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Pistas Educativas Año ###### - ISSN 1405-1249 Certificado de Licitud de Título 6216; Certificado de Licitud de Contenido 4777; Expediente de Reserva 6 98 62
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Maquina automatizada en llenado de bolis (Chupi’s)
Universidad Autónoma de Sinaloa Facultad de Ingeniería
Ingeniería en Procesos Industriales Blvd. de las Américas y Blvd. Universitarios S/N
Culiacán Sinaloa
Barraza Juárez Dulce Olivia Universidad Autónoma de Sinaloa
Universidad autónoma de Sinaloa, Blvd.
de las Américas y Blvd. Universitarios S/N
Culiacán Sinaloa. Tel. 6721138364
Cuevas Cervantes Misael Universidad Autónoma de Sinaloa
Universidad autónoma de Sinaloa, Blvd.
de las Américas y Blvd. Universitarios S/N
Culiacán Sinaloa. Tel. 6677679988
Espinoza Pérez Flor Guadalupe Universidad autónoma de Sinaloa
Universidad autónoma de Sinaloa, Blvd.
de las Américas y Blvd. Universitarios S/N
Culiacán Sinaloa. Tel. 6677754682
Murillo Valenzuela José Dannyel Universidad Autónoma de Sinaloa
Universidad autónoma de Sinaloa, Blvd.
de las Américas y Blvd. Universitarios S/N
Culiacán Sinaloa. Tel. 6871428044
Silva Hernández Francisco Javier Universidad Autónoma de Sinaloa
Universidad autónoma de Sinaloa, Blvd.
de las Américas y Blvd. Universitarios S/N
Culiacán Sinaloa. Tel. 6673268942
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Resumen:
El presente proyecto trata acerca de una máquina llenadora /selladora de bolis (trozo de
hielo de sabores envuelto en plástico), esta propuesta fue basada en los requerimientos
de pequeñas microempresas dedicadas a la realización de bolis. Al hacer un pequeño
estudio de las necesidades de estas mismas llegamos a la conclusión de que con dicha
maquina se ahorrarían tiempo y dinero.
Actualmente en Culiacán existen microempresas donde se requiere llenado y sellado de
productos, estas microempresas llenan y sellan sus productos manualmente, pensando
en el desarrollo y ayudar aumentar la competitividad de las microempresas, se diseñó
una máquina que fuese capaz de realizar dichas tareas a la vez y mejorar el rendimiento
de la línea de producción.
Con los resultados del diseño y la simulación, se elaboró una lista detallada de los
componentes mecánicos y eléctricos de la máquina, se verificaron costos totales y se
realizó una cotización aproximada.
Página web: http://chupiisproyect.wordpress.com/2014/04/11/maquina-chupis/
Palabras claves: Bolis, despacho, llenado, microprocesadores, sellado.
I.-INTRODUCCION
PROCESO DE LLENADO y SELLADO DEL PRODUCTO.
Este proceso de llenado y sellado es un sistema electrónico automatizado y un sistema
mecánico que consiste en 2 etapas: llenado, sellado del producto (véase figura 1).
Figura 1: Etapas del proceso
Llenado Sellado
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ETAPA DE LLENADO
En el proceso de llenado, la máquina deberá ser capaz de entregar la capacidad total que
se quiera empacar. Debe cuidarse también que no existan derrames y ser capaz de
manejar el producto con que se esté trabajando.
MATERIAL CANTID
AD
TOT
AL
S
I
S
T
E
M
A
L
L
E
Recipiente de
plástico
1 pza. 99.9
9
Desagüe de
culer
1 pza. 48.6
7
Pegamento
para pvc
1 pza. 23.0
0
Abrazadera
NYLON 3/16 X7
25 PZA 21.5
5
Coplee 1 pza. 7.00
Llave de paso 1 pza. 15
Bomba CD de
12v-7ª
1 799.
99
N
A
D
O
Manguera de
½”
3 más. 27.0
0
Gomas 1 pza. 2.00
Tornillos 1 2.00
Cinchos 30 pza. 60.0
0
Tubo PVC de
½”
3 mts.
Coplee
inserción
EDOMEX
13mm
1pza 5.89
Bolsas de 2 cm
de ancho
3 mts. 173.
25
Figura 2. Listado de material proceso de
llenado
ETAPA DE SELLADO
Una vez el empaque este lleno, será transportado hasta la estación de sellado. En la
estación de sellado, se va a generar un sello hermético y lo más liso posible. La
selladora es capaz de sellar bolsas de distinto material. Observar componentes para la
etapa del sellado en la figura 3.
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MATERIAL CANTID
AD
TOT
AL
S
I
S
T
E
M
A
Resistencia 1 250.
00
Motor de
parabrisas de
12v
1 50.0
0
Tornillos para
sujetar motor
c/base
4 6.00
Tuercas ¼
acero inox.
11 8.80
S
E
L
L
A
D
O
Resorte N59 1 pza. 21.8
9
Sin fin(varilla
enroscada)
1 pza. 35.0
0
Guasas 4 8.00
Solera 1 pza. 160.
00
Acrílico 1 hoja 30.0
0
Rampa 1 pza. 15.0
0
Figura 3. Componentes sistema de sellado
PROCESO DE SELLADO
El proceso de sellado se divide en las siguientes etapas:
La superficie del recubrimiento termosellable es normalmente áspera en el caso de los
plásticos parcialmente cristalinos. Como resultado, solamente están en contacto
pequeñas secciones de las dos capas termosellables.
Cuando se calienta la capa termosellable, la parte cristalina domina el fundido. La
superficie se ablanda y está puede deformarse bajo ligera presión. En el caso ideal, las
dos capas termosellables se humectan a sí mismas completamente. Se puede deformar
el área de contacto usando mordazas de sellado especialmente formadas que ejercen
alta presión sobre un área pequeña. Consecuentemente, se pueden eliminar
eficientemente los contaminantes o bolsones de aire.
En este artículo los siguientes temas son II-.Principio de funcionamiento, diseño de la
maquina V-. Conclusiones y VI-. Referencias.
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II-.PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
Esta máquina tiene la capacidad de regular la cantidad de líquido, llenar el producto,
sellarlas y contar que tanto producto está saliendo, todo esto de forma automatizada.
La máquina cuenta con un botón de encendido, que al presionarlo enciende un micro
controlador que a su vez encenderá una bomba, la cual transporta el líquido a un
recipiente en el que estará colocado un sensor de llenado, al momento de que el sensor
de llenado detecta el nivel de líquido deseado mandara una señal al pic y este apagara
la bomba y encenderá un solenoide que está colocado entre el contenedor de líquido y
el área de sellado, en el momento que este encendido el solenoide deja pasar liquido por
el tubo hasta que un sensor de barrera detecte la presencia del líquido mandando una
señal al pic que este a su vez apaga el solenoide y encenderá la selladora.
La función total se divide en 3 tareas, indexación, llenado, sellado.
Indexación se refiere al arranque y paro de manera repetida y precisa. Para esta función
se consideró un motor controlado por un regulador de velocidad, una bomba de corriente
directa a 12v y -7A con la cual se succiona el líquido, junto con un mecanismo establecido
en una mesa fija de acero.
Se requiere que las bolsas de los bolis sean colocadas manualmente, en el conducto por
el cual pasa el líquido, por lo tanto el operario es el encargado de poner las bolsas en el
lugar adecuado.
La máquina es capaz de manejar los productos líquidos de alta viscosidad. El líquido es
colocado en el recipiente una vez ya preparado.
Para el sellado de las bolsas se consideró un mecanismo el cual consta de dos piezas
(resistencia y motor). La resistencia que calienta y derrite el plástico (bolsa) sellándola a
la vez, esta sube y baja a través del mecanismo de un motor colocando una manivela-
balancín (ver en la figura 4) que es manipulada a través del regulador de velocidad.
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III.-DISEÑO DE MÁQUINA DE CHUPI’S
Este diseño se basa en una mesa en la cual se realiza el llenado tradicional mente lo
que se toma en cuenta en el llenado y el sellado (ver listado componentes figura 5).
Figura 4: Diseño de la simulación en workigmodel
MATERIAL CANTID
AD
TOT
AL
E
S
T
R
U
C
T
U
Lámina
galvanizada
1 hoja 526.
00
Soldadura 1kgs I kgm 39.5
0
PTR de ½” 1 pza. 286.
30
Rondana de
presión 5/8
2 pza. 1.12
Rondana plana
5/8
2pza 2.16
R
A
Brocas 2pza 18.0
0
Rodillo
pequeño
1 pza. 119.
00
Tornillos ARNC
5/8 X3
2 pza. 10.6
2
Tuercas 2 pza. 3.80
Arandelas de
presión
4 pza. 32
Pintura azul 1 lit. 113.
63
Lija 1 pza. 23.0
0
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Figura 5. Componentes estructura maquina
A) Especificaciones Técnicas
En este apartado se definen aspectos o especificaciones como temperatura de trabajo,
rango de temperaturas del producto a llenar, alimentación eléctrica, dimensiones mínimas
y máximas de los empaques.
La lista completa es la siguiente:
Tipo de empaque a llenar: bolsas prefabricadas de hule de 4 cm de ancho
Temperatura del producto a llenar: temperatura ambiente
Temperatura de operación: 0-45˚C
Energía: 120VAC para transformarlas
Dimensiones ajustables a instalaciones pequeñas (mediana y pequeña microempresas)
Medida de empaque a llenar de 2 cm de ancho, largo a como se desee
Construcción de acero inoxidable
B) Requerimientos Operacionales
Los requerimientos operacionales, describen una serie de requisitos que la máquina debe
cumplir para que sea operable. Como ejemplo se pueden mencionar, que sea móvil, para
poder limpiar la zona (de ser necesario) o para poder reubicarla etc.
La lista:
Es móvil y ajustable en planta.
Fácil de operar
Control automático
Instalación y operación sencillo y de fácil entendimiento
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Sus dimensiones son ajustables a los espacios de la micro, pequeña y mediana empresa.
Vida útil: 6 años.
LISTADO DE COMPONENTES EN GENERAL DE LA MAQUINA
S
I
S
T
E
M
A
E
L
E
C
T
R
I
C
O
Regulador de velocidad
MATERIAL CANTID
AD
TOT
AL
circuito
integrado 555
1 2.00
transistor KPS2
222
1 2.00
transistor 2N30
55
1 38.0
0
diodos 1N4148 2 4.00
diodo 1N4007 2 4
resistores de
2.2K, 1/4W
1 0.60
resistor de 1K,
1/4W
1 0.60
resistor de
1.5K, 1/4W
1 0.60
capacitor de
1uF
1 4.00
capacitores de
0.1uF
1 3.00
potenciómetro
de 100K
1 6.00
Cable 3 mts. 8.00
Baquelita 1 10.0
0
Acido cloruro 1 29.9
5
Acetato 2 hojas 10.0
0
Bases 2 pza. 12.0
0
Terminales 3 15.0
0
Acetona 1 15.0
0
Soldadura 4mts 28.0
0
Pasta 1 pza. 12.0
0
Termofit 7 mts. 42.0
0
Sensor de barrera
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Potenciómetro
de i Mῼ
2 10.0
0
Cable uta 3 mts. 5.00
Cable 6 mts 18.0
0
Relé 12v 5 pin 1 8.99
Acetato 1 5.00
Baquelita 1 pza 10.0
0
Acetona 1 bote 12.0
0
Terminales 3 6.00
Resistencias 6 6.00
Capacitores 2 8.00
Amplificador
lm339
1 10.0
0
Tímer NE555 1 15.0
0
Fototransistor 1 6.99
led infrarrojo 5 4.99
Fuente de alimentación
Terminales 3 6.00
Capacitores
cerámicos
0.01ɥf
4 9.99
Capacitor
electrolítico
4700 ɥF
1 2.00
Fusible a 15A 2 3.00
Porta fusible 2 12.0
0
Puente de
diodos
1 38.0
0
Caja de comandos
Transformador 1 230
Fuente
simétrica de 0 a
24v
- -
Switch 4 32.0
0
Perilla 3 16.0
0
Tornillos 5 2.16
Tuercas 15 pza. 6.47
Cable
p/extensión
5 mts. 72.0
0
Contacto 1 pza 34.0
0
Clavija 1 pza 5.00
Conexiones 2 de 3 119
Led indicadores 10 12.9
9
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IV-. CONCLUSIONES
Se aplicaron los conocimientos adquiridos en sexto semestre por asignaturas
microprocesadores, maquinas eléctricas, análisis de vibraciones.
El diseño de una nueva máquina queda a criterio de los diseñadores, los requerimientos
siempre son importantes para que se pueda comenzar un trabajo.
Todo proceso de diseño tiene que tener una previa investigación de varias fuentes u
opciones de cómo realizar cada una de las tareas y cómo combinarlas todas entre sí, ya
que el funcionamiento de la máquina depende en la mayor parte de la correcta forma de
ver o evaluar esas opciones.
Todo proyecto debe de contar al final con un análisis económico para de esta manera,
ver si es rentable o no.
REFERENCIAS
[1] R. L. Norton, Diseño de Maquinaria: Una introducción a la síntesis y análisis de
mecanismos y máquinas, McGraw-Hill Inc., [2004], 858 pp., New York.
[2]J.E. Shigley, R.G. Budynas, J.K. Nisbett, Mechanical Engineering Design, McGraw-
Hill Inc., [2004], 1104 pp., New York.
[3] Angulo, José. “MICROCONTROLADORES «PIC». Diseño práctico de aplicaciones.
Primera parte: El PIC16F84. Lenguajes PBASIC y Ensamblador”, McGraw-Hill
Interamericana de España, Tercera edición, España 2003
[4]Sellado de envases por inducción.
http://www.ghinduction.com/process/sellado/?lang=es. Febrero 2014
[5]Maquinas para bolis en acero inoxidable.
http://www.bosecoo.com/selladoras_para_bolis_de_acero_inoxidable.htm. Marzo 2014
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[6]http://en.wikipedia.org/wiki/UHMWPE. Marzo 2014
[7]Parámetros de trabajos generales.
http://www.mefsimulacion.com/pdf/AlibreSpanish/infotech/Sheetmetal%20Parameters.P
DF. Febrero 2014
AUTORES
Barraza Juárez Dulce Olivia
Estudiante de la Universidad Autónoma de Sinaloa de la Facultad de Ingeniería
culiacan, en la carrera Ingeniería en Procesos Industriales cursando actualmente 6to
semestre.
Cuevas Cervantes Misael
Estudiante de la Universidad Autónoma de Sinaloa de la Facultad de Ingeniería
Culiacán, en la carrera Ingeniería en Procesos Industriales cursando actualmente 6to
semestre.
Espinoza Pérez Flor Guadalupe
Estudiante de la Universidad Autónoma de Sinaloa de la Facultad de Ingeniería
Culiacán, en la carrera Ingeniería en Procesos Industriales cursando actualmente 6to
semestre.
Murillo Valenzuela José Dannyel
Estudiante de la Universidad Autónoma de Sinaloa de la Facultad de Ingeniería
Culiacán, en la carrera Ingeniería en Procesos Industriales cursando actualmente 6to
semestre.
Silva Hernández francisco Javier.
Pistas Educativas Año ###### - ISSN 1405-1249 Certificado de Licitud de Título 6216; Certificado de Licitud de Contenido 4777; Expediente de Reserva 6 98 62
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Culiacán, en la carrera Ingeniería en Procesos Industriales cursando actualmente 6to
semestre.