipo, n+mero " tamao de los nodos que !ormaran dic$a malla%

2.!.2.2 'olución del análisis.8 Esta !ase consiste esencialmente en el proceso de análisis de los

elementos !initos del modelo por el so!t=are " solución del problema , evaluando el modelo

reali&ado en la !ase anterior para veri!icar que no exista errores, posteriormente el so!t=are

#enera las ecuaciones al#ebraicas que #obiernan el problema, or#ani&ándola en !orma de


44/202

una matrices, para posteriormente ser computadas " utili&adas en variables derivadas como

!uer&as de reacción, es!uer&os en los elementos%2.!.2.! Post proceso.8 Esta !ase consiste en el análisis " evaluación de los resultados, determinando

si estos mismos son ló#icos " con#ruentes, estos se representan #rá!icamente por medio de

una simbolo#*a de colores, permitiéndonos de esta manera apreciar los valores máximos "m*nimos de las de!ormaciones, distribución de es!uer&os, temperatura, etc% Estas variables

representan el comportamiento del cuerpo producidas por las condiciones de contorno

establecidas anteriormente%


45/202

CAPITULO III

!. DETER'INACI)N DE LAS ESPECI&ICACIONES DE LA '56UINA

!.1 Consid$rcion$s 7r + d$t$r3inción d$ +s $s7$cificcion$s

El presente pro"ecto tiene como !inalidad solucionar las necesidades presentes en la l*nea

de producción de re!rescos de la empresa de Lácteos Santillán, que se encuentra ubicada en

la provincia de -$imbora&o, -iudad de Riobamba, Parroquia San Luis%

El método actualmente utili&ado en esta la !abricación de re!rescos es manual, por lo que no

se lo#ra satis!acer la demanda de mercado que $a crecido de manera considerable ,por lo

que la empresa se encuentra en la necesidad de buscar un método que automatice este proceso para de esta manera aumentar la producción " calidad del producto%

!.2 L 3tri8 6&D 9cs d$ + c+idd:

El 9/ “qualit" !unction deplo"ment es una !orma de capturar las necesidades "

requerimientos del cliente que nos a"uda a conducir el proceso de diseo, además de

determinar las especi!icaciones técnicas " requerimientos !uncionales de la máquina a ser

diseada ,además el 9/ es una $erramienta para plani!icar la calidad durante el ciclo devida%

La elaboración de la casa de la calidad necesita cumplir un proceso primeramente debemos

conocer la vo& del cliente, que simplemente describe las caracter*sticas que debe cumplir el

producto, estos posteriormente se los traduce a una !orma técnica conocida como la vo& del

in#eniero%

!.2.1 ;o3 del cliente

Esta etapa es la más importante en el desarrollo del 9/, "a que de acuerdo a los

requerimientos del usuario la máquina, podemos encaminar el proceso de diseo del equipo

debe contar con las si#uientes caracter*sticas;

Llenado de los envases sin necesidad de un operario 9ácil colocación de tapas


46/202

apado de botellas sea !ácil% ue produ&ca re!rescos de '() ml, ()) ml% ue los re!rescos ten#an el volumen " peso espec*!ico% ue produ&co por lo menos 2) re!rescos por minuto ue el equipo ten#a estabilidad%

ue el equipo no sea mu" pesado% 9ácil limpie&a 9ácil operación% ue sea económico El producto cumpla con normas sanitarias%

!.2.2 ;o3 del in2eniero

a que tenemos las necesidades " requerimientos del usuario, se los va a cambiar a

requerimientos técnicos o especi!icaciones técnicas;

Automati&ación Ielocidad de transporte iempo de encendido Ielocidad de llenado iempo de tapado Iolumen de llenado Ielocidad de roscado -iclos por minuto Mnidades por ciclo -antidad de accesorios Dantenimiento Dateriales 9iabilidad

!.2.! )nálisis de la casa de la calidad

La casa de calidad $a sido desarrollada en base al procedimiento propuesto por 5Romeva,

'))38, para este pro"ecto $a sido% En la columna A se toma en cuenta el cumplimiento del

producto de la empresa, se#uidamente en la columna Q se reali&a la evaluación del

cumplimiento del producto de la competencia, se#uido de la columna / la cual se encar#a

de establecer una relación de la demanda de los clientes " los ob.etivos a cumplirse, la

columna E es la relación existente entre la columna / " la columna A del cual se obtiene un

*ndice de me.ora el cual debe ser ma"or o i#ual a 0%


47/202

/e acuerdo a la casa de la calidad se obtiene los si#uientes resultados;

/emandas básicas; 0, (, ?%

/emandas unidimensionales; ', 2, 3, , 0), 0'%

/emandas estimulantes; H, @, 00%

Al reali&ar el análisis dela competencia se determina que se debe tener ma"or prioridad en

las si#uientes necesidades del cliente; producción de 2) botellas por minuto, los re!rescos

ten#an el volumen " peso correcto, llenado de botellas sin operario, produ&ca re!rescos de

'()ml, ())ml, el equipo sea económico%

Al evaluar la incidencia de las caracter*sticas técnicas en la me.ora del producto se

determina que las más si#ni!icativas son; tiempo de dosi!icación, velocidad de llenado,

tiempo de tapado, torque de enroscado, materiales utili&ados, er#onom*a%

abla (% -asa de -alidad

9uente; Autores


48/202

!.2., -esultados de la casa de la calidad

/e acuerdo al análisis reali&ado en la casa de la calidad, se determina que los

requerimientos técnicos primordiales son los si#uientes;

•

Ielocidad de transporte• Ielocidad de llenado• Mnidades por ciclo• -antidad de accesorios• Dantenimiento• 9iabilidad

!.2.- Especificaciones técnicas

Al reali&ar el análisis de la casa de la calidad se obtiene las especi!icaciones técnicas del

equipo, que son descritas en la si#uiente tabla;

abla ?% Especi!icaciones técnicas


49/202

9uente; Autores


50/202

!.! D$finición ; dis$


51/202

ve& se establecerá las relaciones de !lu.os entre estas, !ormando as* la denominada

estructura !uncional% 5Riba i Romeva, '))'8

!.!.! :efinición de los módulos

/ebido a que dentro del proceso de envasado de re!rescos se lleva a cabo varias !unciones,

es conveniente reali&ar una división modular% Para esto es necesario anali&ar

cuidadosamente los dia#ramas !uncionales mismos que permitirán determinar la división

modular más apropiada tomando en cuenta las inter!aces entre los !lu.os de seales, ener#*a

" materia%

9i#ura 3'% /e!inición de módulos

9uente; Autores

!., Posi"+$s so+ucion$s 7r cd $t7 d$+ 3ódu+o

Se $a reali&ado una división de todo el proceso en un solo módulo en el cual se detalla cada

una de las !unciones a reali&ar% La primera secuencia consiste en la etapa de transporte de

los envases PE para re!resco, empe&ando desde la colocación de los mismos en el inicio


52/202

de la banda transportadora continuando $asta la colocación de las botellas ba.o el cabe&al

de dosi!icación%

!.,.1 +ódulo

Al estudiar el dia#rama se establece la necesidad de un solo módulo, mismo que abarque

las si#uientes !unciones;

ransportar las botellas vac*as $acia el cabe&al de llenado% /osi!icar el re!resco en los envases% ransportar las botellas con re!resco $acia el cabe&al de roscado% Roscar la tapa en su lu#ar aplicando el torque necesario de tal manera que no se

rompan los sellos de la misma%

!.,.1.1 Transporte de los envases PET

Para el transporte de los envases PE se $a considerado dos posibles soluciones cada una

con caracter*sticas particulares que a continuación se detallan;

a$ Transportador lineal de placas articuladas !;er 9i2ura ?. Trasportadora de placas

articuladas:

Ienta.as;

9acilidad de cambio del tamao del envase%

Qa.o costo de mantenimiento% Elaborado de acero inoxidable lo que satis!ace los requerimientos alimenticios% Mna sola l*nea de trasporte%

/esventa.as;

Qa.a velocidad de transporte% Requiere un espacio amplio%

b$ Tambor rotativo !;er 9i2ura 0. Envasadora de mesa rotativa $.

Ienta.as; Alta velocidad de trasporte% Requiere menor cantidad de espacio%

/esventa.as;

Para envases de di!erente tamao es necesario sustituir todo el tambor rotatorio% Elevado costo de mantenimiento%


53/202

Requiere de un sistema de trasporte lineal como complemento para su correcto

!uncionamiento%

!.,.1.2 'istema de dosificado

Para el llenado de los envases se $a optado por dos sistemas de dosi!icación, mismos queserán anali&ados para determinar cuál es el más idóneo%

a$ :osificador de nivel !;er 9i2ura @. Esquema de llenador por nivel $.

Ienta.as;

Iolumen exacto en cada dosi!icación% 9ácil mantenimiento% Qa.o costo%

/esventa.as; /i!icultad para llenar distintos vol+menes% Da"or cantidad de elementos% /i!icultad de limpie&a%

b$ (lenado con llaves electro neumáticas !;er 9i2ura /?. (lenado por llaves electro

neumáticas8%

Ienta.as;

Ielocidad de llenado%

Denor cantidad de elementos% 9ácil limpie&a% 9acilidad de automati&ación

/esventa.as;

Denor velocidad de llenado% /i!icultad para controlar el volumen !i.ado% Elevados costos de reparación%

!.,.1.! 'istema de roscado

El mecanismo de roscado de los envases será seleccionado entre las dos alternativas más

idóneas se#+n los requerimientos de la empresa " del cliente%

a$ -oscador mecánico !;er 9i2ura /A. Esquema roscadora mecánica $.

Ienta.as;


54/202

9acilidad de monta.e en la máquina% Denor cantidad de elementos móviles% 9ácil mantenimiento% 9ácil limpie&a%

/esventa.as; Denor velocidad de roscado% Ielocidad de roscado !i.a%

b$ -oscador neumático !;er 9i2ura /B. Tapadora neumática $.

Ienta.as;

Gran volumen de producción% -ontrol del torque de roscado%

/esventa.as;

Requiere de adaptaciones " elementos extras para la su.eción de las botellas% Donta.e especiali&ado en la máquina% Da"or di!icultad de mantenimiento% Mna l*nea especial de aire comprimido% Personal especiali&ado para su mantenimiento%

!.,.1., )lternativas de módulos

Para lo#rar establecer las di!erentes alternativas de módulos se $a combinado entre si cada

una de las posibles soluciones para las !unciones establecidas% Es imprescindible notar que

se $a reali&ado las combinaciones más importantes " compatibles entre s*%

abla H% -ombinación de soluciones para el módulo


55/202

Alternativa 0 Alternativa ' Alternativa 2

9uente; Autores

!.,.1.- Evaluación 1 selección de los módulos

-on la !inalidad de establecer la alternativa más adecuada para satis!acer de me.or manera

los requerimientos, se $a empleado el método ordinal corre#ido de criterios ponderados%

A continuación se enlista los criterios de valoración más importantes;


56/202

Ielocidad de transporte de los envases% Iersatilidad al cambiar sus accesorios% 9acilidad de mantenimiento% Ielocidad de llenado% Permitir el llenado de varios envases a la ve&%

Alta !iabilidad en componentes, para evitar !allas%

La evaluación se detalla en las si#uientes tablas;

abla @% Evaluación " selección de los módulos

9uente; Autores

abla % Ponderación de la velocidad de transporte

A continuación se eval+a cada una de las soluciones se#+n los criterios preestablecidos%

9uente; Autores

abla 0)% Ponderación de la cantidad de accesorios


57/202

9uente; Autores

abla 00% Ponderación del mantenimiento

9uente; Autores

abla 0'% Ponderación de la velocidad de llenado

9uente; Autores

abla 02% Ponderación de unidades por ciclo


58/202

9uente; Autores

abla 03% Ponderación de la !iabilidad

9uente; Autores

abla 0(% Selección de la alternativa me.or ponderada

9inalmente, se reali&a la evaluación total se#+n la ponderación establecida%

9uente; Autores

/e acuerdo al análisis reali&ado, se $a determinad que la alternativa 0 satis!ace de me.or

manera los criterios establecidos%

!.,.2 'elección del principio de accionamiento de la máquina

Mna ve& determinadas las soluciones !uncionales para cada etapa del módulo, se procede a

determinar cuál será el mecanismo de accionamiento de los distintos componentes de la

máquina%


59/202

rasporte de envases% -abe&al de llenado% Sistema de roscado%

!.,.2.1 )ccionamiento del trasportador

El trasportador utili&a un mecanismo de motor eléctrico " un reductor de velocidades para

su accionamiento% En el mercado se puede conse#uir el con.unto moto reductor motivo por

el cual se deberá reali&ar una correcta selección teniendo en cuenta las necesidades a

satis!acer%

!.,.2.2 Elevación del cabe3al de dosificación

El cabe&al de dosi!icación requerir de movimientos verticales tanto de subida como de

ba.ada, para lo cual se utili&ará un cilindro neumático el mismo que se encar#ará de elevar

el cabe&al a través de un sistema de e.es #u*as%

!.,.2.! 9uncionamiento del dosificador

La dosi!icación exacta del l*quido se lo#ra por medio del sistema mecánico que posee la

boquilla% Mna ve& el envase se encuentra colocado deba.o del dosi!icador este desciende e

introduce en el recipiente " este a su ve& e.erce presión contra el tope del mecanismo lo

cual permite que se libere el in"ector e inmediatamente empie&a a llenar el l*quido $asta el

nivel que deseado " por medio de un sistema de retorno se evita el desperdicio de !luido al

permitir que el exceso de l*quido re#rese al tanque de almacenamiento%

La eliminación de #oteo se lo#ra con la a"uda del rin# que es colocado en el émbolo de

dosi!icación además del rápido cierre de la boquilla que se obtiene #racias al resorte

ubicado en la parte superior%

!.,.2., 'istema de roscado

El sistema de roscado se encuentra colocado de manera !i.a en la estructura, mientras que el

mecanismo de accionamiento de la boquilla consta de un sistema de polea cu"a !uer&a

motri& es provista por un motoBreductor previamente seleccionado%

!.,.! 'istemas del equipo

El equipo de envasado está constituido de los si#uientes sistemas;

0%B Sistema de transporte de envases


60/202

'%B Sistema de roscado de botellas

2%B Estructura del equipo

3%B Sistema de dosi!icación

(%B Sistema de control

9i#ura 32% Esquema sistemas del equipo

9uente; Autores


61/202

CAPITULO I=

,. DISE>O DE INGENIERÍA

,.1 Dis$


62/202

,.2 Sist$3 d$ trns7ort$

9i#ura 3(% Sistema de transporte

9uente; Autores

,.2.1 4anda Transportadora

La selección de la banda transportadora está basada en la lon#itud " tipo de banda necesario

para nuestro equipo%• Lon#itud del transportador• ipo de banda transportadora• /iámetro del envase, "a que esto in!lu"e en la medida del anc$o de la banda

transportadora%• El tipo de recorrido que va a tener el proceso, en nuestro caso rectil*neo%• El tipo de l*quido que contienen los envases, que es el parámetro !undamental para

la selección del material de la cadena%

,.2.1.1 Especificaciones técnicas de la banda transportadora

9i#ura 3?% Especi!icaciones técnicas de la banda transportadora


63/202


64/202

9uente; 9RE@NORD:

,.2.2 'elección del piCón motri3 1 conducido

/e acuerdo al paso de la cadena transportadora, seleccionamos el tipo de pión quedeseamos en el mismo catálo#o;

9i#ura 3H% Selección del pión motri& " conducido

9uente; 5RETOR/8

Las dimensiones del alo.amiento de la len#Ueta, se obtienen del mismo catálo#o;

9i#ura 3@% /imensiones de la c$aveta


65/202

9uente; Autores

,.2.! ,álculo potencia necesaria para el movimiento de la cadena

El cálculo de la potencia " del máximo empu.e de la cadena está determinado por 3

!actores;

• Ielocidad del transportador • Peso del producto• Producto acumulado• Arranques por minuto

Qa.o condiciones normales de traba.o el procedimiento para el cálculo de la potencia es;

HP=0,75V L(℘+2WC )

33000

5 )8

/onde;

LK lon#itud del transportador en pies K 19,685 pies

6P K peso del producto por pie de cadena K 5,61 lb

pie

6- K peso de la cadena por pie K 1,75 lb

pie

I K velocidad del transportador K 229,66 pies

min 5Anexo8

Reempla&ando;


66/202

HP=

0,75(229,66 piesmin ) (19,685 pies ) [(3,51 lb pie )+2(0,69 lb pie )]33000

HP=0,502 HP=0,374 KW

,.2.!.1 ,álculo de la velocidad an2ular

V =W x r 5 )8

/onde;

I K velocidad de la cadena

6 K velocidad an#ular del pión

R K radio del pión

Reempla&ando;

W =V

r =

116,67 cm

s

6,45 cm =18,088

rad

s

,.2.!.2 ,álculo del torque

T = P N

5 )8

/onde;

P K potencia del motor

K torque en %m

K n+mero de revolucionesrad

s

Reempla&ando;

T = 370W

18,088 rad

s

=20,46 N . m

,.2.!.! ,álculo de la fuer3a que act6a en el piCón


67/202

F =T

r

5 )8

/onde;

K torque en %m

9 K !uer&a de movimiento de la cadena

r K radio del pión

Reempla&ando;

F =20,46 N . m

0,0645m =312,31 N

Entonces se selecciona un motor reductor de ),2H 76 " 0?)) rpm%

9i#ura 3% Especi!icaciones del motor reductor

9uente; Autores


68/202

,.2., :iseCo eje

9i#ura ()% E.e del motor reductor

9uente; Autores

9i#ura (0% /ia#rama de !uer&as

9uente; AutoresSe toma como !uer&a su!iciente para impulsar la cadena transportadora, para reali&ar el

despla&amiento del mismo, además el e.e debe soportar el torque que se produce por el

movimiento del motor reductor%

9i#ura ('% /ia#rama de momento " cortante en el e.e


69/202

9uente; Autores

R1=166,37 N

R2=145,94 N

M =16,64 N . m

T =20,46 N .m

,.2.,.1 :iseCo estático


70/202

El e.e se encuentra sometido a !lexión " torsión

Es!uer&o de !lexión

σ f =32 M

π d3

5 )8

Es!uer&o de torsión

=16T

π d3

5 )8

eor*a del es!uer&o cortante máximo RES-A

σ e!=√(σ x−σ "

2 )2

+ x"2=

0,5#"

n

5 )8

/onde;d K diámetro del e.e en m

D K momento !lexionante en la sección cr*tica en %m

K momento torcionante en la sección cr*tica en %m

n K !actor de se#uridad

#"=2100 $%

cm2=205800000

N

m2 ( &cer'in'xidable 304)

5Anexo A8

Reempla&ando;

16 M 2

d3 +

16T 2

d3 =¿

0,5#"

n

σ e!=√ ¿

d3=

32n√ M 2+T 2

#"

d3=

32 (2,5 )√ (16,64 N . m)2+(20,46 N . m)

2

205800000 N

m2

d=0,02172m


71/202

d=2,17 cm

Obtenemos el diámetro del e.e es de ',(3 cm%

,.2.,.2 :iseCo a fati2a

Aplicando la expresión de !ati#a por criterio de máximo tensión de corte;

# "

n =

32

π d3 √ M m (

# " K f M a

#e )2

+T m(# " K fs T a#e )2 5 )8

/onde;

#"=2100 $%

cm2 ( &cer'in'xidable 304 )

5Anexo A8

d K diámetro del e.e en cm

M m K momento !lector medio en :#!%cm

M a K momento !lector alternante en :#!%cm

T m K momento torsor medio en :#!%cm

T a K momento torsor alternante en :#!%cm

K f K !actor de concentración de es!uer&os%

K fs=¿ 9actor de concentración de es!uer&os por !ati#a

-álculo l*mite de !ati#a

#e=$ #e ( 5 )8

omando en cuenta los !actores de modi!icación de la tensión de resistencia a la !ati#a;

#e=$ a $ b $ c $ d $ % $ e #e ( 5 )8

/onde;

#e=¿ l*mite de resistencia a la !ati#a del elemento mecánico


72/202

#e ( K l*mite de resistencia a la !ati#a de la muestra de la vi#a rotatoria

$ a K !actor de super!icie

$ b K !actor de tamao

$ c K !actor de con!iabilidad

$ d K !actor de temperatura

$ % K !actor de e!ectos diversos

$ e

K !actor de modi!icación de concentración de es!uer&os

#e=0,5 #)t 5 )8

/onde;

#)t =5200 $%

cm2( &cer' in'xidable 304)

5Anexo A8

#e=0,5(5200 $%cm2 )=2600 $%

cm2

$ a para una super!icie pulida 5Anexo 78

$ a=1

$ b para un d=1 pl% 5Anexo L8

$ b=0,896 d−0.097=0.896 (1 )−0.097=0,869

$ c para una con!iabilidad del ) F 5Anexo D8

$ c=0,897

$ d para una temperatura menor a 3() o- 5Anexo 8


73/202

$ d=1

$ %=1

$ e para c$aveta

$ e=0,746

Reempla&ando;

#e=(0,869 ) (0,897 ) (0746 )(2600 $%cm2 )=1511,90 $%

cm2

-álculo car#as !luctuantes

M m= M max+ M min

2

5 )8

M a= M max− M min

2

5 )8

T m=T max+T min

2

5 )8

T a=

T max−T min2

5 )8

Reempla&ando;

M m=(16,64−16,64 ) N . m

2=0

M a=(16,64+16,64 ) N . m

2=16,64 N . m=169,8 $%.cm

T m= (20,46−0 ) N . m

2=10,23 N . m=104,39 $%.cm

T a=(20,46+0 ) N . m

2=104,39 $%.cm

Reempla&ando;


74/202

(2100)n =

32

π (2,54)3 √0 [ (2100 ) (1 )(169,8)

(1511,90) ]2

+(104,39)[ (2100 ) (1 )(104,39)(1511,90) ]2

n=2,3

El coe!iciente de se#uridad encontrado es aceptable por lo que el diámetro esco#ido es el

adecuado%

,.2.- :iseCo c


75/202

9uer&a de corte

p=T

r

5 )8

/onde;

p K !uer&a de corte

K momento torsor

r K radio del e.e

El torque también puede ser calculado con la si#uiente ecuación;

P=T . n 5 )8

-ombinando

p= P

r . n

P=370W =37,76$%.m

s

,=18,088rad

s

Reempla&ando;

p=37,76

$%. m

s

0,0127(18,088 rads )=164,38 $%f

:iseCo a corte

dise- '= p

, . L

5 )8

/onde;

p K !uer&a de corte en :#!

= K anc$o de la c$aveta en cm

L K lon#itud de la c$aveta en cm


76/202

dise-'=##"

ns=

0,5# "

ns

5 )8

-ombinando las ecuaciones 5'38 " 5'(8, tenemos;

p, . L=0,5# "

ns

/onde;

ns=¿ coe!iciente de se#uridad asumido

# "=¿ resistencia a la !luencia del material

#e as)me:,=0,5cm

L= (164,38 $%f )(3)

(0,5cm)(0,5)(2112,24 $%

cm2)

L=0,93cm

:iseCo a aplastamiento

σ dise-'= P &c= 2T

d . L .

2

5 )8

/onde;

p K !uer&a en :#!

&c=¿ Vrea de aplastamiento de la c$aveta


$ K altura de la c$aveta en cm

σ dise-'=0.9 # "

ns

5 )8

/onde;


77/202

ns=¿ coe!iciente de se#uridad

# "=¿ resistencia a la !luencia del material

-ombinando las ecuaciones 5'?8 " 5'H8, tenemos;

p

L .

2

=0.9# "

ns

Se asume; $K),( cm

(164,38 $%f ) L(0,25)

=

(0,9)(2112,24 $%

cm2)

3

L=1,04 cm

,.2.-.2 ,


78/202

/onde;

p K !uer&a en :#!

&c=¿ área de aplastamiento de la c$aveta


$ K altura de la c$aveta en cm

ns=¿ coe!iciente de se#uridad

Se asume; $K),( cm

(164,38$%f )

L(0,25) =

(0,9)(2100 $%

cm2)

3

L=1,04 cm

9inalmente comparando los tres valores de L obtenidos para que no !alle ni la c$aveta, ni

el c$avetero se debe tomar como m*nimo una lon#itud de ' cm%

,.2. ,


79/202

9uente; 9AG

C =14 KN

C '=7,8 KN

,.2..1 ,aso estático

(C C&L)'=f s P' 5 )8

/onde;

(C C&L)0=¿ capacidad de car#a dada en el catálo#o

f s=¿ !actor de es!uer&os estáticos 5!actor de servicio8 K 0,( 5Anexo E8

P'=¿ car#a estática equivalente 5axial o radial8

Reempla&ando;

(C C&L)'=(1,5 ) (166,37 N )=249,56 N

,.2..2 ,aso dinámico

C C&L=f L

f n P

5 )8

/onde;

C C&L=¿ capacidad de car#a calculada


80/202

L=2800'ras '3a-'sapr'ximadam

f L=1,78 5Anexo 98

f n=0,313 5Anexo G8

P=¿ car#a dinámica equivalente 5radial o axial8

Reempla&ando;

C C&L= 1,78

0,313(166,37 N )=946,13 N

-omo;

(C C&L)'


81/202

9uente; Autores

El espacio de las #u*as 5G-8 recomendado para la cadena a utili&ar es;

9i#ura (H% Espacio de la #u*a

9uente; 5RETOR/8


82/202

,.2.0 -ieles

Los rieles son elementos utili&ados para el e!ectivo transporte de los envases "a que estos

se encar#an de #uiar los envases por la cadena transportadora, estos elementos son

colocados sobre el carril de transportación su diseo, dependiendo del diámetro del envase

a transportar " la lon#itud de los rieles dependerá indirectamente de la lon#itud de la banda

transportadora utili&ada " de los espacios utili&ados para cada uno de los procesos de

envasado%

9i#ura (@% /imensiones del per!il del riel

9uente; Autores

,.! Sist$3 d$ dosificción

9i#ura (% Esquema sistema de dosi!icación


83/202

9uente; Autores

,.!.1 Eje 2uías

Es una parte !undamental del sistema de dosi!icación "a que se encar#a de soportar " alo.ar

los di!erentes elementos " dispositivos necesarios en el sistema% La adecuada construcción

de este in!lu"e en el correcto !uncionamiento del movimiento del cabe&al de dosi!icación,

por lo que es necesario seleccionar los materiales " dimensiones adecuadas%

9i#ura ?)% Esquema e.es #u*as


84/202

9uente; Autores

El soporte metálico está su.eto a di!erentes car#as como el peso de las boquillas de

dosi!icación, el movimiento del e.e que se encuentra acoplado al cilindro, por lo tanto la

!uer&a del cilindro es con la que se va a reali&ar el diseo, al i#ual que los pesos de los

demás elementos%

F =500 N 5Anexo 18

Los dos e.es están sometidos a los mismos es!uer&os por lo que se va a reali&ar el diseo de

uno de ellos%

El e.e se encuentra sometido a es!uer&os de tracción " un momento !lector constante

9i#ura ?0% -ar#as actuantes en los e.es #u*as


85/202

9uente; Autores

El material utili&ado para la construcción de e.es es acero inoxidable A1S1 2)3, que tiene las

si#uientes propiedades%

#"=2100 $%

cm2 5Anexo A8

#)=5200 $%

cm2 5Anexo A8

*=1,96 x 106 $%

cm2 5Anexo -8

F c=500 N =51 K%f 5Anexo 18

F T =51$%f

Análisis de !uer&as

9i#ura ?'% /ia#rama de cuerpo libre de los e.es #u*as


86/202

9uente; Autores

R &=250 N =25,5$%f M &=45 N .m=459,18$%.cm

R/=250 N =25,5$%f M /=45 N . m=459,18$%.cm

9i#ura ?2% /ia#rama de cortante " momento !lector


87/202

9uente; Autores

/iseo estático

Es!uer&o axial

σ T = F &=25,5$%f

π

4d

2

=32,46d

25 )8

Es!uer&o !lexión

σ f =32 M

π d3 =

32(459,18)

π d3 =

14693,76

d3

-alculo de es!uer&os combinados;

σ e!=√ (σ x+σ " )2+4 x"

2 =#"n

σ e!=√(32,46

d2 +

14693,76

d3 )

2

=#"

n

n=2

32,46

d2 +

14693,76

d3 =1050

d=2,41

dselecci'nad'=3,175

:iseCo dinámico

-ar#as !luctuantes

σ m=σ max+σ min

2


88/202

σ a=σ max−σ min

2

σ a=σ m

Es!uer&o a tracción

σ a=σ m=

F

&

2=

32,46

d2

2=16,23

d2

Es!uer&o a !lexión

σ a=σ m=

32 M

π d3

2 =

14693,76

d3

2 =7346,88

d3

-álculo l*mite de !ati#a

#e=0,5 #)t

#e 0 =0,5 (5200 $%cm2 )=2600 $%

cm2

#e= K . #e 0

#e=$a.$b.$c.$d.$%.$e.#e0

$a=1

$b=0,869 d−0,096=0,869 (1,25 )−0,097=0,85

$c=0,814

$d=1

$%=1

$e=1


89/202

#e=(0,85 ) (0,814 ) (2600 )

#e=1798,94

-riterio de Goodman Iida in!initaσ a

#e+

σ m

#)t =

1

n

5 )8

σ e!a=σ e!m=√(16,23

d2 +

7346,88

d3 )

2

-omo d=2,41

σ e!a=σ e!m= 16,23(2,41 )2

+7346,88(2,41 )3

=527,66 $%cm

2

527,66

1798,94+527,66

5200=

1

n

n=2,54

,.!.2 4ocines de desli3amiento

Para que un boc*n de desli&amiento !uncione de !orma adecuada es aconse.able que el

anc$o del boc*n ten#a un anc$o de ',( a 2 veces el diámetro del e.e

9i#ura ?3% Esquema boc*n de desli&amiento


90/202

9uente; Autores

&=3 (31,75mm)=95,25mm

D=32mm esta distancia debe ser ma"or a la del e.e #u*a para que este ten#a un

desli&amiento adecuado%

,.!.! Eje de elevación9i#ura ?(% Esquema e.e de elevación


91/202

9uente; Autores

Las !uer&as que van a soportar el e.e es la !uer&a del cilindro " el peso de los elementos del

pedestal de dosi!icación%

F T =51$%

-ondiciones de extremo

l p=(2 ) ( L ) 5 )8

l p=¿ lon#itud de pandeo de la columna

L=¿ lon#itud del e.e K @) cm

l p=(2 ) (80cm )=160cm

1=4l p

d

5 )8

1=¿ ra&ón de esbelte&

d=¿ diámetro del e.e K ' cm

1=4 ( 160cm2cm )=320

10=√

2 * π 2

# "

5 )8


*=¿ módulo de elasticidad del material 5Anexo -8

# "=¿ l*mite de !luencia del material 5Anexo A8


92/202

10=√2(1,96 x106 $%cm2 )π

2

2100 $%

cm2

=135,7

-omo;

1> 10

320>135,73C'l)mna de *)ler

Entonces aplicamos la ecuación de columna de Euler

n Pr

& =

π 2 *

12

5 )8

Pr=¿ car#a real

&=2 readel e3e=3,1416 cm2

n=¿ coe!iciente de se#uridad

Reempla&ando datos, $allamos el coe!iciente de se#uridad;

n=

π 2(1,96 x106

$%

cm2 )( π cm2 )

(320 )2 (51$% )

=11,63

,.!.!.1 :iseCo eje

9i#ura ??% Esquema !uer&as en el e.e


93/202

9uente; Autores

Las !uer&as que act+an en el e.e son la !uer&a que es el peso, de las boquillas " las #u*as que

le sostienen, " el momento producido al trasladar la !uer&a al e.e%

El material utili&ado para la construcción de e.es es acero inoxidable A1S1 2)3, que tiene las

si#uientes propiedades%

#"=2100 $%

cm2

#)=5200 $%

cm2

*=1,96 x 106 $%

cm2

F ,=20,31 $%f

M =20,31 $%f (16,4cm )2269,4 $%f .cm=333,084 $%f .cm

:iseCo estático

Es!uer&o a tracción

σ T = F

&=

20,31

π

4d

2

=25,86

d2

Es!uer&o a !lexión


94/202

σ f =32 M

π d3 =

32(333,084)

π d3

=3392,77

d3

σ e!=√ (σ x+σ " )2+4 x"

2 =#"

n

Asumiendo nK'

σ e!=√(25,86

d2 +

3392,77

d3 )

2

=2100

2

n=2

25,86

d2 +

3392,77

d3 =1050

d=1,48cm

dselecci'nad'=1,905cm

,.!., :iseCo soporte del cilindro

9i#ura ?H% Esquema de soporte de cilindro

9uente; Autores

Se selecciona un per!il cuadrado, material


95/202

9i#ura ?@% Per!il del soporte

9uente; Autores

Las !uer&as que va a sostener el soporte es el peso del sistema de dosi!icación incluido el

cilindro% F T =53$%

-alculo de columna

l p=( L )=29,2 cm

1=

l p

r %


L=¿ lon#itud del e.e

r%=¿ radio de #iro K ',@H cm 5Anexo N8

1=(29,2 cm2,87 cm )=

10,17

10=√

2 * π 2

# "


96/202




10=√2(1,96 x106 $%cm2 )π 2

2100 $%

cm2

=135,73

-omo;

1


97/202

# "=9,68 $%

cm2

-omo S" calculado es menor a S" del material entonces el tubo esco#ido es el adecuado%

,.!.- 4oquillas de dosificación

9i#ura ?% Esquema sistema de distribución

9uente; Autores

Qalance de ener#*as mecánicas aplicando la ecuación de Qernoulli; *entrada= *salida 5 )8

P &

6 +7 &+

V &2

2%=

P /

6 +7 /+

V /2

2%

5 )8

/ónde;

P=¿ presión atmos!érica

7 =¿ altura

V =¿ velocidad de llenado

6 =¿ peso espec*!ico del l*quido


98/202

%=¿ #ravedad

omando en cuenta las si#uientes condicione;

V &=0

P &= P/=0

Reempla&ando " despe.ando;

V /2=2% 8 (7 /−7 & )

V /2

=2(9,8 m

s2 )8 (0,85−0 )m

V /=3,96m

s

El diámetro de émbolo es el que se va a considerar debido a que por este va a salir el

l*quido;

9i#ura H)% Esquema boquillas de dosi!icación


99/202

9uente; Autores

d=0,004 m

9/= & / 8V / 5 )8

/ónde;9/=¿ caudal

&/=¿ área de las boquillas

Reempla&ando;

9/=( π d2

4 )(V / )

9/=( π (0,004m )2

4 )(3,96 ms )

9/=0,0498 l

s


100/202

9/=:/

t

5 )8

/ónde;

: /=¿

volumen del envase

t =¿ tiempo de llenado

Para envase de ()) ml;

t = : /

9 /=

0,5 l

0,0498 l

s

=10,04 s

Para envase de '() ml;

t = : /

9 /=

0,25 l

0,0498 l

s

=5,02 s

,., Sist$3 d$ co+occión d$ t7s

La colocación de las tapas se lo reali&a de manera manual por lo que se necesita construir

un recipiente que sosten#a las tapas, para que el operario puede co#er con !acilidad lasmismas " colocarlas en las botellas%

,.- Sist$3 d$ roscdo

El sistema de roscado es la +ltima etapa del proceso, la !recuencia de operación del roscado

se va a reali&ar de manera !recuente, "a que se van a llenar ? botellas, que van ir saliendo

de la etapa anterior, por lo que a petición del cliente, el roscado de la máquina se lo va a

reali&ar de manera manual, es decir que la roscadora va a estar #irando constantemente

,.-.1 ,alculo de la potencia del motor reductor

P't = .;


101/202

/onde;

P't =¿ Potencia del motor

=¿ torque máximo para diámetro de tapa de '@mm 5Anexo 8

;=¿ velocidad an#ular 5Anexo 68

P't =(2,02 N . m)(170,69 rads )=369,63W

P't =0,5p

9i#ura H0% Dotor reductor roscador

9uente; Autores

,.-.2 'elección de la banda

La a velocidad de roscado necesaria, es de 0@) rpm por lo que el motor a ser utili&ado es

de 0?2) rpm, el mismo que se encuentra acoplado a una ca.a reductora, que se encar#a de

reducir la velocidad $asta la velocidad de operación%

Para me.orar la ubicación del motor en el sistema de roscado se reali&a una transmisión por

poleas, como el !in es totalmente er#onómico la relación de transmisión es 0%

,.-.2.1 ,álculo de la relación de transmisión

i=1

-omo;


102/202

i=n2

n1=

D p

d p

5 )8

n2=¿ velocidad an#ular de la polea rápida

n1=¿ velocidad an#ular de la polea lenta

D p=¿ diámetro primitivo de la polea lenta

d p=¿ diámetro primitivo de la polea rápida

Por lo tanto los diámetros de las poleas es el mismo%

,.-.2.2 ,álculo de la potencia de diseCo

P D= P∗C 1 5 )8

/onde;

P D=¿ potencia de diseo

P=¿ potencia a transmitir

C 1=¿ !actor de servicio 5Anexo P8

P D=(0,5p ) (1 )=0,5p

,.-.2.! 'elección del tipo de correa

-on la potencia de diseo " la velocidad del e.e más rápido se reali&a la selección del tipo

de correa;

9i#ura H'% Grá!ico de selección del per!il de correa


103/202

9uente;$ttp;


104/202

C <(i+1 ) d p

2+d p

5 )8

Para i ma"or que 2

C < D p 5 )8

-omo nuestra relación de transmisión es 0, se utili&a la ecuación 58;

C <(1+1 ) (100mm )

2+(100mm)

C


105/202

C c=C >| L− Ln2 |5 )8

Reempla&ando;

C c=260+|834

−817

2 |C c=268,5mm

,.-.2./ :eterminar el arco de contacto

Para una transmisión de correa abierta se utili&a la si#uiente ecuación;

∝1=2cos−1

(

D p−d p

2C c

)=180−57

(

D p−d p

2C c

)>120

5 )8

∝1=2cos−1( 100−1002(268,5) )

∝1=180?

,.-.2.0 ,antidad de correas

@ = P D

C 2∗C 3∗ P1

5 )8

/onde;

@ =¿ n+mero de correas " se aproxima al entero positivo

P D=¿ potencia de diseo

C 2=¿ !actor de corrección

C 3=¿ !actor de corrección que considera el arco de contacto entre la correa " las poleas

P1=¿ potencia que transmite una correa

P D=0,5 HP


106/202

Para determinar la potencia que transmite una correa P1 " el !actor de corrección C 2 ,

se requiere conocer la velocidad del e.e rápido, la relación de transmisión i " la sección

usada, se obtiene que;

P1=0,44 HP

El !actor de corrección C 2 se obtiene con la lon#itud de la correa, del 5Anexo R8%

C 2=0,84

El !actor de corrección C 3 se obtiene del 5Anexo S8, donde se in#resa con la si#uiente

relación;

D p−d pC

=0

C 3=1

Entonces;

@ = 0,5 HP

(0,84)(1)(0,44)=1,35A1

,.-.2. ;elocidad de la correa

:=n

1∗π ∗d p6000

B :max5 )8

/onde;

n1=¿ velocidad de #iro del motor

:=¿ velocidad de la banda

:max=30 m

s para correa de per!il normal

Reempla&ando;


107/202

:=(200)(100)(π )

6000B :max

:=10,57m

s B :max

Al determinar la velocidad cumple la condición de ser menor que la recomendada%

,.-.2.1 Dn2ulos de abra3amiento

Primero se determina el án#ulo de contacto, utili&ando la si#uiente ecuación;

9i#ura H2% Grá!ico án#ulos de abra&amiento

9uente; Autores

&r=180?−60? D p−d p

Cc

5 )8

&r=180?−60? D p−d p

Cc

&r=180?−60?(100−100)mm

268,5mm

&r=180?

Vn#ulo


108/202

=180 ?−180?

2

5 )8

Reempla&ando

=0?

Vn#ulo

=180 ?+2 5 )8

Reempla&ando

=180 ?+2(0 ?)

=180?

,.-.2.11 Tensiones producidas en la polea

La relación de tensiones producidas en la banda trape&oidal está dada por medio de la

si#uiente ecuación;

T 1

T 2

=e

f ∗E

#en( 6 2)

5 )8

/onde;

T 1=¿ !uer&a en el lado tirante

T 2=¿ !uer&a en el lado !lo.o

f =¿ coe!iciente de ro&amiento

E=¿ án#ulo de contacto en el lado conducido en radianes

6 =¿ án#ulo de #ar#anta de la correa en #rados

E= =180?( 2π

360?)

E=3,14


109/202

T 1

T 2=e2,57

T 1=13,07T

2

,.-.2.12 Potencia

Para el cálculo de la potencia, se utili&a la si#uiente ecuación;

P=(T 1−T 2 )∗:

33000

5 )8

/onde;

:=¿ velocidad de la correa 5pie


110/202

T x=0 lb

T "=(T 1+T 2 )cos ( ) 5 )8

T "=(5,31lb+0,67 lb ) cos(0? )

T "=4,64 lb=2,1$%f

,.-.2.1! Torque

T =( T 1−T 2 )∗ D p

2

T =

(2,1$%f −0$%f )∗(10cm)

2

T =21,04 $%f .cm

,.-.! Eje roscador

9i#ura H3% Esquema e.e de elevación

9uente; Autores

Las !uer&as que van a soportar el e.e es el peso de los elementos del pedestal de

dosi!icación%

F T =41,19$%f


111/202

-ondiciones de extremo

l p=(2 ) ( L ) 5 )8


L=¿ lon#itud del e.e K @( cm

l p=(2 ) (85cm )=170cm

1=4l p

d

5 )8


d=¿ diámetro del e.e K ' cm

1=4 ( 170 cm2,54 cm )=267,72 $%f

10=√

2 * π 2

# "

5 )8




10

=

√

2(1,96 x106 $%cm2 )π 2

2100 $%cm

2

=135,7

-omo;

1> 10


112/202

267,72>135,73C'l)mna de *)ler

Entonces aplicamos la ecuación de columna de Euler

n Pr

& =

π 2 *

12

5 )8

Pr=¿ car#a real

&=2 readel e3e=5,07cm2

n=¿ coe!iciente de se#uridad

Reempla&ando datos, $allamos el coe!iciente de se#uridad;

n=

π 2(1,96 x106

$%

cm2 )(5,07 cm2 )

(267,72 )2 (521,43 $% )

=33,22

,.-., :iseCo estructura

El diseo de la estructura se va a reali&ar con el método de elementos !initos%

9i#ura H(% Esquema de estructura

9uente; Autores


113/202

,.-.,.1 Pre8proceso

,aracterísticas 2eométricas. La estructura es construida con per!iles en L, el material

utili&ado es acero inoxidable A1S1 2)3, que cumple con las caracter*sticas necesarias para la

!abricación de re!rescos%

9i#ura H?% -on!i#uración #eométrica de la estructura

9uentes; Autores

La car#a total que debe soportar la estructura es el resultado de la suma de los pesos de los

di!erentes sistemas que !orman parte del equipo como;Sistema de dosi!icación; H(,?3 :#

Sistema de colocación de tapas; ( :#

Sistema de roscado; 32,22 :#

Sistema de transporte; H,00 :#

Panel de control; '','( :#

,.-.,.2 'olución de análisis

El primer paso es in#resar la estructura al entorno DE9%

9i#ura HH% Estructura en entorno DE9


114/202

9uente; Autores

9i#ura H@% Dallado de estructura


115/202

9uente; Autores

-omo si#uiente paso, se de!ine los parámetros como la car#a que act+a sobre la estructura "

los puntos de apo"o%

9i#ura H% Puntos de apo"o " car#as

9uente; Autores

,.-.,.! Post8proceso

Resultados% Los principales resultados que nos a"udarán a determinar si la estructura resiste

o no la car#a aplicada " de esta manera evaluar el diseo son; el coe!

tesis envasadora prasol

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