ContenidoNombre:2Descripcin2Objetivo:5Antecedentes de proyectos similares:5Duracin y fase de las tareas previstas (diagrama de Gantt):5Metodologia8Inversin estimada:9Avances del prototipo11

Nombre:Embotelladora de lquidos semi-automatizada.Descripcin:El proyecto tiene la finalidad de contribuir a una de las mayores necesidades de las pequeas microempresas dedicadas al embotellamiento de lquidos (agua, jugos, detergentes, etc.). La idea de este proyecto es elaborar el prototipo de una mquina de llenado y tapado de botellas (pet), con la finalidad de aumentar la productividad de dichas microempresas; ya que por lo regular estas utilizan un mtodo muy rstico para llevar a cabo este proceso, que se ve reflejado en mayor tiempo y esfuerzo empleados al momento de realizar el trabajo (llenado y tapado), un ejemplo de ello es la embotelladora de la Universidad Autnoma de Sinaloa, cuyo proceso de produccin es totalmente manual. La embotelladora mejorar la productividad de la empresa garantizando la calidad en el proceso y aumentando la higiene. En la fabricacin del prototipo se utilizaran herramientas y conocimientos adquiridos durante el semestre en curso, incluyendo componentes, electrnicos de potencia y de control, dispositivos neumticos, logstica y manufactura. Para la realizacin del prototipo lo primero que se tom en cuenta fue la identificacin del proceso, para estar totalmente seguros de cul ser el funcionamiento que tendr nuestra mquina.El prototipo consta de una banda transportadora, un sistema de llenado y un sistema de tapado, el sistema sigue el siguiente esquema:

El operario coloca la botella en la posicin inicial, es transportada a travs de una banda al sistema de llenado, una vez llena se dirige al sistema de tapado, en el transcurso un segundo operario posiciona la tapa, de modo que cuando la botella llega al rea de tapado ya lleva colocada la tapa y esta solo es enroscada en el sistema de tapado.

Una vez conocido el proceso se realiz una investigacin acerca de los sistemas ya existentes que tienen la misma finalidad, se investigaron prototipos, mquinas de alta, media y baja productividad, a fin de encontrar el diseo ptimo para el prototipo que buscamos realizar. Lo primordial fue el sistema mecnico ya que una vez realizndolo la automatizacin sera ms fcil.Se realizaron los primeros diseos del sistema mecnico y se identific el material, herramientas y dispositivos necesarios para la realizacin del mismo; en la siguiente imagen se puede apreciar el primer diseo realizado.

A medida que se fue trabajando en el diseo mecnico, se encontraron mejores opciones de diseo, que permitiran que el sistema fuese ms verstil, y de fcil ensamblaje, dando un pequeo cambio en el sistema mecnico quedando de la siguiente manera:

En resumen el sistema mecnico consta de una base de 1.5 m de longitud y 0.4 m de ancho, con una banda transportadora al centro, la estructura del sistema de llenado es robusta, pero manejable, mientras que la del sistema de tapado es un poco ms verstil.

Despus del sistema mecnico se continu con el sistema neumtico, nuestro prototipo cuenta con 4 cilindros de doble efecto y un desarmador neumtico, la presin de trabajo mxima de todos ellos oscilas entre los 80 psi y 250 psi. En la imagen siguiente se observa el diagrama neumtico.

Una vez terminada la parte mecnica y neumtica lo siguiente fue la parte, elctrica, electrnica y de control.El sistema es controlado por un Controlador Lgico Programable (PLC por sus siglas en ingles), se encarga de controlar todos los dispositivos que intervienen en el proceso, que estarn conectados a sus entradas o a sus salidas.El sistema neumtico requiere de 2 electrovlvulas de doble bobina, la banda necesita un motor y el sistema de llenado utiliza una bombaPara la activacin del sistema (entradas) se utilizan sensores fotoelctricos de alcance regulable, que funcionan con corriente directa, por lo que se requiere de un circuito especial para le acople de estos con el PLC.

Objetivo:Desarrollar el prototipo de una mquina semi-automatizada capaz de llenar y tapar botellas de pet.Antecedentes de proyectos similares:Actualmente ya existen proyectos similares a este, incluso con la capacidad de llenar tres botellas o ms, en nuestro caso solo llenaremos una botella por cuestiones de tiempo y recursos. En el caso del tapado se encontr informacin acerca de dos sistemas el primero y el que emplearemos nosotros es lineal y el tapado se realiza por medio de una taponadora neumtica cuando la botella an est en la banda; el otro proceso es circular, es decir utiliza un motor a pasos para posicionar la botella en un carrusel sacando la botella de la banda permitiendo un embotellamiento el cual no afecta el proceso y despus regresa la botella a la banda.Duracin y fase de las tareas previstas (diagrama de Gantt):Ayudados del software OpenProj, se realiz un calendario donde se indic la duracin de cada tarea y cada fase del proceso, ah mismo se registra el avance que se ha tenido en cada una de las fases y tareas del proyecto. Al mismo tiempo se genera un diagrama de Gantt donde se puede observar de modo grafico la realizacin de cada una de las actividades, as como el responsable de cada una de ellas.

MetodologaLa metodologa aplicada en la elaboracin del proyecto puede calificarse como cuantitativa experimental ya que se refiere a elementos tangibles y que pueden ser medidos, para comprobar los resultados una vez se haya terminado el proyecto comparando con producciones investigadas anteriormente.El mtodo que se sigui para la realizacin del prototipo fue la siguiente:1. Investigacin 2. Planeacin3. Diseo4. Realizacin5. Mejoras6. Funcionamiento esperado

Inversin estimada:Se estima que se realizar un gasto de $15,000.00, en la siguiente tabla se registran los gastos realizados hasta el momento:Cant.MaterialPrecio UnitarioTotalEdo.

4Chumaceras75.00300,00s

1Banda350.00350,00s

1Lamina300.00300,00s

4PTR90.00360,00s

2Solera19.0038,00s

1Soldadura45.0045,00s

2cilindro neumtico 1-1/16594.761.189,52s

1cilindro neumtico 1-1/4695.00695,00s

1cilindro neumtico grande880.00880,00s

1Desarmador Neumtico1,350.001.350,00s

1Chuck500.00500,00s

10Modelo del envase1.7017,00s

4Tuercas 3/80.803,20s

tuercas y guasas variadasvariado18s

1Vlvula800.00800,00s

1Bomba300.00300,00s

3Mangueras para el llenado6.8120,43s

2electrovlvulas603.501.207,00s

1PLC1,950.001.950,00s

6Cable calibre 18"8.0048,00s

2Sensores fotoelctricos130.00260,00s

conexiones neumticas varias1,493.000,00s

1Compresor0.000,00s

2Botones33.0066,00s

1Deposito0.000,00s

1caja metlica210.00210,00s

1Tubo60.8360,83s

4Tornillos maquina2.399,56s

4rondanas de presin0.401,60s

4Tuercas 1/21.084,32s

5reguladores codo128.00640,00s

2relevadores 5V17.0034,00s

1manguera poliuretano38.2838,28s

4tornillos 1/28.0032,00s

1Puente rectificador de diodos28.0028,00s

1Porta fusible5.005,00s

1fusible2.002,00s

4capacitores cermicos3.0012,00s

1transistor13.0013,00s

1cautn125.00125,00s

2Pintura120.00240,00s

1thinner28.0028,00s

4abrazaderas2.8211,28s

Total12.192,02

Cruz Navarrete, C. W. (2010). Diseo e implementacin de una mquina flexible para envasado de lquido. Ecuador.

Avances del prototipo

A. Descripcin del Proceso:El proceso inicia cuando el operador presiona el botn de arranque (verde), encendiendo la mquina y arrancando la banda, se coloca una botella manualmente sobre la banda transportadora que es la encargada de llevarla a la etapa de llenado, en esta etapa la botella es detectada por un sensor el cual manda una seal al PLC, ste controla una electrovlvula que activa dos pistones simultneamente los cuales tienen la funcin de detener la botella y de bajar el mecanismo de llenado, dos segundos despus se activa una bomba que se encarga de suministrar el lquido, despus de unos segundos esta es apagada y los pistones son desactivados, para dejar pasar la botella a la siguiente etapa.Poco antes de llegar a la etapa de tapado el operador coloca manualmente la tapa sobre la botella. Al momento de llegar a esta etapa la botella es detectada por otro sensor que manda una seal al PLC el cual controla una segunda electrovlvula provocando la activacin dos pistones encargados de detener la botella y el otro de bajar el desarmador neumtico el cual se encarga de enroscar la tapa y unos segundos despus son desactivados para volver a su estado inicial finalizando el proceso.En el siguiente diagrama se muestra la simbologa del sistema que representa a nuestro proceso usando la simbologa ISA.

Se pueden identificar diferentes instrumentos, actuadores y pre-accionadores en el sistema, en la siguiente tabla se identifica cada uno de ellos:InstrumentosPreaccionadoresActuadores

ZIElectrovlvulaCilindros neumticos

PTMotor Neumtico

PLCMotor elctrico

Bomba

ZI representa los sensores (indicadores de Presin) PT representa el compresor (Transmisor de Presin) PLC es el instrumento de control 2 electrovlvulas 4 cilindros neumticos 1 motor neumtico Un motor elctrico Una bomba

B. Tabla de variablesEntradasSalidasDescripcin

I1Interruptor de marcha

I2Interruptor de paro

S1Sensor de deteccin 1

S2Sensor de deteccin 2

QAPrimera bobina de la electrovlvula del sistema de llenado

Q9Segunda bobina de la electrovlvula del sistema de llenado

Q8Primera bobina de la electrovlvula del sistema de tapado

Q7segunda bobina de la electrovlvula del sistema de tapado

Q6Bomba

Q5Motor

C. Condiciones:

1. El motor (Q5) se pone en marcha cuando el interruptor (I1) es accionado.2. La primera bobina de la electrovlvula del sistema de llenado (QA) accionara la salida de los pistones del sistema al activarse el sensor (S1) siempre y cuando el motor (Q5) se encuentre activado.3. La bomba (Q6) se activar 2 segundos despus de haberse extendido el vstago de los pistones y permanecer encendida durante 5s para el llenado de la botella.4. 2 segundos despus de apagarse la bomba (Q6), se activar la segunda bobina de la electrovlvula de llenado (Q9) retrayndose el vstago de los pistones.5. La primera bobina de la electrovlvula del sistema de tapado (Q8) accionara la salida de los pistones del sistema al activarse es sensor (S2) siempre y cuando el motor (Q5) se encuentre activado.6. Al tocar la botella se activa el desarmador neumtico (independiente del PLC)7. 2 segundos despus se activa la segunda bobina de la electrovlvula del sistema de tapado, contrayendo el vstago de los pistones.8. Ambos sistemas pueden funcionar simultneamente.

D. Tablas de verdad

I. II. Motor de la banda (Q5)CondicionesSalida

I1I2Q5

000

010

100

111

III. Bomba (Q6)CondicionesSalida

Q5QAS1Q6

0000

0010

0100

0110

1000

1010

1100

1111

IV. V. Primera bobina de la electrovlvula del sistema de llenado (QA)CondicionesSalida

Q5Q9S1QA

0100

0110

0000

0010

1100

1110

1000

1011

VI. Segunda bobina de la electrovlvula del sistema de llenado (Q9)CondicionesSalida

Q5QAS1Q9

0100

0110

0000

0010

1100

1110

1000

1011

VII. Primera bobina de la electrovlvula del sistema de tapado (Q8) de tapado (Q8)CondicionesSalida

Q5Q7S2Q8

0100

0110

0000

0010

1100

1110

1000

1011

VIII. Segunda bobina de la electrovlvula del sistema de tapado (Q7)CondicionesSalida

Q5Q8S2Q7

0100

0110

0000

0010

1100

1110

1000

1011

E. Programa

1. Paro y arranque

2. Sistema de llenado

3. Sistema de tapado

F. Cableado sistema de control

G. Evidencias