Estudiantes:

Juan Andrés Ardila

Raúl Herrera

Leoncio Rodriguez

Director: Ing. Álvaro Mendoza

ENVASADORA DE EMULSIONES Y

SHAMPOOS PARA LA EMPRESA BELCORP

Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica

Línea de Investigación, Innovación y Desarrollo Tecnológico

XXIV MUESTRA DE MÁQUINAS Y PROTOTIPOS

INTRODUCCION

BELCORP es una corporación con 40 años de experiencia en la producción ycomercialización de productos de belleza. Es la dueña de las marcas L´BEL , Cyzone yEsika. La empresa tiene representación en mas de 10 países de Latinoamérica y unarepresentación en Paris Francia, donde se desarrollan las fragancias.

Durante los procesos de diseño y manufactura de envases para productos cosméticos, esnecesario ofrecer siempre los más altos niveles de calidad, manteniendo la estética,confiabilidad e innovación de los productos. Para esto, todos los componentes debencumplir con aspectos dimensionales y funcionales.

De acuerdo a la aplicación, se requiere de envases de plastico y de vidrio. Para uncomponente en particular (Tapa, sobretapa, Frasco, Pote, Pump, etc), sera necesario ladeterminacion de las dimensiones, estabililad de colorantes y aditivos, capacidad derebose, peso, hermeticidad, resistencia a la caida, resistencia al fisuramiento, fuerza detraccion o compresion, resitencia al torque, olor, determinacion del cebado y volumende dosificacion (PM), calidad de las impresiones (Tampografia, Flexografia, off-set),entre otros aspectos.

INTRODUCCION

Figura 1. Tipos de envases comúnmente Figuras 2 y 3. Desarrollo de una pruebautilizados por Belcorp. 4 Categorías. de hermeticidad o método DE-008.

Esta evaluación, determina parámetros para la fabricación de moldes y para la generación deprocesos controlados de inyección, soplado, inyección-soplado, inyección-soplado-estirado,extrusión, coextrusión, entre otros.

ANTECEDENTES Y FUNDAMENTACIÓN

Estimación de especificaciones

Cavidad Piloto

ProducciónPiloto

Replica de cavidades

ProducciónIndustrial

Belcorp lanza aproximadamente 500productos nuevos al año.

El desarrollo de envases, es una laborconjunta entre especialistas en plástico,vidrio, Ingenieros de proyectos deBelcorp y proveedores nacionales einternacionales.

Para la validación de envases, Resultadosde procesos de manufactura vsEspecificaciones Técnicas, se requieredel envasado de los mismos.

ANTECEDENTES Y FUNDAMENTACIÓN

El envasado se realiza de manera manual. Esta forma es muy tediosa y además seincurre en una serie de desperdicios. Teniendo en cuenta que hay aproximadamente 15personas que constantemente tienen que realizar este envasado.

Objetivo: Mejorar el Envasado.

Figuras 5 y 6. Pote y Tapa + Laina. Producto

OH Cyan energy 120g.

Figura 7. Elementos para el envasado.

FINANCIADOR: BELCORP

VALOR DEL PROYECTO: Siete millones de pesos. $7.000.000

TIEMPO DE DESARROLLO: Tres meses

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

MATERIAL Capacidad Cantidad

OH CYAN ENER MOUSE 120 g 300

DESODORANTE XPRESS YOUR

FACE50 ml 150

BIOTOTAL CR HIDRO NUT 120 g 85

OH CYAN SCRUB 120 g 30

TRIPLE ACCION CC ANT ARRU 120 g 45

TRIPLE ACCION CC CR LIMP 120 g 80

ALTHEUS DESODORANTE

ROLL ON70 ml 125

DOCILE NUTRI REPAR MASC 120 g 250

BIOTOTAL HIDRONUT GRASO 120 g 85

M-PROFILE DES

ROLL ON50 ml 10

TOTAL 1160

Ing.

encargados15

Tabla 1. Productos Envasados manualmente.

Enero y Febrero en el Laboratorio de Metrología.

Envasar Emulsiones y shampoos con viscosidades de (20.000 a 80.000)cps

Dosificar

Principio de Funcionamiento

Bomba-Resorte de Retorno

Servo-Bomba

Cilindro Pistón

Establecer los parámetros de

envasado

Establecer la cantidad a envasar

25ml-1L

Establecer el tiempo de compresión del

resorte

Establecer el tiempo de operación de la

bomba

Establecer el volúmen de la camara

contenedora (limitar un volúmen)

Establecer el tiempo de envasado

800u/h

Establecer el caudal de operación de la

bomba

Establecer el caudal de operación de la

bomba

Establecer la velocidad de desplazamiento del

pistón (Avance-Retroceso)

Envasar componentes de linea y productos

nuevos

Altura: (5-30cm)

Dboca: (15-70)mm

Preservar la integridad del Bulk

Evitar la contaminacion debido

a la corrosión

Utilizar aceros inoxidables 316L y 304

Cumplir con parametros

ergonómicos fundamentales

Carga máx= 18kg.

REQUERIMIENTOS DEL

CLIENTE

ANÁLISIS DE LA COMPETENCIA (BENCHMARKING)

Envasadoras de Sobreflujo

Envasadoras con Servo-bombeado (Desplazamiento positivo)

Envasadoras Peristaltic

Envasadoras de gravedad

Envasadoras-Peso Neto

Envasadoras de Pistón

DESCOMPOSICIÓN FUNCIONAL

OBJETIVOS

Envasar Emulsiones y

shampoos

Dosificar

Principio de Funcionamiento

Volumétrico

Cilindro

Determinar un cilindro con una

capacidad máxima

Pistón

Generar el movimiento del pistón en ambos

sentidos (carrera)

Establecer los parámetros de envasado

Establecer la cantidad a envasar

Establecer el volumen de la camara contenedora (limitar

un volumen)

Establecer el tiempo de envasado

Establecer la velocidad de desplazamiento del

piston (Avance-Retroceso)

ARBOL DE FUNCIONES

Envasar emulsiones y shampoos

Administrar Bulk Administrar envases Envasar

ARBOL DE FUNCIONES

Administrar Bulk

Suministrar Almacenar

Administrar envases

Suministrar

SuministrarAlmacenar envases a

llenarAproximar Posicionar

Extraer

RetirarAlmacenar

envases llenos

ARBOL DE

FUNCIONESEnvasar emulsiones y shampoos

Envasar

Determinar el Flujo del Bulk

Realizar la etapa de succión

Recipiente de almacenamiento-Cilindro de llenado

Cilindro basculante

Determinar la Posición 1

Accionar el cilindro basculante a su carrera

máxima

Spool

Determinar la Posición 1

Rotar el spool sentido 1

Piston de llenado

Determinar la Posición 1

Accionar el cilindro al máximo del volumen

limitado. Punto muerto inferior.

Realizar la descarga

Cilindro de llenado-Frasco

Cilindro basculante

Determinar la Posición 2

Accionar el cilindro basculante hasta su carrera mínima

Spool

Determinar la Posición 2

Rotar el spool sentido 2

Piston de llenado

Determinar la Posición 2

Accionar el cilindro hasta su carrera máxima. Volumen del cilindro cero.

Punto muerto superior.

PRESENTACIÓN DE LA ALTERNATIVA DE DISEÑO DOMINANTE Y

JUSTIFICACIÓN

DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA

• Equipo semiautomático

• Envasa productos de media viscosidad

• Garantiza la integridad del bulk

• Su mecanismo permite que sea operado por una sola persona

• Tanque de almacenamiento para 15 kg

• Su diseño permite el intercambio de cilindros de dosificado para llenar

contenedores 1ml-1L

CONDICIONES DE OPERACION

Min Max

Presión [bar] 2 12

Volumen de Llenado [ml] 1 1000

Unidades 1000 u/h apróx.

Temperatura [°C] 8 17

MODO OPERATIVO

Al entrar la presión del aire al sistema, los cilindros se ubican de manera automática

en una posición de arranque arrastrando producto hacia el cilindro de dosificado.

El producto enviado desde el tanque se almacena en el cilindro de dosificado, al

cual se le gradúa la carrera. Cuando los cilindros inician su ciclo, el producto es

impulsado por el pistón de llenado a través de unos orificios ubicados

estratégicamente en el spool, llevándolo hasta la boquilla, por donde sale del equipo

e ingresa al contenedor final.

Luego, el cilindro neumático de llenado, al llegar a su final de recorrido, regresa

inmediatamente a su posición inicial, arrastrando nuevamente el bulk hacia el

cilindro de dosificado. Por su parte, el cilindro basculante regresa, generando el

movimiento semicircular del spool, pieza clave para el flujo del producto, ya sea de

la tolva al cilindro de dosificado o de este ultimo al envase final. En este mismo

momento, se acciona el cilindro del sistema Antigotéo, que hace que los ciclos de

llenado se hagan sin goteos, para evitar rastros de bulk en la boca, en hilos de rosca

o en el exterior de los envases.

ANÁLISIS ECONÓMICO

ITEM COSTOTORNILLOS, TUERCAS ARANDELAS $ 28.000

TRI CLAMP $ 27.000

O'RINGS $ 3.000

COFRE $ 70.000

BORNES $ 10.000

CABLE $ 1.800

BORNERA $ 5.000

TERMINALES $ 2.000

ELEMENTOS NEUMATICOS $ 2.400.000

FUENTE, SOCKETS Y RELEVOS $ 386.000

MATERIA PRIMA $ 1.500.000

FABRICACION Y ENSAMBLE $ 3.000.000

DISEÑO $ 2.600.000

TOTAL $ 10.032.800

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Existe un gran numero de herramientas gratuitas disponibles para el diseño de

sistemas electro neumáticos y en general para el diseño de máquinas.

• Modelación de circuitos neumáticos

• Modelado 3D, simulaciones dinámicas y Animaciones.

• Catálogos, modelos CAD.

Profundizar los conocimientos en electro neumática, como herramienta poderosa en

el diseño de máquinas

La generación detallada de un Anteproyecto, proporciona muchas herramientas para

facilitar el éxito en el desarrollo de un proyecto.

La correcta planeación de un proyecto y su seguimiento, dependerá de cada

proyecto, de la experiencia y de los recursos entre muchos otros aspectos. Sin

embargo, es extremadamente útil y necesario el establecimiento de una

metodología.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Y HERRAMIENTAS DE

INGENIERÍA EMPLEADAS

1. David G. Ullman, “The Mechanical Design Process,” McGraw-Hill, 1992,

Part II.

2. G. Pahl, W. Beitz, J. Feldhusen, K.H. Grote, “Engineering Design, A

Systematic Aproach,” Springer. Third Edition. 2007.

3. Joseph E. Shigley, Charles R. Mischke, “Diseño en Ingenieria Mecánica,”

Mc Graw Hill. Sexta Edicion.

4. Autodesk Inventor Profesional 2010. Versión Educativa.

5. ProPneu

6. FluidDRAW

¿PREGUNTAS?

GRACIAS POR SU ATENCIÓN