1

Ingeniería Mecatrónica

Protocolo del trabajo de investigación para la asignatura de Trabajo Terminal I

“Puesta a punto de una etiquetadora de botellas y ordenadora de tapas para una línea de envasado

farmacéutica”

Instituto Politécnico Nacional

Unidad Profesional Interdisciplinaria en Ingeniería y Tecnologías

Avanzadas

Av. Instituto Politécnico Nacional No. 2580

Colonia Barrio la Laguna Ticomán

Delegación Gustavo A. Madero

07340 México, D. F.

MÉXICO

http://www.upiita.ipn.mx/

Titulo del proyecto: “Puesta a punto de etiquetadora de botellas y

ordenadora de tapas para una línea de envasado farmacéutica”

Fecha de presentación: 14 / 08 / 09

Número de revisión: “Primera”

Patrocinado: Sí

Nombre del patrocinador: Sr.

Tipo del trabajo: “Puesta a punto de un dispositivo mecatrónico.”

Confidencialidad: Público

Número del protocolo:

Autores Espinosa Vega Carlos Emmanuel

Reséndiz Aquino Alejandro Jesús Asesores

M. en C. Víctor Darío

Cuervo Pinto

Docente/Mecatrónica

UPIITA, IPN

M. en C. Juan Roberto Rodríguez

Bello

Docente/Mecatrónica

UPIITA,IPN

Resumen:

Se pretende la puesta a punto de una máquina etiquetadora automática envolvente de un

cabezal y una ordenadora de tapas para integrarlas a una línea de envasado automática con

fines farmacéuticos.

Palabras Clave: Puesta a punto, Ordenadora, Etiquetadora, Integración.

2

INDICE

1.-Título del proyecto------------------------------------------------------------------------3

2.-Objetivo general---------------------------------------------------------------------------3

2.1-Objetivos específicos-----------------------------------------------------------------3

3.-Introducción--------------------------------------------------------------------------------3

4.-Justificación--------------------------------------------------------------------------------5

5.-Descripción del trabajo-------------------------------------------------------------------5

5.1-Estado del arte-------------------------------------------------------------------------5

5.1.1-Ordenadora de tapas de rosca--------------------------------------------------5

5.1.2-Etiquetadora----------------------------------------------------------------------9

5.2-Planteamiento del problema--------------------------------------------------------12

5.3-Ordenadora de tapas-----------------------------------------------------------------14

5.3.1-Implementación de un sistema de ahorro de aire--------------------------15

5.3.2-Aseguramiento de aire seco--------------------------------------------------16

5.3.3-Implementación de un sistema de transporte de tapas--------------------19

5.3.4-Rediseño e implementación del control de la ordenadora de tapas-----20

5.3.5-Implementación de una cubierta sanitaria----------------------------------22

5.4-Etiquetadora de botellas--------------------------------------------------------------25

5.4.1-Adecuación del cabezal etiquetador-----------------------------------------25

5.4.2-Diseño y construcción de un sistema de transporte de botellas----------28

5.4.3-Diseño y construcción del control de la etiquetadora de botellas--------30

6.-Cronograma de actividades--------------------------------------------------------------33

7.-Presupuesto---------------------------------------------------------------------------------34

8.-Referencias---------------------------------------------------------------------------------36

9.-Participantes y Firmas--------------------------------------------------------------------37

3

1.- TÍTULO DEL PROYECTO

“Puesta a punto de una etiquetadora de botellas y ordenadora de tapas para una línea

de envasado farmacéutica”

2.-OBJETIVO GENERAL

Poner en marcha una etiquetadora para cuatro diferentes tamaños de botellas y una

ordenadora de tapas para una línea de envasado automática farmacéutica que cumplan

con las normas oficiales mexicanas.

2.1-OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Proponer e implementar un sistema de ahorro de aire para la ordenadora de

tapas.

Asegurar que el aire proveniente del compresor hacia la ordenadora de tapas

sea seco.

Implementar un sistema que permita transportar las tapas orientadas hacia el

sistema de enroscado de envases.

Rediseñar e implementar el control para la ordenadora de tapas.

Implementar una cubierta sanitaria a la ordenadora de tapas.

Asegurar que el etiquetado sea para cuatro diferentes tamaños de botellas.

Adecuar el cabezal etiquetador para su correcto funcionamiento.

Diseñar y construir un sistema de transporte de botellas de la enroscadora a

la etiquetadora.

Diseñar y construir el sistema de control para la etiquetadora.

Elaboración de manual de usuario y mantenimiento de la etiquetadora.

3.- INTRODUCCIÓN

A continuación se presenta el siguiente proyecto que tiene como intención dar

continuidad a ciertos trabajos terminales sobre una etiquetadora de botellas y una

ordenadora de tapas. Esto, para poderlas incorporar a una línea de envasado automática

dirigida a la industria farmacéutica.

Para el proceso de diseño que abarcará la materia de Trabajo Terminal 1 se tomará

la siguiente metodología (véase Figura 1). El objetivo es tener una mejor planeación de

las actividades que intervienen en este proyecto [1].

Figura1- Proceso de diseño

Necesidad

Factibilidad Especificaciones Diseño

Conceptual

Análisis y

modelado Optimización

Detallado

4

A lo largo de este documento se definirán las necesidades, la factibilidad, las

especificaciones así como el diseño conceptual del mismo.

Una línea de envasado automática permite terminar autónoma y eficazmente todos

los procesos de envasado. Las aplicaciones de la línea de envasado automática son

variadas ya que es aplicable para las industrias farmacéuticas, alimentos, productos

químicos, en el hogar, pesticidas y químicos finos, etc. [2]

Como se cita anteriormente, la línea de envasado está orientada a la industria

farmacéutica por lo que es necesario apegarse a las normas sanitarias oficiales

mexicanas, entre las cuales se destacan:

Norma Oficial Mexicana NOM-012-ZOO-1993. Especificaciones para la

regulación de productos químicos, farmacéuticos, biológicos y alimenticios

para uso en animales o consumo por éstos.

Norma Oficial Mexicana NOM-022-ZOO-1995. Características y

especificaciones zoosanitarias para las instalaciones, equipo y operación de

establecimientos que comercializan productos químicos, farmacéuticos,

biológicos y alimenticios para uso en animales o consumo por éstos.

Norma Oficial Mexicana NOM-064-ZOO-2000. Lineamientos para la

clasificación y prescripción de productos farmacéuticos veterinarios por el

nivel de riesgo de sus ingredientes activos.

El trabajo propuesto está encaminado a solucionar la problemática de una farmacia

veterinaria que actualmente fabrica ciertos productos de manera artesanal.

El presente documento abarcará hasta el diseño conceptual del proyecto, en donde

se plantearán algunas alternativas de solución para cumplir con las exigencias del

patrocinador. Entre éstas se tienen: asegurar el correcto funcionamiento de una

ordenadora de tapas en donde existe la necesidad de construir un sistema de ahorro de

aire. De acuerdo a las exigencias sanitarias, el aire que permite limpiar las tapas debe de

ser seco por lo que se debe asegurar que así sea. Además se debe rediseñar la salida de

las tapas de la ordenadora, y complementar e implementar el control para la misma.

Para el caso de la etiquetadora de botellas es necesario que cumpla su función para

cuatro diferentes tamaños de botellas. Para ello es necesario adecuar el cabezal

etiquetador para su correcto funcionamiento, junto con los sensores de que consta.

Posteriormente se debe construir un sistema de transporte de botellas que permita el

acoplamiento entre la enroscadora y la etiquetadora. Para llevar a cabo esta tarea se

rediseñará e implementará el control que permita el correcto funcionamiento de dicha

máquina.

5

4.- JUSTIFICACIÓN

Se requiere llevar a cabo el proyecto para dar continuidad a trabajos terminales

anteriores de una etiquetadora y una ordenadora de tapas. Éstas deberán acoplarse a una

línea de envasado automática. Dichas máquinas se construyeron de forma separada y no

funcionan al 100% por lo que es necesario implementar modificaciones mecánicas,

electrónicas y de control que permitan cumplir con las exigencias del patrocinador y con

las normas sanitarias oficiales propuestas por la SAGARPA (éstas maquinas serán de

uso farmacéutico veterinario). Se desea lograr que dichos sistemas sean competitivos

en funcionalidad y costo ante máquinas similares existentes en el mercado. Otra de las

ventajas de este proyecto se encuentra en la integración de dichas máquinas a la línea de

envasado, por lo cual será necesaria la interacción de ellas con otras máquinas para así

incrementar su funcionalidad.

5.-DESCRIPCIÓN DEL TRABAJO

5.1-Estado del arte.

Actualmente las máquinas ordenadora de tapas y etiquetadora de botellas no se

encuentran funcionando productivamente. Dichas máquinas fueron trabajos terminales

anteriores y se encuentran dentro de las instalaciones de la UPIITA. Debido a que

presentan deficiencias mecánicas, electrónicas y de control no se ha podido realizar su

integración a una línea de envasado automática. A continuación de presenta el estado

actual de las máquinas y la descripción de las mismas:

5.1.1-Ordenadora de tapas de rosca [3].

El dispositivo es capaz de tomar las tapas de un contenedor, para posteriormente

orientarlas de forma adecuada y, finalmente entregarlas. Las tapas a orientar, son de

polipropileno de color blanco, de seguridad inviolable, pues por su diseño, no permiten

que el envase en el que se coloquen sea abierto si no se ha desprendido el dispositivo de

seguridad. El tamaño comercial de las tapas es de 24 mm de diámetro interior. El

dispositivo asegura que las tapas siempre sean entregadas con la orientación correcta, y

en caso contrario, asegura que el proceso no continúe, para evitar daños a la

enroscadora. A continuación se presentan las partes de la ordenadora con sus

respectivas funciones y características (véanse figuras 2 y 3).

6

Figura 2-Orientadora de tapas de rosca (vista lateral)

Figura 3-Ordenadora de tapas de rosca (Sistema de entrega)

Banda con empujadores: Tipo Alimentex, 100% poliéster, con recubrimiento de

poliuretano blanco y liso. Aprobada por la FDA. Ancho de la banda: 15 cm (6”).

Distancia de poleas entre centros: 63 cm. Inclinación: 15°. Tipo de empalme:

1

2

1

3

5

6

4

7

vulcanizado. Tipo de tensor: tornillo. Transmisión: poleas. Altura de los empujadores:

0.75 cm. Distancia entre empujadores: 7cm.

Funcionalidad: Los empujadores mueven las tapas, haciendo que éstas se recarguen

en la banda, ya sea orientadas boca arriba o boca abajo (figura 4). El movimiento de la

banda permite que las tapas que se encuentran boca abajo, caigan al contenedor por

acción de su peso; mientras las tapas que se encuentren boca arriba, logran mantenerse

en la banda, para posteriormente ser entregadas.

Figura 4- Banda con empujadores

Contenedor: Acero inoxidable AISI 304. Inclinación: 30° en su base. Volumen

86,708 . Capacidad de tapas máxima: 4,230 tapas.

Funcionalidad: Es el encargado de almacenar las tapas a granel (véase figura 5).

Figura 5- Contenedor

Estructura: Estructura en principal perfil tubular cuadrado (PTR) con 1 ½” de lado.

Espesor: 1.19 mm. Patas extensibles (véase figura 6). Soporte de contenedor: ángulo de

acero de 1 ½ * 1 ½” *1/8” (véase figura 7). Carga a soportar: 43.3 kg (véase figura 8).

Funcionalidad: Elemento que brinda soporte al resto de los componentes del

dispositivo.

2

3

8

Figura 6-Soporte de los elementos de máquina. Figura 7-Soporte para contenedor

Figura 8-Estructura completa

Salida de tapas: Nylamid tipo XL.

Tobogán de entrega: Acero inoxidable AISI 304 y polímero Nylamid M.

Funcionalidad: Permite que las tapas orientadas sean trasladadas a otro dispositivo.

Motor CD: Motor de 12 V a 1.9A (véase figura 9).

Funcionalidad: Es el encargado de convertir la potencia a la banda con

empujadores. Su funcionamiento depende del nivel de tapas en el contenedor y del nivel

contenido en el almacén de entrega.

Figura 9-Motor CD

Sensores

Los sensores presentes en la ordenadora de tapas son los siguientes.

SHARP 6P2Y0A21YK Nivel de tapas en el contenedor.

QRD1114 Detecta la posición de la tapa entregada.

Sensores de barrera de luz Detectan el paso de tapas.

Se presentó la subsección anterior con el objetivo de plantear en forma general el

funcionamiento de la ordenadora de tapas, así como las partes de la misma. Además de

5

4

6

9

señalar el estado actual de dicha máquina y poder reconocer fácilmente los cambios que

se realizarán.

En la siguiente subsección se presentará el funcionamiento de la etiquetadora de

botellas, así como sus partes respectivamente.

5.1.2-Etiquetadora [4].

La etiquetadora envolvente permite el etiquetado de cierto tipo de botellas. Las

botellas llegan al cabezal etiquetador a través de una banda transportadora, donde por

medio de un mecanismo opresor, las botellas son aprisionadas, para que en conjunto con

la banda de empuje, proporcionen el giro necesario para que la etiqueta se adhiera. Un

motor de corriente alterna es el que permite que se varíe la velocidad de la banda para

asegurar el etiquetado. A continuación en la figura 10 se presentan las partes de la

etiquetadora, posteriormente se describirán sus respectivas funciones y características.

Figura 10.-Etiquetadora de botellas (Vista superior)

a) Cabezal etiquetador: Es el encargado de despegar la etiqueta, en

presentación de rollo, para ser pegada en el envase, de manera limpia y

ordenada (véase figura 11).

Consta de las siguientes partes:

1) Rodillo tensor: Tiene la función de mantener la cinta de etiquetado tensa, para

evitar que se afloje y se deslice verticalmente sobre los rodillos.

2) Bobina de tracción: Es la parte que genera la tracción en la cinta de etiquetas,

por medio de la fijación de un extremo de la cinta de etiquetas en el rodillo.

3) Base móvil en forma de x: Es la base que soporta todo el ensamble del cabezal.

a

a

b

c

d

10

4) Bobina de etiquetas: Es el dispositivo sobre el cual se colocará el rollo de

etiquetas que va a alimentar a la máquina.

5) Tensor móvil: Con ayuda de un resorte tiene la función de tensar y destensar el

papel.

6) Rodillos guía: Dotados con movimiento libre sobre su eje para evitar que la cara

de la etiqueta se desgaste.

7) Motor: Es la fuente de movimiento del cabezal.

8) Cuña: La cuña es el elemento que al obligar a la tira de etiqueta a hacer un

quiebre agudo, despega la etiqueta.

Figura 11-Cabezal etiquetador

b) Mecanismo opresor: Este dispositivo tiene como función aprisionar el

frasco para que, en conjunto con la banda de empuje, proporcionen el giro

necesario para que la etiqueta se adhiera (véase figura 12).

Cuenta con las siguientes partes:

1) Ejes de respaldo: Fijan el respaldo y se deslizan a través de sus guías.

2) Guías para ejes: Sirven para que los ejes del respaldo puedan correr

libremente a través de los orificios y para fijar el respaldo en un extremo de

la banda transportadora.

3) Opresores: Su función es aprisionar los ejes del respaldo.

4) Canaleta en C: Brinda forma al cuerpo del respaldo.

Figura 12-Mecanismo opresor

b

11

c) Banda de empuje: Es la encargada de proporcionar el giro necesario para

que los envases con ayuda del respaldo, puedan girar y adherir a su

superficie las etiquetas. El material de la banda es nitrilo (véase figura 13).

Cuenta con las siguientes partes:

1) Banda de potencia P50/16 P1: Transmite el par torsor a los frascos.

2) Polea motriz: Transmite el par torsor necesario a la banda para que ésta se

mueva.

3) Caja de rodamientos: Almacena los rodamientos para que la polea libre

pueda girar y así mismo alinea los ejes de la polea.

4) Perfil en C de aluminio: Da cuerpo a la banda de empuje y brinda soporte

a los demás componentes.

5) Caja tensora: Tiene la función de ajustar la tensión de la banda.

6) Polea libre: Cuenta con dos rodamientos para que ésta gire libremente y

permita el movimiento de la banda.

7) Cama de Nylamid: Brinda soporte a la banda para que ésta no sufra

pandeo.

8) Ángulo de soporte: Une la banda de empuje y la transportadora.

9) Polea de transmisión: Transmite el movimiento del motor a la banda

transportadora guardando una relación de 2 a 1.

Figura 13-Banda de empuje

d) Banda transportadora: Transporta los envases a la banda de empuje para

ser etiquetados (véase figura 14). Cuenta con las siguientes partes:

1) Polea libre.

2) Banda PVC blanca FDA F10.

3) Polea de transmisión: Transmite el movimiento proveniente de la banda

de empuje a la banda transportadora siendo su velocidad la mitad de la

primera.

4) Polea libre.

5) Caja para rodamientos.

6) Perfil en C de aluminio.

7) Caja tensora.

d

c

12

Figura 14-Banda transportadora

Sensores

Los sensores con que cuenta la máquina son los siguientes:

IS471F(receptor)-Led infrarrojos (emisor) Detectar espacio entre una etiqueta y otra.

IS471F(receptor)-Led infrarrojos (emisor) Detecta la presencia de un frasco.

El objetivo de la sección anterior es plantear en forma general el funcionamiento de

la etiquetadora de botellas, así como las partes de la misma. Lo que permite señalar el

estado actual de dicha máquina y poder reconocer fácilmente los cambios que se

realizarán.

A continuación se presentará el planteamiento del problema, que contiene en forma

general el desarrollo de los objetivos específicos del trabajo terminal y sus respectivas

alternativas de solución.

5.2-Planteamiento del problema.

Se requiere la puesta a punto de una etiquetadora de botellas y una ordenadora de

tapas que fueron desarrollados como trabajos terminales en la UPIITA anteriormente.

Las máquinas deben ser acopladas a una línea de envasado automática. A continuación

se presenta la figura 15, que explica las partes de la línea de envasado automática y en

qué áreas repercute este proyecto.

13

Figura 15.-Diagrama de la línea de envasado automática que se desea conseguir.

En la figura 15 se muestra las secciones de que constará la línea de envasado

automática, cada una de ellas deberá funcionar por separado. Hay que recalcar que este

proyecto solo interactúa con las secciones de “orientadora de tapas” y “etiquetadora de

botellas” que están resaltadas con una línea punteada gruesa. También se agregan

nuevos sistemas como el de ahorro de aire para la ordenadora, el sistema de

transportación ordenadora-enroscadora, el sistema de transportación enroscadora-

etiquetadora y se pone a punto el etiquetado para cuatro diferentes tamaños de botellas.

Cada uno de estos sistemas tendrá su respectiva parte electrónica y control permitiendo

que el funcionamiento de las máquinas sea el adecuado.

Especificaciones del proyecto proporcionadas por el cliente.

Con la finalidad de limitar el tamaño del proyecto y cumplir con los aspectos de diseño

y funcionalidad requeridos, el cliente entrega las siguientes especificaciones:

Maquinaria deberá ser compacta de fácil transportación (que pueda ser

desplazada por una sola persona) y con agarraderas si es posible.

Peso de maquinaria por separado menor de 50 Kg.

Alimentación monofásica 127V - 60 Hz.

14

La tasa de producción es de 2000 botellas cada 8 horas.

Deberá realizar el etiquetado de 4 diferentes tamaños de botellas (30, 60, 120,

140 mililitros).

Fácil limpieza y desarmable.

Partes de desgaste fácilmente reemplazables.

Los materiales deberán ser seleccionados de acuerdo a las normas

correspondientes y por su conveniencia económica.

La máquina debe ser competitiva en funcionalidad y costo ante máquinas

similares existentes en el mercado.

Capacidad del tanque 6 a 10 litros.

5.3.-Ordenadora de Tapas.

La ordenadora de tapas presenta deficiencias mecánicas, de control y funcionales

que no permiten ser entregada al patrocinador, además de que es necesaria su

integración a una línea farmacéutica automática. Ya que se trata de una máquina y no

de un prototipo será necesario que funcione al 100%. Para ello es necesaria la

evaluación de las deficiencias que presenta dicha máquina. Debe realizarse el rediseño

de la electrónica y control, y asegurar que todos los circuitos ya armados al día de hoy

estén en placa fenólica.

Por ello se requiere de la construcción de un sistema de ahorro de aire, así como la

obtención de aire seco proveniente de la compresora. En la figura 16 se muestran las

etapas del transporte de aire de la compresora a las boquillas.

Figura16 –Sistema de transporte de aire del compresor a las boquillas.

También será necesario rediseñar el sistema de entrega de tapas que va de la ordenadora

a la enroscadora. Se realizarán los cambios pertinentes en la circuitería y control para

poderlos acoplar conforme a los ajustes mecánicos, así como el control que permita que

la ordenadora interactúe con la enroscadora. De esta manera se llevará a cabo el

objetivo general de puesta a punto de la máquina así como su integración a la línea de

envasado automática.

En la siguiente subsección se plantearán los objetivos específicos de la puesta a punto

de la ordenadora de tapas, así como las posibles alternativas de solución para dichos

objetivos.

15

5.3.1- Implementación de un sistema de ahorro de aire

La ordenadora de tapas cuenta con un sistema de acción por medio de flujo de aire a

presión, de manera que al llegar las tapas a donde se encuentra el flujo de aire, la

presión de éste las obligará a rodar y a caer al sistema que entrega las tapas a la

enroscadora (véase figura 17).

Figura 17.-Sistema de transporte de tapas a la salida de entrega

El sistema de acción de flujo de aire no se detiene en ningún momento, aun cuando no

haya tapas en la banda. Es por eso que se necesita regular la cantidad de aire que emite

este sistema, para que se active solamente cuando las tapas lleguen a donde se encuentra

la boquilla y puedan ser llevadas al sistema de entrega.

Alternativa de Solución 1.- Construcción de un circuito monoestable.

Se podría utilizar un circuito monoestable. Este circuito que al recibir una excitación

exterior, cambia de estado y se mantiene en él durante un periodo que viene

determinado por una constante de tiempo. Transcurrido dicho periodo de tiempo, la

salida del monoestable vuelve a su estado original. De esta manera se asegura que

siempre que pase una tapa ésta será soplada. También se necesitará una electroválvula

que permita controlar el flujo del aire a través de un conducto y una etapa de potencia

para manejar la electroválvula (véase figura 18).

Figura 18-Diagrama construcción circuito monoestable.

Alternativa de solución 2.- Mediante un sensor de presencia.

Se necesita un fotodiodo emisor y un fototransistor receptor que serán implantados a

cierta distancia para detectar las tapas. Se procede a amplificar la corriente que entrega

el fototransistor. Esto se realiza con un transistor PNP. Posteriormente se conecta a la

Enroscadora

Sistema de transporte de tapas

Tapa orientada

Banda

Boquilla de aire comprimido

Temporizador Etapa de potencia

Electroválvula Boquilla

16

electroválvula para controlar el flujo de aire y así permitir el ahorro de aire (véase figura

19).

Figura 19.- Diagrama de sistema de ahorro utilizando sensor de barrera

Alternativa de solución 3.-Mediante un sensor de presencia.

Ahora se plantea el uso de un sensor reflexivo. Se trata de un dispositivo óptico

infrarrojo. Éste consiste principalmente en dos elementos: el fotodiodo y el

fototransistor. Usa el principio de reflexión, donde el haz de luz es emitido por el

fotodiodo y al chocar con un objeto a determinada distancia, el haz rebota hacia el

fototransistor [5].

Una vez construido el sensor se construirá una etapa de potencia para poder

controlar la electroválvula (véase figura 20).

Figura 20.- Diagrama de sistema de ahorro de aire utilizando un sensor reflexivo

Alternativa 4.-Utilización de un regulador de presiones.

Mediante una perilla que regule la cantidad del fluido que pase a través de la válvula

cambiando su sección transversal. Se controlaría la cantidad del aire por medio de un

regulador de presiones, de tal forma que la fuerza ejercida sobre las tapas solo sea la

adecuada, y no excesiva, para evitar el desperdicio de aire seco. Para conocer la presión

que se tendrá a la salida se pretende utilizar un manómetro para que siempre ésta sea

constante (véase figura 21)

Figura 21.- Diagrama de sistema de ahorro de aire utilizando una perilla reguladora

En la siguiente subsección se presentarán las posibles alternativas de solución que

permitirán la obtención de aire seco.

5.3.2-Aseguramiento de aire seco

El secado del aire desempeña un papel importante para garantizar la seguridad de

los procesos, ya que la humedad en las redes de aire comprimido provoca corrosión,

facilita la aparición de microorganismos y lleva a la formación de condensados en los

puntos de toma de aire [6]. Entre los contaminantes de mayor importancia que se

encuentran en los sistemas de aire comprimido de precisión están el agua, el aceite y los

sólidos. El vapor de agua se encuentra presente en todo aire comprimido; se vuelve muy

concentrado debido al proceso de compresión.

Sensor de barrera

Etapa de potencia

Electroválvula Boquilla

Sensor reflexivo

Etapa de potencia

Electroválvula Boquilla

Manómetro

Perilla reguladora

Boquilla

17

Los sistemas de secado de aire pueden ser usados para eliminar el agua del aire

comprimido de manera eficiente; sin embargo, no pueden eliminar el segundo

contaminante líquido más importante: el aceite.

La mayor parte de aceite proviene del arrastre resultado de la lubricación del

compresor, pero incluso el aire producido por los compresores libres de aceite está

contaminado con hidrocarburos que llegaron al sistema a través de la entrada de aire [6].

Es importante decir que aún cuando los dispositivos neumáticos se ven beneficiados por

el aire lubricado con aceite, la aplicación especial sanitaria requiere aire totalmente

limpio. Es por eso que será necesario contar con un sistema de filtrado que permita la

obtención de aire seco que cumpla con las normas oficiales mexicanas sanitarias.

Hay que considerar que el dispositivo que permita la obtención del aire seco deberá

acoplarse al sistema de ahorro de aire. A continuación se plantean las posibles

alternativas de solución.

Alternativa de solución 1- Utilización de un filtro coalescente

Los filtros coalescentes proporcionan una sencilla y eficaz manera de reducir el

contenido de agua hasta niveles aceptables de 15 ppm (0.0015%). El cartucho es de

larga vida con una duración de 1 año y puede ser fácilmente reemplazable

[7]. La eliminación de agua se lleva a cabo pasando el fluido a través de una espesa capa

de fibras inorgánicas, en un proceso de dos etapas:

1) Formación de gotas. Bajo las condiciones de flujo laminar el agua viaja a través de

las fibras, llevándose consigo el agua en forma de pequeñas gotas hasta que estas

quedan interceptadas por una fibra. Cuando una gota se aproxima a una fibra,

desplazamiento e inercia por viscosidad reducen el grosor de la película de aceite entre

la gota y la fibra. Eventualmente esta película se reduce a tal punto que la atracción

molecular entre la gota de agua y la fibra es mayor que la atracción molecular entre el

aceite y la fibra. En este punto el agua desplaza el aceite y la gota rompe, lo que permite

su adherencia a la fibra. Inicialmente la gota de agua permanece estacionaria mientras

que siguen adhiriéndose otras gotas a la fibra.

2) Decantación de las gotas- Ya que se adhieren las gotas de agua a la fibra, estas son

propulsadas a lo largo de las fibras. Las gotas se juntan y fusionan entre si de manera

que la gravedad las obliga a separarse de la pared del cartucho y decantarse hacia abajo,

al cárter del filtro. [Véase figura 22].

Figura 22-Filtros coalescentes

18

Alternativa de solución 2.-Postenfriador de aire comprimido.

Los secadores de aire comprimido por enfriamiento se basan en el principio de una

reducción de la temperatura del punto de rocío [8]. El postenfriador elimina la humedad

que en forma de condensados se presenta a la salida de los equipos de compresión de

aire, obteniendo de esta manera un aire más limpio que permite a los equipos de proceso

operar sin estancamientos ni contaminación que los dañarían temporalmente [9]. El

postenfriador se muestra en la Figura 23.

Figura 23- Postenfriador

La manera en que trabaja el postenfriador es la siguiente:

El aire, al salir del compresor sale a temperaturas elevadas, por lo que la humedad

absorbida con el aire atmosférico se encuentra en forma de vapor sobrecalentado, así el

postenfriador bajará la temperatura para provocar la condensación en el separador de

humedad dando la calidad de temperatura de punto de rocío.

El condensado de aceite y agua se evacua a través de un separador.

Alternativa de Solución 3-Secadores de membrana

Los secadores de membrana utilizan el proceso de penetración selectiva de los

componentes de una mezcla de gas (aire). El secador es un cilindro que almacena miles

de fibras huecas y diminutas construidas por membranas poliméricas de polisulfono

semipermeable [10].

Estas fibras tienen una penetración selectiva para la remoción de vapor de agua

(humedad) y aceite. Esta proporción de penetración selectiva permite que el vapor de

agua o aceite permee la pared de la membrana mientras evita el paso del nitrógeno y

oxígeno a través de la pared. El agua permeada y una cantidad suficiente de aire para

retener el agua como vapor, sale a la atmósfera fuera del cilindro.

Los secadores de membrana cuentan con el concepto de “influjo” que garantiza un

secado mientras elimina efectivamente la humedad. Mejora la estabilidad de la presión

y reduce el diferencial de presión. Otra de las ventajas de los secadores de membrana es

que son ideales para secar pequeños volúmenes de aire comprimido en puntos

específicos [11]. (Véase en Figura 24)

19

Figura 24.- Secadores de membrana

En la siguiente subsección se presentará las alternativas de solución para el sistema

de transporte de tapas.

5.3.3- Implementación de sistema que permita transportar las tapas orientadas

hacia el sistema de enroscado de envases

Será necesario rediseñar el sistema de entrega de tapas para adaptarlo a la

enroscadora de envases. Se requiere que los sensores y actuadores que repercuten en

este sistema se adapten satisfactoriamente a los cambios mecánicos. Deben de adaptarse

en este sistema tres sensores, ya existentes, que permiten detectar el paso de tapas y la

cantidad de tapas, esto con la finalidad de evitar una saturación cuando las tapas llegan a

la enroscadora. También deberá colocarse en el sistema el sensor, ya existente, que

detecta la orientación de las tapas, deteniendo el proceso en caso de que alguna tapa mal

orientada llegue al sistema de entrega. Una vez que el aire comprimido haya sido

filtrado y se logre la obtención de aire seco, se hará pasar a través de tres boquillas que

actualmente se encuentran debajo del tobogán de entrega. Cuando las tapas pasen por la

sección, el aire arrojado por las boquillas entrará en ellas. Esto con el objetivo de

eliminar polvo o pelusa que se hubiera depositado en el interior de la tapa durante su

orientación.

A continuación se presentarán las alternativas de solución que permitirán la

construcción de un sistema de transporte de tapas adecuado que permita que las tapas

lleguen a la enroscadora de envases. Hay que recalcar que dentro de las posibles

alternativas de solución podrán surgir otras ya que será necesario realizar un análisis

detallado que nos permita optar por la mejor solución.

Alternativa de solución 1.- Entrega de tapas por banda transportadora.

Esta opción contempla el uso de una banda transportadora sobre una plancha, ya que

este tipo de banda presenta buena estabilidad, debe evitar el movimiento brusco de las

tapas y no conllevar a una desorientación de las mismas. También se prevé el uso de

rieles guía que sirven de guía para las tapas (véase figura 25).

20

Figura 25.- Banda transportadora de tapas.

Alternativa de solución 2.- Entregas de tapas impulsadas por dos motores

eléctricos sobre un riel guía

Este medio de transporte de tapas resulta efectivo cuando no se requiere

implementar una banda transportadora, tal como se muestra en la figura 26.

El sistema consiste de los siguientes elementos:

-Riel guía.

-motores de CD.

-Superficie de contacto.

El funcionamiento de este medio de transporte de tapas será el siguiente:

Los motores empujan a cada una de las tapas conforme van llegando, y éstas son

deslizadas sobre la superficie. Con el fin de evitar el atasco o mal posicionamiento de

las tapas se emplean rieles que sirven de guía para las mismas. Este mecanismo de

transporte permite la unión correcta entre la ordenadora de tapas y el sistema de

enroscado (véase Figura 26).

21

Figura 26-Impulso por motores sobre un riel.

Alternativa de solución 3.-Transporte por medio de resbaladilla

Las tapas llegan al punto de entrega por medio de una resbaladilla con un factor de

fricción muy bajo, lo que permite a las tapas deslizarse. Dicha resbaladilla cuenta con

un ángulo de inclinación, para que el peso de las tapas sea el que ocasione el

movimiento (véase figura 27).

Figura 27-Resbaladilla para traslado de tapas.

En la siguiente subsección se presenta el rediseño e implementación del control para

la ordenadora de tapas.

22

5.3.4-Rediseño e implementación del control para la ordenadora de tapas.

Para realizar el rediseño y la implementación del control es necesario conocer el estado

de las variables de proceso mediante los sensores que repercuten en el sistema. Así

como los diferente actuadores que se utilizarán para el correcto funcionamiento de la

máquina (véase figura 28)

Figura 28-Unidad de control

a) Sensores

Ya que será integrada la ordenadora de tapas a una línea farmacéutica y se rediseñará el

sistema de transporte de tapas. Será necesario seleccionar los sensores que permitan la

interacción entre la ordenadora y la enroscadora. Existen algunos sensores dentro de la

ordenadora, pero con los ajustes mecánicos será necesario volver a evaluar la

funcionalidad de éstos.

SHARP 6P2Y0A21YK Nivel de tapas en el contenedor.

QRD1114 Detecta la posición de la tapa entregada.

Sensores de barrera de luz Detectan el paso de tapas.

Para poder decidir su permanencia o el cambio por otro tipo de sensores. Además de

considerar aquellos que intervendrán en el sistema de ahorro de aire seco.

b) Actuadores

El motor presente en la ordenadora permite transmitir la potencia a la banda orientadora.

Este motor consume, durante su funcionamiento con carga, una corriente de 1.9 A, con

un voltaje nominal de 12 V de corriente directa.

Las electroválvulas serán utilizadas para el sistema de ahorro de aire. Éstas permitirán

controlar el flujo de aire y las boquillas dirigen el aire para empujar las tapas a la salida

de la ordenadora. También permitirán controlar el flujo de aire para que las boquillas

dirijan el aire con el fin de eliminar impurezas (polvo y pelusas).

23

c) Unidad de Control

En la ordenadora de tapas se llevo a cabo el control del dispositivo utilizando el

microcontrolador de la firma Microchip, el modelo PIC18F4550. Pero será necesario

reconsiderar el número de entradas y salidas necesarias para la operación del

dispositivo. Debido a los ajustes que se realizaran en los sensores que actualmente se

tienen y de los nuevos sensores y actuadores que estarán presentes.

De esta manera la unidad de control puede estar basada en un microcontrolador (PIC

(Programmable Interrupt Controller) o AVR (Automatic Voltage Regulator)). La unidad

de control se encargará de definir el comportamiento del dispositivo de acuerdo a las

señales de entrada, enviadas por los sensores y las señales de salida para los actuadores.

d) Interfaz Hombre-Máquina

Se pondrá en marcha la interfaz Hombre-Máquina. La interfaz funciona y se procurará

que siga funcionando correctamente. La interfaz cuenta con las siguientes partes:

Lámparas indicadoras: proporcionan información al usuario del estado del

dispositivo.

Se tienen tres lámparas cada una de diferente color.

Lámpara indicadora verde: se enciende siempre que el nivel de tapas en

el contenedor sea suficiente.

Lámpara indicadora ámbar: está encendida cuando la cantidad de tapas

en el contenedor sea adecuado pero será, en breve, necesario vaciar más

tapas en el mismo.

Lámpara indicadora roja: ésta se enciende cuando la cantidad de tapas

sea insuficiente. También se encenderá si alguna tapa se encuentre mal

orientada.

Las lámparas que utiliza, están formadas a base de LED´s y se alimentan con

corriente alterna a 120 V, se encuentran aisladas del circuito de control del

microcontrolador. Se empleó el optoacoplador MOC3011 y el TRIAC 2N6071A los

cuales permiten la conexión de la lámpara indicadora con el microcontrolador. Éste

circuito se encuentra en protoboard, por lo que será necesario pasarlo a placa fenólica.

Botón de reset: se incluye un botón reset que permite que el usuario reinicie la

operación del dispositivo, éste se conecta al microcontrolador.

Interruptor de encendido: cuenta con dos modos de funcionamiento, de manera

semiautomática en conjunto con el dispositivo enroscador, de manera manual

permite al usuario hacer uso del dispositivo sin necesidad de que esté comunicado

con otros dispositivos. Se incluyó un interruptor de encendido, que permite el inicio

y paro del dispositivo, el cual se conecta al microcontrolador.

Todos los elementos de la interfaz se colocarán en un gabinete donde se colocarán

los circuitos de control. Como se menciono anteriormente se realizará el rediseño de

los circuitos control para permitir la integración de los nuevos elementos que se

integraran a la ordenadora de tapas. Y asegurar que todos los circuitos ya armados al

día de hoy estén en placa fenólica.

e) Diagrama de Flujo

En la figura 29 se presenta el siguiente diagrama que permite visualizar el

funcionamiento de la ordenadora de tapas.

24

INICIO

¿Hay No

Tapas?

Sí

Sí Es No

Automático

No ¿Señal Sí Sí ¿Interruptor No

Presente? Activado?

Activar

Motor

Apaga Motor

Cierra Válvula

¿Hay No

Tapas en

Banda?

Sí

Activa

Válvula

Revisa

Almacén

Sí Almacén No

Lleno

Figura 29.- Diagrama de control de la ordenadora de tapas

25

El la figura 29, se muestra el diagrama de flujo que presenta el control de la

ordenadora de tapas. Donde cabe resaltar que existe una condición llamada

“automático”. Esta condición permite la interacción con otras máquinas, respetando la

señal que el control central le envíe. La condición manual, permite que solo esta

máquina funcione independientemente de las demás.

5.3.5-Implementación de una cubierta sanitaria.

La ordenadora cuenta con una cubierta que resguarda el almacenamiento de las tapas

para evitar el contacto con el polvo u otros contaminantes. También deberá existir una

cubierta que se extiende desde la banda que realiza la orientación de las tapas hasta la

rampa que entrega las mismas. Es ahí en donde existe la problemática de proporcionar

una cubierta sanitaria que permita la fácil limpieza de toda la máquina ya que existen

lugares de difícil acceso y esto no permite que cumpla con las normas sanitarias. Será

necesario la elección de un material sanitario para la construcción de la cubierta, que

permita la visibilidad del proceso de orientación de las tapa. También se considerará que

la cubierta sanitaria abarque el sistema de entrega de tapas a la enroscadora, esto con el

fin de evitar en todo momento el contacto con el medio ambiente. Por eso será necesario

que hayan sido finalizadas las modificaciones mecánicas y hayan sido integradas en la

ordenadora, entonces se realizará el diseño de la cubierta sanitaria de la misma.

En la siguiente sección se presentan los objetivos específicos que repercuten en la

etiquetadora de botellas que permitirán la puesta a punto de la misma. También se

plantean las posibles alternativas de solución que permitirán alcanzar dichos objetivos.

Hay que remarcar que las posibles alternativas de solución que se presentan en este

documento no son las definitivas, se realizaran los análisis correspondientes a cada una

de ellas. En todo caso que el resultado no sea satisfactorio se buscarán otras alternativas

de solución que permitan llevar a cabo los objetivos específicos planteados para la

ordenadora de tapas.

5.4.- Etiquetadora de botellas.

La etiquetadora de botellas presenta deficiencias: de los cuatro tamaños diferentes que

el patrocinador exige, solo se ha realizado la etiquetación exitosa de uno. Por lo que se

requiere de modificaciones mecánicas al cabezal etiquetador y el ajuste de los sensores

y actuadores que repercuten en éste. Esto implica el rediseño de la circuitería así como

el rediseño del control ya que se estará interactuando con la enroscadora por medio de la

banda transportadora que una a estas dos máquinas. Lo anterior llevará a cumplir el

objetivo de puesta a punto de la etiquetadora y su integración a la línea de envasado. A

continuación se exponen las alternativas de solución que posiblemente permitan

resolver cada problema.

5.4.1-Adecuación del cabezal etiquetador.

La etiquetadora presenta deficiencias mecánicas en el cabezal etiquetador ya que no es

posible el etiquetado de los cuatro diferentes tamaños de botellas, por lo que se requiere

realizar modificaciones que permita la correcta etiquetación. Cabe señalar que las

modificaciones al cabezal repercuten en el sensado que permite detectar espacio entre

26

una etiqueta y otra. Por lo que será necesaria la adecuación de los sensores en el

cabezal.

A continuación se proponen algunas posibles soluciones que tratarán dar el correcto

funcionamiento al cabezal.

5.4.1.1 Problemática del movimiento vertical del cabezal.

Alternativa de solución 1- Implementación de un sistema de rieles.

A partir del presente problema la primera solución sería implementar un sistema de

rieles como el mostrado en la figura 30. En ella se denota un acoplamiento entre el riel

(negro) y el cabezal etiquetador (verde), haciendo para esto, unas muescas en el cabezal

donde correrá el riel a partir de un elemento lubricante. Debido a la forma de los rieles y

al número de ellos (cuatro) -como se muestra en la figura 31- se podrá restringir el

movimiento únicamente a la dirección vertical. Esto evitará que exista una inclinación

del cabezal etiquetador y contribuirá a que la etiqueta quede en su correcta posición y a

etiquetar diferentes tamaños de botellas (cuatro).

Figura 30.- Vista superior del cabezal Figura 31.- Cabezal en isométrico

Alternativa de solución 2.- Adaptar sistema de rodamientos.

Siguiendo con la misma problemática, la segunda solución probable planteada es

adaptar un sistema de rodamientos en cada uno los extremos el cabezal etiquetador

como los mostrados en las figuras 32(a) y 32(b). Éstos permitirán realizar un

movimiento vertical de la base sin necesidad de lubricantes ya que la fricción será

contrarrestada por el movimiento rotatorio de los rodamientos, estos irán acoplados a la

base con un cilindro como se aprecia en la figura 32(a).

La parte del riel será un perfil estructural comercial para evitar su fabricación

individual. Con ello se evitarán tanto costos elevados, como tiempos desperdiciados.

Puede usarse un riel como el mostrado en la figura 32(c) donde se podrá tener un

espacio para que los rodamientos puedan realizar su función y a la vez eviten que salgan

de su posición. Esto se aprecia claramente en la figura 32(a). Este sistema permitirá que

no exista más que movimiento vertical.

Cabezal etiquetador

Parte fija

Muescas

Movimiento

Cabezal etiquetador

Rieles

27

Figura 32(a) Figura 32(b) Figura 32(c)

Rodamientos-riel Rodamientos Riel

Alternativa de solución 3.-Implementación de un sistema de rodamientos

verticales.

Como siguiente opción para este problema se plantea la utilización de rodamientos

lineales como se muestra en la figura 33. Los rodamientos verticales nos permitirán el

desplazamiento de un eje a través del mismo. Al tener un conjunto de guías fijas o ejes

evitamos que exista torsión de alguno de los extremos del cabezal.

Figura 33- Rodamientos lineales

5.4.1.2 Ajuste de la cuña etiquetadora.

Para poder realizar la corrección en la cuña que desprende la etiqueta de la cinta

de etiquetas que se encuentra posicionada en la entrada de las botellas hacia la zona de

etiquetado se proponen las siguientes soluciones. Cabe mencionar que la solución más

adecuada para dicho conflicto se deberá tomar en cuenta posteriormente a que se corrija

el cabezal.

Alternativa de solución 1.- Construcción de estructura para sujeción de cuña.

Para mantener la cuña en su correcta posición se puede realizar solo un pequeño marco

alrededor de la misma que se encuentre fijo a la estructura de la etiquetadora. De esta

manera se proporcionará mayor resistencia contra la tensión a la que estará sujeta la

mencionada cuña debido al movimiento de las etiquetas por encima de ésta.

Alternativa de solución 2.- Construcción de eje con resorte. Para lograr que el

sistema conserve su posición y a la vez permita un pequeño movimiento en un solo

Cabezal de etiquetadora Guías fijas

Rodamientos Lineales

28

sentido. Se realizará una especie de buje que tenga tanto un resorte como un elemento

guía. Donde cada extremo de la cuña lo tendrá para evitar el desalineamiento de ésta. Y

poder adaptarse a la tensión ejercida por la tira de etiquetas (véase figura 34).

Figura 34- Buje con resorte como elemento guía.

En la siguiente subsección se plantea el diseño y construcción del sistema de transporte

que permitirá el traslado de botellas de la enroscadora a la etiquetadora. Se presentarán

las posibles alternativas de solución que permitirán la transportación de botellas.

5.4.2- Diseñar y construir un sistema de transporte de botellas de la

enroscadora a la etiquetadora.

Se requiere en este proyecto la integración de la etiquetadora a una línea de

envasado automática. Por lo que es necesaria la construcción de un sistema de

transporte de botellas que permita el traslado de las botellas de la enroscadora a la

etiquetadora. Se tienen que prever el sensado correcto y el control que permita la

interacción de dichas máquinas. Por lo que se proponen a continuación algunas

posibles alternativas planteadas para solucionar esta problemática.

Alternativa de solución 1- Banda transportadora.

Para ello se requiere la implementación de un sistema de banda(s) para transportar

las botellas desde la enroscadora hasta la etiquetadora como se muestra en la figura 35.

Dicha banda contará con sus respectivos sistemas mecánicos (rodamientos, engranes,

árboles, etc.), y motor para su funcionamiento así como el sistema de control para

identificar cuando se tengan botellas encima y poder detenerla en caso de no haya

botellas en la banda.

Figura 35- Banda transportadora de botellas de la enroscadora a la etiquetadora.

Motor

Rodillos

Banda

29

Alternativa de solución 2.- Sistema de rieles con aspas.

Se puede implementar un sistema de rieles como los mostrados en la figura 36, donde

por medio de motores se le proporcionará energía cinética a las aspas que son las

encargadas de ir empujando a las botellas. Estas se desplazarán empujándose entre ellas.

Figura 36- Sistema de rieles

Alternativa de solución 3.- Resbaladilla trasportadora.

Las botellas llegan a la etiquetadora por medio de una resbaladilla con un factor de

fricción muy bajo, lo que permite a las botellas deslizarse. Dicha resbaladilla cuenta con

un ángulo de inclinación, para que el peso de las botellas sea el que ocasione un

movimiento suave impidiendo que las botellas se volteen para que puedan llegar en la

posición correcta para su respectiva etiquetación (véase figura 37).

Figura 37- Resbaladilla

En la siguiente subsección se presentará el diseño y construcción del control para la

etiquetadora de botellas.

Motor

Aspas

Rieles

Etiquetadora

Resbaladilla

30

5.4.3-Diseño y construcción del control de la etiquetadora de botellas.

El sistema de control de la etiquetadora, determinará el comportamiento de la misma.

Para realizar adecuadamente la tarea de control, se requiere conocer el estado que

guardan las variables que afectan al proceso, mediante la lectura de los sensores

implementados para tal efecto. La información proporcionada será procesada por

microcontroladores (PIC, AVR, etc) (véase figura 38). Cabe mencionar que la etapa de

control será muy importante ya que depende de ésta la integración de la etiquetador con

la enroscadora y como se ha dicho a lo largo del proyecto la integración a una línea de

envasado automática.

Figura 38- Diagrama de control

a) Sensores

Permiten conocer el estado de las variables de proceso. Aunque las máquinas cuentan ya

con sus correspondientes sensores, será viable realizar un análisis que proporcione

información sobre la permanencia o el cambio por otros sensores.

Los sensores con que cuenta la máquina son los siguientes:

IS471F(receptor)-Led infrarrojos (emisor) Detectar espacio entre una etiqueta y otra.

IS471F(receptor)-Led infrarrojos (emisor) Detecta la presencia de un frasco.

Su elección dependerá de las condiciones del diseño. Serán necesarios sensores de

presencia (reflexivos, de barrera, etc.), que permitan la activación de los motores cuando

detecten una botella en la banda y para cuando la botella de aproxime al cabezal

etiquetador.

b) Actuadores

Las partes de la etiquetadora que necesitan movimiento y por ende transmisión de

movimiento son la banda transportadora, la banda de empuje y la bobina de tracción.

La banda transportadora y de empuje tienen una relación de 2 a 1, ésta relación se

obtiene con ayuda de dos poleas y una banda policord que transmite el par torsor

proveniente del motor. El motor es de corriente alterna de 110 V con un torque de 10.8

N.m.

31

Par que la bobina de tracción que es la encargada de enrollar el papel sobrante y

mantener tensión en todo el cabezal pueda moverse, se utiliza un motor a pasos con un

torque de 3.5308 N.m.

Se necesitará un motor que permita transmitir potencia a la banda transportadora de

botellas que conecta a la enroscadora con la etiquetadora.

c) Unidad de Control

La unidad de control puede estar basada en un microcontrolador (PIC, AVR). Ésta se

encargará de definir el comportamiento del dispositivo de acuerdo a las señales de

entrada, enviadas por los sensores y las señales de salida para los actuadores.

d) Interfaz Hombre-Máquina

La etiquetadora carece de una interfaz Hombre-Máquina, por lo tanto corresponde la

realización de ésta. La interfaz deberá contar con:

Lámparas indicadoras- proporcionan información al usuario del estado del

dispositivo. Se tendrán tres lámparas cada una de diferente color.

Lámpara indicadora verde: Se encenderá siempre que la cantidad de

etiquetas en el cabezal etiquetador sea suficiente.

Lámpara indicadora ámbar: Está encendida cuando la cantidad de

etiquetas cabezal etiquetador sea adecuado pero será necesario colocar

mas etiquetas.

Lámpara indicadora roja: Ésta se enciende cuando la cantidad de

etiquetas sea insuficiente. También se encenderá si alguna botella se

etiqueta de manera incorrecta.

Botón de reset- Se incluirá un botón reset que permita que el usuario reinicie la

operación del dispositivo.

Interruptor de encendido: Deberá contar un modo manual que permita al usuario

haga uso del dispositivo sin necesidad de que esté comunicado con otros

dispositivos.

Todos los elementos de la interfaz se colocaran en un gabinete donde se colocarán

los circuitos de control.

e) Diagrama de flujo

En la figura 39 se presenta el siguiente diagrama que permite visualizar el

funcionamiento de la etiquetadora de botellas.

32

INICIO

Inicialización de

Variables

Envase No

Detectado 1

Sí

Activar

Banda 1

Envase No

Detectado 2

Sí

Activar

Banda 2

Despegar

Etiqueta

Ajustar

Velocidad

Enviar señal a Sí Error en No

Control Central Etiquetado

Figura 39.-Diagrama de flujo de la etiquetadora

33

En la figura 39 se muestra el diagrama de flujo de la etiquetadora, en donde se puede observar

un doble sensado, ya que será necesario para la integración de esta máquina con la enroscadora.

Se deberá asegurar que la botella esté tapada para posteriormente permitir su correcta

etiquetación. Una vez que la botella llegue a la etapa de etiquetado, se ajustará la velocidad de la

banda para permitir la colocación de la etiqueta. Si existiese un fallo en la colocación de la

etiqueta, se mandará esta señal al control central.

Hay que remarcar que las posibles alternativas de solución que se presentan en este

documento no son las definitivas, se realizaran los análisis correspondientes a cada una

de ellas. En todo caso que el resultado no sea satisfactorio se buscarán otras alternativas

de solución que permitan llevar a cabo los objetivos específicos planteados para la

etiquetadora de botellas.

6.-CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES

ACTIVIDADES

31/0

8/0

9

7/0

9/0

9

14/0

9/0

9

21/0

9/0

9

28/0

9/0

9

5/1

0/0

9

12/1

0/0

9

19/1

0/0

9

26/1

0/0

9

2/1

1/0

9

9/1

1/0

9

16/1

1/0

9

Diseño del sistema de

ahorro de aire

E/

A

Elección del método de

secado de aire. E/

A

Diseño final del sistema de

transporte de aire

(compresora-boquilla)

E/

A

Diseño del sistema

transportador de tapas

A

Diseño de circuito de

control del sistema

transportador de tapas

E

Diseño de cubierta

sanitaria para ordenadora

de tapas

E/

A

Entrega del primer reporte E/

A

Diseño del sistema

transportador de botellas

(enroscadora-etiquetadora)

E/

A

E/

A

Entrega del segundo

reporte

E/

A

Diseño del circuito de

control del sistema

transportador de botellas

A

Diseño de la interfaz

máquina de la etiquetadora

E

Diseño del mecanismo

para el etiquetado de

cuatro botellas

E

/

A

34

Diseño de circuito de

control para el etiquetado

de cuatro botellas

E

/

A

Entrega del tercer reporte E/

A

Diseño de la integración

del circuito de control

ordenadora-transporte de

tapas.

E

Diseño de la integración

de circuito control del

etiquetado-sistema de

transporte de botellas.

A

Entrega del reporte final E/

A

Presentación de trabajo

terminal I E/

A

*Sujeto a cambios debido al número de revisiones que el protocolo requerirá.

E-Actividades realizadas por Espinosa Vega Carlos Emmanuel

A-Actividades realizadas por Reséndiz Aquino Alejandro Jesús

E/A-Fechas importantes

-Primer reporte 2 de Octubre 2009

-Segundo Reporte 16 de Octubre 2009

-Tercer Reporte 30 de Octubre 2009

-Reporte Final 9-13 de noviembre

-Evaluaciones (Presentación de TT1) 16-27 de noviembre 2009

7.-PRESUPUESTO

A continuación se muestran los precios solo para una alternativa de solución a cada

problema.

Presupuesto para alternativa de solución: “Construcción de circuito monoestable”

Sistema ahorro de aire Precios

Temporizador $5.00

Transistor (etapa de potencia) $7.00

Electroválvula $880

Total $892 *Precios en pesos cotizados en Agosto 2009

Presupuesto para alternativa de solución: “Utilización de un filtro coalescente”

Obtención de aire seco Precio

Filtro Coalescente 3/4 NPT, 60 PCM,

Vaso 10 OZ.

$1913.6

Total $1913.6 *Precios en pesos cotizados en Agosto 2009

35

Presupuesto para alternativa de solución: “Entrega de tapas por banda transportadora”

Banda transportadora de tapas Precios

2 Rodillos $100

Banda transportadora $150

Motorreductor Metal Gearmotor 6 a 12 V

Torque máximo 12 kg-cm

$265

Barra de Nylamid de 1/2’’(2m) $300

Total $815 *Precios en pesos cotizados en Agosto 2009

Presupuesto: “Rediseño e implementación de control para ordenadora de tapas”

Rediseño e implementación de control

para ordenadora de tapas

Precios

Microcontrolador PIC (40 pines) $120

Componentes electrónicos varios $200

Total $320 *Precios en pesos cotizados en Agosto 2009

Presupuesto: “Implementación de cubierta sanitaria”

Implementación de cubierta sanitaria Precio

Lámina de Acrílico (240x180) 2 mm de espesor $950

Total $950

Presupuesto para alternativa de solución:” Adaptar sistema de rodamientos”

Ajuste de cabezal etiquetador Precios

Perfil Estructural (3m) $185

4 Rodamientos lineales $400

Soldadura (Electrodos) $70

Total $655 *Precios en pesos cotizados en Agosto 2009

Presupuesto para alternativa de solución:” Banda transportadora de botellas”

Banda transportadora de botellas Precios

2 Rodillos $275

Banda transportadora $288

Motorreductor Metal Gearmotor 6 a 12 V

Torque máximo 12 kg-cm

$265

Total $828 *Precios en pesos cotizados en Agosto 2009

Presupuesto:”Diseño y Construcción de control de etiquetadora de botellas”

Diseño y Construcción de control de

etiquetadora de botellas

Precios

Microcontrolador PIC (40 pines) $120

Componentes electrónicos varios $200

Gabinete para interfaz hombre-máquina $150

Total $470

36

*Precios en pesos cotizados en Agosto 2009

Puesta a punto de una

etiquetadora de botellas y

ordenadora de tapas

Total=$6,843.6

8.-REFERENCIAS

[1]- Mechatronics : electronics in products and processes Autor: D.A. Bradley

[2]-En línea

http://www.emusifyingmixer.es/5-automatic-filling-line.html

[3]-Trabajo Terminal 1- “Dispositivo Orientador-Alimentador Automático de Tapas de

Rosca”

Autores: Cruz López Rogelio

Salas Albarrán Oscar

Páginas 26-44

[4]-Trabajo Terminal 1-“Etiquetadora Automática Envolvente”.

Autores: Cándido Ortiz Santiago

Carlos Manuel Serrato Moreno

Fernando Alejandro Zúñiga Pérez

Páginas 18-30

[5]-En línea

http://medicionesindustriales-velandia.blogspot.com/2008/07/sensores-

fotoelctricos.html [6]-En línea

http://www.idimafiltros.net/?page_id=13 [7]-En línea

http://ecosystems.tripod.com/COALESCER.HTML [8]-En línea

http://www.mytisa.com.mx/aire01.php

[9]-En línea

http://www.sapiensman.com/neumatica/neumatica5.htm

[10]-En línea

http://www.canadianpuregas.com/commS.htm

[11]-En línea

http://www.beko.de/17.0.html?no_cache=1&L=3

Presupuesto

1.-http://www.agelectronica.com/inicio.htm

2.- http://inncomextore.com/mystore/esp/catalogo.php?id=32

3.-http://www.piisa.com.mx/

4.- http://www.bandas.com.mx/plylon.htm

5.- http://www.robodacta.com.mx/activacioncart-subcats.asp?CategoriaID=24 6.-http://www.distribuidorademetalestultitlan.com/html/modelos.php?id_linea=18 7.- http://www.metalesdiaz.com.mx/ 8.- http://www.arellanobandas.com.mx/?gclid=CMK06siMkJUCFQJvswodEAglhA 9.- http://www.laminadeacrilico.com.mx/gpage19.html

37

9.-PARTICIPANTES Y FIRMAS DE LOS MISMOS

Alumnos Asesores

Espinosa Vega Carlos Emmanuel M. en C. Víctor Darío Cuervo Pinto

Reséndiz Aquino Alejandro Jesús M. en C. Juan Roberto Rodríguez Bello

DATOS GENERALES DE LOS ALUMNOS

Nombre: Espinosa Vega Carlos Emmanuel

Domicilio Particular: Norte 76-A #6229 Col. Gertrudis Sánchez 1ª secc.

Delegación: Gustavo A. Madero

México, D.F CP 07830

Teléfono Particular: 57514817

Teléfono Móvil: 5532275361

Nombre: Reséndiz Aquino Alejandro Jesús

Domicilio Particular: C. Valle de Bravo #265 Col Porfirio Díaz Cd Nezahualcóyotl

Edo de México CP 57520

Teléfono Particular: 57934926 o 57930907

Teléfono Móvil: 5522489181

M. en C. VÍCTOR DARÍO CUERVO PINTO

Información personal Estado civil: Soltero.

Nacionalidad: Mexicana.

Edad: 28 años.

Lugar de nacimiento: Ciudad de México.

Objetivo Desarrollo profesional y personal dentro de las áreas afines a la

Ingeniería en Mecatrónica.

Educación ► Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del IPN

(CINVESTAV, IPN).

Ciudad de México. 2003-2006.

Maestro en Ciencias en Ingeniería Eléctrica, opción Mecatrónica.

38

► Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería y

Tecnologías Avanzadas (UPIITA, IPN).

Ciudad de México. 1998-2003.

Ingeniero en Mecatrónica.

► Centro de Capacitación en Informática.

Comitán de Domínguez, Chiapas. 1996-1997.

Técnico Programador de Computadoras.

► Centro de Bachillerato Tecnológico Industrial y de Servicios

No. 108. (CBTis 108).

Comitán de Domínguez, Chiapas. 1995-2003.

Técnico en Electromecánica.

Diplomados “Diplomado 2008, Formación y Actualización Docente para un Nuevo

Modelo Educativo”. Instituto Politécnico Nacional, sede UPIITA. 60%

cursado.

“Metodología para la reestructuración de un plan de estudios a

partir de la actualización profesional”. UPIITA, IPN. 80% cursado.

Ciudad de México.

Idiomas “Nivel 16 (avanzado, 100%) de inglés”. Interlingua. Ciudad de

México.

“Nivel Avanzado 2 de inglés”. ESCA Tepepan, IPN. Ciudad de

México.

“Niveles completados del American English Course”. Comitán de

Domínguez, Chiapas, México.

Cursos de la Maestría

Robótica Móvil.

Electrónica de Potencia.

Teoría de Control.

Teoría de Control no lineal.

Sensores y Actuadores.

Programación en Tiempo Real.

Arquitectura de Computadoras.

Sistemas de Eventos Discretos.

Elementos Mecánicos.

Modelado y Simulación de Sistemas Mecatrónicos

CAD, CAM, CAE.

Matemáticas.

Otros Cursos Programación en PLCs Nivel Intermedio. UPIITA, IPN.

39

Noviembre a diciembre de 2006. Ciudad de México.

Lab View. UPIITA, IPN. Octubre 2006. Ciudad de México.

Programación de Microcontroladores AVR. UPIITA, IPN. Ciudad

de México.

Novena Conferencia de Ingeniería Eléctrica. Ciudad de México.

Participación como ponente en el 7º Congreso Mexicano de Robótica.

Universidad Panamericana. Ciudad de México.

Formación Docente. Centro Cultural Universitario Justo Sierra. Ciudad

de México.

Taller de Aplicaciones del Análisis del movimiento humano en

Clínica, Rehabilitación e Investigación. CIE 2003. Ciudad de México.

Experiencia Detección y clasificación de fallas por medio de análisis ondicular en

un motor a pasos eléctrico bajo una estrategia de control en lazo

cerrado. CINVESTAV, IPN. Ciudad de México, 2006

Diseño y construcción de un sistema de elevación de respaldo y

descansapiés de una silla de ruedas para pacientes cuadripléjicos.

(UPIITA, IPN. Ciudad de México. 2003.

Integrante de la Academia de Mecatrónica en la carrera de Ingeniería

en Mecatrónica. UPIITA, IPN. 2006 a la fecha.

Docencia a nivel licenciatura en la carrera de Ingeniería en

Mecatrónica. UPIITA, IPN. 2006 a la fecha.

a) Diseño y Construcción de Dispositivos Mecatrónicos.

b) Control de Máquinas Eléctricas.

c) Trabajo Terminal I

Jefe de Materia en cursos de la Academia de Mecatrónica, UPIITA,

IPN. 2006-2008.

a) Diseño y Construcción de Dispositivos Mecatrónicos.

b) Control de Máquinas Eléctricas.

Docencia a nivel licenciatura. Universidad Justo Sierra. Unidades

Acueducto, Cien Metros y Escuela de Ingeniería. Ciudad de

México. En las carreras de:

a) Ingeniería en Sistemas y Telemática.

b) Licenciatura en Informática Administrativa.

c) Ingeniería en Sistemas Computacionales.

Formación Docente. Varias etapas:

a) Selección de Contenidos.

b) Planeación de la Enseñanza.

c) Tutorías y materiales de apoyo para la educación.

d) Estrategias para el trabajo con equipos.

40

Universidad Justo Sierra. Unidades Acueducto y Cien Metros.

Ciudad de México.

Colaboración en el diseño curricular de la Carrera de Ingeniería en

Mecatrónica. Universidad Justo Sierra. Unidad Cien Metros.

Ciudad de México.

Revisión de planes de estudio. Universidad Tecnológica de México,

(UNITEC). Campi Cuitláhuac y Atizapán. Periodos agosto 2007,

noviembre 2007, diciembre 2007, marzo 2008, abril 2008.

Servicio Social a nivel Licenciatura en el Taller de Máquinas

Herramienta. UPIITA, IPN. Ciudad de México.

Docencia a través del programa SEDENA-SEP-INEA. Servicio

Militar Nacional. Educación Secundaria. Comitán, Chiapas,

México.

Asesor de Tesis

a) Diseño y construcción de una máquina tribológica con la

configuración perno sobre disco. UPIITA, IPN. 2007.

b) Diseño y construcción de una minifresadora de CNC. UPIITA,

IPN. 2007.

c) Diseño y construcción de una dosificadora y envasadora de

polvos veterinarios. UPIITA, IPN. 2007 a la fecha.

d) Diseño y construcción de una dosificadora y envasadora de

líquidos ingeribles de uso veterinario. UPIITA, IPN. 2008.

e) Diseño y construcción de una estructura flexible para silla de

ruedas. UPIITA, IPN. 2008.

f) Diseño y construcción de una enroscadora de tapones

automática. UPIITA, IPN. 2009.

g) Diseño y construcción de una ordenadora de tapas de rosca

automática. UPIITA, IPN. 2009.

h) Diseño y construcción de un mezclador automático de polvos

farmacéuticos. UPIITA, IPN. 2009.

i) Diseño y construcción de una etiquetadora de botellas

farmacéuticas. UPIITA, IPN. 2009.

Esparcimiento Campismo, natación, fotografía, lectura.

41

M. en C. Juan Roberto Rodríguez Bello

Información personal Fecha de nacimiento: 12 de septiembre de 1970

Estado civil: Soltero.

Lugar de nacimiento: México D.F.

Domicilio: Tlalnepantla No 10 Esq. Querétaro.

Col. Jardines de Morelos 5ª secc.

C.P. 55070 Ecatepec de Morelos, Edo. Mex.

Teléfono: 58-39-44-15 y 51-48-48-69

R.F.C: ROBJ700912-AC7

CURP: ROBJ700912HDFDLNOO

Cartilla S.M.N= B-7117488

Cédula profesional: 2094828

Educación Primaria

- Escuela Primaria Estatal Siervo de la Nación Clave 1537826

Ecatepec, Estado de México. 1976-1982.

Secundaria

-Escuela Secundaria Federal Lázaro Cárdenas

Ecatepec, Estado de México. 1982-1985.

Bachillerato

- Centro de Estudios Científicos y Tecnológicos Wilfrido Massieu.

México D.F. 1985-1988.

Técnico Mecánico.

Licenciatura

-Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Unidad

Profesional Azcapotzalco.

México D.F. 1988-1993.

Ingeniero Mecánico.

Postgrado

-Sección de Estudios de Posgrado e Investigación, Escuela

Superior de Ingeniería Mecánica y eléctrica, Unidad Profesional

Adolfo López Mateos.

42

Cursos -Introducción a las microcomputadoras

UPIICSA, México D.F.

-AUTOCAD versión 12 y 13 en 2 y 3 dimensiones.

ESIME Azcapotzalco, México D.F. Febrero 1995

-Introducción al elemento finito “COSMOS” GEOSTAR.

ESIME Azcapotzalco, México D.F. Del 9 al 19 de Diciembre de 1996

-Curso de Planeación Didáctica

Centro Universitario Hispanoamericano Plante Coacalco.

Del 19 al 23 de Agosto de 1996.

-Curso de Mechanical Desktop v.3.0.

Centro de Investigación en Computación.

Del 17 al 21 de Mayo de 1999.

Servicio Social y

Prácticas Profesionales

-Colaborador en el proyecto de Desarrollo Tecnológico:

Diseño y Construcción de Cabezales de Manufactura Flexible, de la

Academia de Proyecto Mecánico, como Calculista.

Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, México D.F.

Cursos Impartidos Como expositor del curso de actualización “Curso básico en

dos dimensiones AUTOCAD R14” .Registro

CANS1149/2000

Del 5 al 18 de enero de 2000.

Cuso Intersemestral de actualización para profesores de dibujo

asistido por computadora en tres dimensiones con aplicación

industrial, en AUTOCAD R14, Registro CANS91497.

Intersemestral Agosto de 1997.

Como expositor del Curso de actualización: “Curso Básico en

tres dimensiones de dibujo técnico mecánico asistido por

computadora”. Registro CANS91497/02/98.

Del 23 de Enero al 6 de Febrero de 1998.

Como expositor del curso de actualización: “Dibujo técnico

asistido por computadora en tres dimensiones con aplicación

industrial en AUTOCAD R14”. Registro CANS1149/2000.

Del 19 al 30 de Junio de 2000.

Como expositor del curso de actualización “Curso avanzado de

modelado paramétrico en tres dimensiones asistido por

computadora con aplicación industrial Mechanical Desktop

3.0”. Registro CANS1191/2000.

Del 8 al 23 de Enero del 2001.

Experiencia en la -Industrias LUGARTGH S.A. DE C.V.

43

Industria Cargo de Ingeniero Mecánico en Diseño de carrocerías para camiones

de volteo, contenedores y cajas de transporte en general.

Jefe inmediato: ING. Gerardo Cajiga Nava.

De Mayo a Julio de 1994.

Experiencia en

docencia

-En la Academia de Proyecto Mecánico en las asignaturas de Proyecto

Mecánico I, II y III. Resistencia de materiales II y III, Dibujo Técnico

y Dibujo por computadora.

Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica.1 de Marzo de

1995.

-Cursos propedéuticos de matemáticas y física para alumnos de nuevo

ingreso en el tecnológico de estudios superiores de Ecatepec.

Del 8 al 28 de Febrero de 1995.

-Centro Universitario Hispanoamericano Unidad Coacalco.

Asignatura de: Dibujo Técnico Tradicional y por computadora y

cinemática.

Del 28 de Agosto de 1996 al 28 de Agosto de 1997.

Campo de dominio en

la Ingeniería Mecánica Diseño mecánico de transmisiones de potencia (engranes, poleas,

árboles de transmisión, etc.) y elementos estáticos (vigas,

columnas, cálculo de soldadura, remaches, etc.), resistencia de

materiales, dibujo asistido por computadora en 2D y 3D y

modelado paramétrico en 3D.

44

FIRMAS

Alumnos

__________________________ __________________________

Espinosa Vega Carlos Emmanuel Reséndiz Aquino Alejandro Jesús

Asesores

____________________________ ______________________________

M. en C. Víctor Darío Cuervo Pinto M. en C. Juan Roberto Rodríguez Bello