MÁQUINA DE LLENADO Y TAPADO DE BOTELLAS

Elaborado por:

Matías Emmanuel Benítez Torres

Vicente Paulo De Moura Recalde

Prof.: Ing. Felipe Chena

Materia:

Control Automático II

UNIVERSIDAD NACIONAL DE ASUNCIÓN

FACULTAD POLITÉCNICA

Carrera de Ingeniería en Electrónica

San Lorenzo, Paraguay

Noviembre – 2015

ii

PÁGINA DE APROBACIÓN

Trabajo presentado en la materia Control Automático II

Valor Asignado al Trabajo …...P

Puntaje Obtenido …...P

……………………

Firma del Profesor

Fecha: 21/11/2015

iii

ÍNDICE GENERAL

Pág.

I. INTRODUCCIÓN……………………………………………………....1

II. MAQUINA DE LLENADO Y TAPADO DE BOTELLAS…………. 2

1. NATURALEZA DEL PROYECTO……………………………..…2

1.1. DESCRIPCIÓN……………………….………………………. 2

1.2. JUSTIFICACIÓN………………………….…………………...3

1.3. MARCO INSTITUCIONAL……………….…………………...3

1.4. FINALIDAD……………………………………………………. 6

1.5. OBJETIVOS…………………………………………………… 6

1.5.1. OBJETIVO GENERAL………………………………… 6

1.5.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ………………………… 6

1.6. METAS………………………………………………………… 6

1.7. BENEFICIARIOS………………………………………...…… 6

1.8. PRODUCTOS………………………………………….……... 7

1.9. LOCALIZACIÓN………………………………...……….…… 7

2. ACTIVIDADES…………………………………….…..……………7

3. MÉTODOS Y TÉCNICAS…………………………….……………9

4. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES…………………..…………9

5. RECURSOS…………………………………………..…………….9

6. PRESUPUESTO…………………………………….……………..11

7. ADMINISTRACIÓN DE PROYECTO…………….………………11

8. INDICADORES DE EVALUACIÓN………………………………12

9. FACTORES EXTERNOS CONDICIONANTES……………...…12

III. CONCLUSIONES……………………………….………………..……13

IV. RECOMENDACIONES……………………….……………………….14

V. BIBLIOGRAFÍA………………………………………………………...15

VI. ANEXO

1

INTRODUCCIÓN

Las empresas que se dedican fabricación de bebidas tienen un gran

mercado dentro del Paraguay. La rapidez de producción es un factor muy

importante para cumplir con la demanda existente del producto, un cliente

insatisfecho podría optar por productos de la competencia influyendo

económicamente en los intereses de la empresa.

En este proyecto se presenta un sistema de llenado y tapado de botellas

automatizado utilizando como centro de control un PLC Simatic S7 200

Siemens programado en el lenguaje KOP. Como salidas y entradas de

información se utilizan una serie de sensores, motores, válvulas, cilindros de

avance entre otros.

Lo que se busca es lograr diseñar e implementar un sistema de

llenado y tapado eficaz y eficiente capaz de cumplir con todas las exigencias

que la producción requiere y así garantizar al cliente un producto final que

cumpla con los estándares de calidad.

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1. TÍTULO:

Máquina de llenado y taponado de botellas

2. NATURALEZA DEL PROYECTO

a. DESCRIPCIÓN

El trabajo trata sobre la automatización de un sistema de

llenado y tapado de botellas. Se busca tener un sistema rápido,

eficaz y seguro a la hora de realizar estos procesos.

Se utiliza como centro de control un PLC Simatic S7 200

Siemens CPU 226 conectado a varios sensores, válvulas

antirretorno y cilindros de avance. El sistema contara con una

luz de alarma que se encenderá cuando se detecte que la

botella a ser tapada no se encuentre totalmente llena y parará

el sistema.

Fig. 1. Máquina de llenado y tapado

3

b. JUSTIFICACIÓN

Las empresas fabricadoras de bebidas tienen un gran mercado

dentro del Paraguay. La rapidez de producción es un factor

muy importante para cumplir con la demanda existente del

producto.

Implementando un sistema automatizado de llenado y

taponado de botellas se podría maximizar la producción

obteniendo de esta manera mayores ganancias en menor

tiempo y disminuyendo gastos al sustituir la mano de obra

además de garantizar al cliente un producto final que cumpla

con los estándares de calidad e higiene.

De manera que no solo se está estimando el desarrollo de una

máquina que cumpla con las prestaciones, de una empresa,

anteriormente descritas, sino que a su vez haya un enfoque

desde el punto de vista del ingeniero de diseño y

automatización electrónica para resolver un problema de la

industria en cuanto al diseño de todo el proceso y no limitarse a

la optimización de una sola de sus etapas.

El proyecto es viable porque se cuentan con todos los recursos

necesarios.

c. Marco Institucional

Nuestra Misión

Nuestra misión consiste en ser la primera Empresa de

Productos de alimentación y bebidas de conveniencia. Nos

esforzamos por ofrecer valor a los inversores a la vez que

proporcionamos oportunidades de crecimiento y

enriquecimiento a nuestros empleados, nuestros socios

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comerciales y a las comunidades en las que desarrollamos

nuestras operaciones. Y en todo lo que hacemos, luchamos por

la honestidad, la justicia y la integridad.

Nuestra Visión

"La responsabilidad de PepsiCo es mejorar continuamente

todos los aspectos del mundo en el que desarrollamos nuestras

operaciones (medioambiente, sociedad, economía) creando un

futuro mejor que el presente.”

Nuestra visión es poner en marcha iniciativas que beneficien a

la sociedad y comprometernos a crear valor para el accionista

convirtiendo PepsiCo en una empresa verdaderamente

sostenible.

Resultados con Responsabilidad

En PepsiCo, estamos comprometidos a alcanzar el éxito

comercial y económico a la vez que dejamos una huella

positiva en la sociedad, a través de lo que llamamos

Resultados con Responsabilidad.

Valores y Filosofía de PepsiCo

Nuestros valores y principios reflejan cuáles son nuestras

aspiraciones y qué tipo de compañía queremos ser.

Estos son los valores que defendemos y que nos

comprometemos a apoyar :

CRECIMIENTO CONSTANTE. Es fundamental para

fomentar y medir nuestro éxito ya que la búsqueda de un

crecimiento constante estimula la innovación, añade

valor a los resultados y nos ayuda a descubrir en qué

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medida las acciones que emprendemos hoy van a influir

en nuestro futuro, tanto para empleados como para los

resultados del negocio.

PERSONAS CON CAPACIDAD DE DECISIÓN.

Creemos en la libertad para actuar y pensar de la forma

que consideremos más adecuada para llevar a cabo

nuestro trabajo, respetando en todo momento los

procesos que garantizan una apropiada gestión y

teniendo en cuenta el resto de necesidades de la

Compañía.

RESPONSABILIDAD Y CONFIANZA. Estos valores son

la base de un crecimiento saludable. Consiste en ser

capaces de ganar la confianza que otras personas han

depositado en nosotros como individuos y como

empresa asumiendo la titularidad personal y corporativa

en todo aquello que hacemos.

Los Principios que nos guían

Para materializar nuestro compromiso, debemos esforzarnos

en todo momento por:

Preocupación por nuestros clientes, consumidores y el

mundo en que vivimos.

Vender sólo productos de los que podamos sentirnos

orgullosos.

Comunicación clara y sincera.

Calibrar los efectos a corto y largo plazo.

Beneficiarse de la diversidad y de la inclusión.

Respetar a los demás y lograr juntos el éxito.

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d. FINALIDAD

La finalidad de este proyecto es mejorar un sistema ya

existente por uno automatizado capaz de realizar procesos

repetitivos de manera eficaz y eficiente de forma a mejorar la

producción y así generar mayores ingresos.

e. OBJETIVOS

Objetivo General

Diseñar un sistema para automatizar el llenado y taponado de

botellas.

Objetivos Específicos

Aumentar la velocidad y eficiencia en los procesos de llenado y

taponado

Definir un sistema de alarma ante la detección de errores

durante el proceso de llenado y taponado

Realizar la programación en el lenguaje KOP del sistema a

automatizar

f. METAS

Automatizar un sistema de llenado y taponado de botellas

Optimizar el sistema de llenado y taponado de botellas

Economizar la producción de PepsiCo S.R.L.

Mejorar la seguridad en la producción.

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g. BENEFICIARIOS

Los beneficios directos de este proyecto van dirigidos a la

empresa de bebidas PepsiCo S.R.L.

h. PRODUCTOS

Instalación de 3 sistemas de llenado y taponado de

botellas en la planta embotelladora de PepsiCo S.R.L.

Programación del PLC SIMATIC S7 200

Capacitación de 10 operarios

Servicio de mantenimiento del Sistema de Llenado y

Taponado de botellas

i. LOCALIZACIÓN

El lugar de elaboración y ejecución del proyecto es en la planta

embotelladora de PepsiCo situada en la localidad de San

Antonio.

3. ACTIVIDADES

Actividad Recursos Fecha

Reconocimiento y obtención de las dimensiones de planta de embotellado.

Humanos: Operarios Materiales: Cinta Métrica,

Cámara Fotográfica 23/10/2015

Elaboración del presupuesto de la planta de acuerdo a las dimensiones obtenidas

- 24/10/2015 al 26/10/2015

Presentación del Presupuesto

- 27/10/2015

Compra del PLC Siemens S7-200 CPU 226 de Rieder SA.

Financieros: 750$ 03/11/2015

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Compra de los Sensores Válvulas y Cilindros

Financieros: 4000$ 03/11/2015

Elaboración del Programa para el PLC

Materiales: Software Step 7/Micro-Win

03/11/2015 al 05/11/2015

Prueba Y simulación del Programa

Humanos: Operarios Materiales: Notebook,

Software Step 7/Micro-Win y PLC Siemens S7-200

06/11/2015

Montaje e Instalación de Los Cilindros y válvulas, encima de la Cinta trasportadora

Humanos: Operarios Materiales: Herramientas

07/11/2015 al 09/11/2015

Desinstalación del Panel de Control antiguo

Humanos: Operarios Materiales: Herramientas

08/11/2015

Instalación del cableado y de los sensores nuevos y el PLC Siemens S7-200

Humanos: Operarios Materiales: Herramientas y

PLC Siemens S7-200, Sensores de Posición y

Llenado.

09/11/2015 al 10/11/2015

Simulación final del programa.

Humanos: Operarios Materiales: Notebook,

Software Step 7/Micro-Win y PLC Siemens S7-200

11/11/2015

Prueba de los sistemas de seguridad y de la precisión general del sistema.

Humanos: Operarios 11/11/2015

Corrección y Prueba final. Humanos: Operarios 11/11/2015 al 12/11/2015

Finalización del Proyecto - 12/11/2015

Tabla 1. Actividades

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4. METODOS Y TECNICAS A UTILIZAR

Ajustar la velocidad del motor de la cinta transportadora a un nivel

adecuado para la correcta detección de los sensores

Realizar el ajuste de la posición de los detectores para que el llenado

y tapado de la botella se ejecute con precisión sobre ella

Comprobar el funcionamiento del sistema de alarma para botellas no

llenas.

5. GRAFICO DE GANTT

Fig. 2. Grafico de Gantt

6. RECURSOS

HUMANOS

Vicente Paulo De Moura. empleado de PepsiCo S.R.L. ,

estudiante de Ing. Electrónica énfasis Mecatrónica,

responsable de la programación del PLC y el cableado del

sistema.

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Matías Emmanuel Benítez. empleado de PepsiCo S.R.L. ,

estudiante de Ing. Electrónica énfasis Mecatrónica,

responsable de la programación del PLC y el cableado del

sistema

Martín Montenegro. Empleado de PepsiCo S.R.L., técnico en

electrónica, cargo de operario

Raúl Ramirez.Empleado de PepsiCo S.R.L., lic. en electricidad

cargo de operario.

Pablo Paredes. Empleado de PepsiCo S.R.L., técnico en

electrónica, cargo de operario.

MATERIALES

Tabla 2. Materiales

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7. COSTOS

TABLA DE GASTOS

Cantidad Material Costo

(Dólares)

1 Simatic S7 200 750

1 Fotocélula 0.5

1 Detector de posición 2

2 Válvulas antirretorno 40

6 Finales de carrera 6

1 Motor neumático 150

1 Dosificador volumétrico regulable 500

3 Cilindro de avance 3000

--- Mano de obra 1550

TOTAL 6000

Tabla 3. Presupuesto

8. ADMINISTRACION DEL PROYECTO

Funciones del personal

Matías Benitez: Gerente de Proyecto. Control

Vicente De Moura: Gerente de Proyecto. Supervisor

Martin Montenegro: operario.

Pablo Paredes: operario

Raúl Ramírez: operario

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9. INDICADORES DE EVALUACION

Tiempo del proceso de Taponado y llenado

Cantidad de Botellas de Gaseosa producidas por día

Cantidad de Accidentes Evitados

Cantidad de refresco/líquido ahorrado

Cantidad de Tapas ahorradas

10. FACTORES EXTERNOS CONDICIONANTES O PRE-REQUISITOS

PARA EL LOGRO DE LOS EFECTOS E IMPACTO DEL

PROYECTO.

Disponibilidad de los Materiales necesarios dentro del País

Fluctuación del Dólar

Disponibilidad del Capital Necesario

Tiempo requerido para la llegada de los materiales

Disponibilidad de la Cinta Transportadora en la planta de

embotellamiento.

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CONCLUSIÓN

Con la realización de este proyecto se logró diseñar un sistema para

automatizar el llenado y tapado de botellas, teniendo en cuenta como

parámetros la velocidad de producción y la eficiencia en la ejecución del

proceso. Se utilizó un PLC Simatic S7 200 de la marca Siemens como

unidad de control, la programación se realizó en lenguaje KOP utilizando el

software Step7 MicroWin .

A través de la simulación del programa se pudieron corregir algunos errores

en el flujo de control obteniendo de esta manera los resultados esperados en

cuanto al funcionamiento del sistema.

El proceso de Roscado se ha temporizado en un tiempo proporcional a un

giro de 270º del motor. Los Cilindros que se utilizaron primeramente no

podían detener su avance o retroceso a mitad de camino, solo se detenían

en sus topes, así que se tuvieron que utilizar otros.

Tras la finalización de este proyecto aumentamos nuestros conocimientos y

habilidades en lo que se refiere a la automatización en el área industrial,

siendo este ámbito una gran fuente de oportunidades para el desempeño

laboral en el futuro.

14

RECOMENDACIONES

Adaptar el sistema para una mayor cantidad de filas de botellas para

ser procesadas al mismo tiempo

Utilizar sensores de mayor precisión y durabilidad

Realizar un mantenimiento y seguimiento continuo del sistema

15

BIBLIOGRAFÍA

Nuestras misión y visión [en línea] .Consultado el 20 de oct. 2015.

Disponible en www.pepsico.es/company/mission/

PLC. Programadores Lógicos Programables [en línea]. Consultado el

12 de Noviembre del 2015. Disponible en

http://www.sc.ehu.es/sbweb/webcentro/automatica/WebCQMH1/PAGI

NA%20PRINCIPAL/PLC/plc.htm

Mengual, Pilar. STEP7 Una Manera fácil de programar PLC de

Siemens/ Pilar Mengual –1ra. Ed. — Barcelona: Marcombo, 2010. –

308 p--.

ANEXO

1. Tabla de símbolos

2. Esquema KOP

Network 1:

Al pulsar Inicio, y mientras la Marca de Emergencia esté activa, entonces se inicia

el Ciclo 0 y se activa la cinta.

Network 2:

Una vez activado el Ciclo 0, y si se activan al mismo tiempo los sensores de

Posición y Llenado entonces se inicia el Ciclo 1, en caso que alguna botella no esté

llena, entonces se activa la Marca de Emergencia.

Network 3:

Cuando se activa la Marca de Emergencia, se enciende una Alarma y se desactivan

la Cinta y el Ciclo1.

Network 4:

Solamente cuando se pulse Rearme se podrá desactivar la Marca de Emergencia y

Activar el Ciclo 0.

Network 5:

Cuando el ciclo1 se activa, esta Network queda habilitada, y se inicia el avance de

A y de C, y al mismo tiempo se detiene la Cinta.

Network 6:

Cuando se activan los sensores de final de avance de los Cilindros A y C (F2 y F5),

se detiene el movimiento de estos.

Network 7:

Cuando el Avance de A y el Avance de C, se desactivan y produzcan un flanco

negativo, entonces el detector (N) activará el Ciclo 2.

Network 8:

El Ciclo 2 habilita esta Network. Mientras el sensor Tapa esté desactivado,

entonces se habilitará el Avance de B, y cuando este se active, entonces se

Detendrá el Avance de B y se iniciará el Retroceso de C.

Network 9:

Cuando el cilindro C llegue a su posición inicial (determinado por F6), entonces se

detendrá su retroceso, se continuará el avance de B, y se activará el Ciclo 3.

Network 10:

El Ciclo 3, habilita esta Network. Cuando el Cilindro B esté completamente

expandido (Determinado por F4), entonces se detendrá el avance de B, se iniciará

el proceso de Roscado, y se iniciará el retroceso del cilindro A, a su vez que se

iniciar una temporización.

Network 11:

Cuando el temporizador (T37) llegue a 3 segundos, entonces se detendrá el

Roscado. Este tiempo es proporcional a los 270º que debe hacer el giro de roscado.

También se reseteará el temporizador. Esta Network también detendrá al Cilindro A

y B cuando estos lleguen a su posición Inicial (F1 y F3).

Network 12:

Cuando A y B se detengan (Detector de Flanco Negativo), se termina el ciclo 3 y se

vuelve a activar la Cinta, para que las botellas vuelvan a posicionarse.

Network 13:

Cuando el sensor de Posición pase de 1 a 0 entonces se iniciará el Ciclo 0, para

volver a empezar el proceso (Network 2).