INFORME DEL PROYECTO DE RESIDENCIA PROFESIONAL …
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1 TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO INSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTLA GUTIÉRREZ INFORME DEL PROYECTO DE RESIDENCIA PROFESIONAL Nombre del Proyecto: AUTOMATIZACIÓN DEL EYECTOR NEUMATICO DE BOTELLAS CON TWOHOLES. CARRERA: INGENIERÍA MECÁNICA Nombre del Alumno: Héctor de Jesús Guzmán Pérez No. De control del Alumno: 11270641 PERIODO: ENERO-JUNIO 2016
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TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO
INSTITUTO TECNOLOGICO DE TUXTLA GUTIÉRREZ
INFORME DEL PROYECTO DE RESIDENCIA PROFESIONAL
Nombre del Proyecto:
AUTOMATIZACIÓN DEL EYECTOR NEUMATICO DE BOTELLAS CON
TWOHOLES.
CARRERA:
INGENIERÍA MECÁNICA
Nombre del Alumno:
Héctor de Jesús Guzmán Pérez
No. De control del Alumno:
11270641
PERIODO: ENERO-JUNIO 2016
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ÍNDICE.
INTRODUCCIÓN……………………….…………………………………………………4
1.- JUSTIFICACIÓN………….…………………………………………………………...5
2.- OBJETIVOS………….………………………………………………….……………..6
2.1 General……………………………………………....…………………………6
2.2 Específicos…………………………………………………………....…….....6
3.- CARACTERIZACIÓN DEL AREA EN QUE SE PARTICIPÓ……………...……..7
3.1 Misión……………………………………………………………......…………7
3.2 Visión……………………………………………....……………….....……….8
3.3 Políticas…………………….......……………………………..........…………8
3.4 Turnos………………………………............…………………………………9
3.5 Organigrama de la empresa………………………………………………..10
3.6 Función del área de mantenimiento y producción…………….....………10
4.- PROBLEMAS A RESOLVER CON SU RESPECTIVA PRIORIZACIÓN..…….12
5.- ALCANCES Y LIMITACIONES……...……………….…….................................13
6.- FUNDAMENTO TEÓRICO...............................................................................14
6.1 Componente de un sensor………………….....................……………….15
6.2 Típicas señales de salida de los sensores……..............………………..15
6.3 Sensores binarios y analógicos…......................................……………..16
6.4 Sensores de proximidad………..................................................……….16
6.5 Voltajes de funcionamiento…………………………………………………18
6.6 Relés...........................................................................................…........20
6.6.1 Aplicaciones de los relés........................................................21
6.7 Fundamentos de neumático………………………………………………..22
6.7.1 Presión............................................................................……23
6.8 Componentes individuales de un sistema de control neumático y sus
funciones...........................................................................................…..24
6.8.1 Compresor..............................................................................24
6.8.2 Filtro de aire comprimido…….................................................25
6.8.3 Regulador de presión…...........................................……....…25
6.8.4 Válvulas de cierre………...............................................……..25
6.8.5 Válvulas de mando……………........................................……25
6.8.6 Válvulas de trabajo……………................................………….25
6.9 Funciones y características de las válvulas neumáticas………........…..26
3
7.- PROCEDIMIENTO Y DESCRIPCIÓN DE LAS ACTIVIDADES REALIZADA....30
7.1 Familiarización de las distintas áreas de la planta…………………….....30
7.2 Obtención de la información del sistema de eyección neumática de
botellas…….................................................................…………….....….30
7.3 Detección del problema en el Sistema..............................................…..31
8.- RESULTADOS ……………....................................................................……….32
8.1 Propuesta requerida del sistema…........................................................32
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES…………..............…………………....40
FUENTES DE INFORMACIÓN……………........................................................….41
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INTRODUCCIÓN.
En la actualidad uno de los recipientes más utilizados para la comercialización de
productos líquidos alimenticios sin lugar a duda son las botellas, teniendo una gran
diversidad de materiales con los que se pueden fabricar siendo uno de los más
usados por lo económico e higiénico el plástico.
En una fábrica embotelladora de refrescos es fundamental el buen estado de los
recipientes destinados a llenar, ALPLA destina los envases de plásticos ideales para
el llenado de soda, estos hechos a base de un proceso altamente cuidadoso y
apegado a las normas. Durante el llenado de las botellas, siempre existirán algunas
que no se llenen completamente por diversos factores, uno de ellos son orificios en
la base de estas (two holes), de lo cual es impredecible en que botella pueden
aparecer dichos defectos.
El presente trabajo tiene como objetivo mostrar los diferentes puntos que se trataran
en el proceso que conlleva la residencia profesional, siendo uno de ellos la
familiarización con las diferentes partes de la planta, tomando un interés especial
en el área de mantenimiento y producción, lugar donde será realizado dicho
proyecto.
Por otro lado, obtener información acerca del funcionamiento del eyector neumático
de botellas con two holes es una parte fundamental del proceso de residencia
profesional, ya que de ello se construirá la base del conocimiento del sistema así
como de la posible solución al problema que se presenta.
Una vez que ya se obtenga la información antes mencionada, conoceremos con
seguridad cual es el problema que afecta al sistema y por consiguiente se buscara
una posible solución. Con esta obtenida, se procederá a poner en marcha la
automatización del sistema de eyector neumático con two holes. Enseguida, se
procederá la puesta en marcha de todo el proceso, para analizar las posibles fallas
que se puedan presentar y corregirlas. Todo este será llevado a cabo durante los
seis meses del proyecto de residencia profesional
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1. JUSTIFICACIÓN.
La empresa ALPLA de México es una empresa que toma en cuenta el cuidado del
medio ambiente, por tal motivo se ha destinado el uso de material reciclado para la
elaboración de preformas, las cuales son sometidas a un proceso de presoplado y
soplado hasta a obtener una botella de plástico que es comúnmente conocida.
La presentación en la cual se trabajará será la de 600 mililitros (ml); este producto
es fabricado con materiales reciclados
Este material al pasar por proceso de presoplado y soplado presenta una apariencia
correcta cumpliendo con los estándares de calidad que son requeridos; el problema
es que no se conoce si presentaran orificios en la parte de la base de la botella los
cuales son conocidos como botellas con twoholes.
Este defecto en la botella se logra apreciar en el proceso de llenado de las mismas,
al ser sometidas a la presión del líquido esta suele tener fugas en los mencionados
twoholes.
Para evitar que estas, con el nivel insuficiente de líquido vaya a la línea de
empaquetado y no cumpla con las normas de calidad, estas serán retiradas por
medio de un eyector neumático hacia un contenedor que se encuentran a un lado
de la línea de transporte de las botellas.
El sistema que controla al eyector es manual, el cual es accionado por una válvula
de paso, que es controlada por el operador; cuando hay producción de 600 ml de
coca cola, el operador abre la llave y el sistema del eyector neumático empieza a
funcionar.
Todo lo mencionado anteriormente se vuelve incómodo y en algunos casos el
operador olvida abrir la válvula, por tanto se presentan problemas. Para evitar este
tipo de situaciones se propone la automatización del eyector neumático de botellas
con twoholes, el cual será un sistema que mejore la eficiencia y calidad de la línea
de transporte del producto y a la vez evitara paros repentinos en la línea antes
mencionada.
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2. OBJETIVOS.
2.1 GENERAL.
Automatización del eyector neumático de botellas que presentan two holes para
tener continuidad en el proceso.
2.2 ESPECIFICOS.
Diseñar e implementar un sistema de automatización para el eyector
neumático de botellas con two holes.
Aumentar la eficiencia del eyector neumático de botellas
Evitar paros inesperados en la línea de producción y transporte
Evitar fallas de obstrucción en la línea de transporte por botellas con two
holes.
Facilitar la operación de la línea de producción de manual a automático.
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3. CARACTERIZACIÓN DEL ÁREA EN QUE PARTICIPÓ.
La planta donde se realizara la residencia profesional es ALPLA México S.A de C.V.
Planta SBM San Cristóbal, la cual se encuentra ubicada en Norte-Poniente,
Explanada Sn. Felipe número 87, Código postal 29264 San Cristóbal de las Casas
Chiapas. Teniendo como gerente de la planta y jefe de mantenimiento y producción
al Ingeniero José Ángel Bautista Menenses, como se puede apreciar su ubicación
en la figura 1.
Figura 1. Ubicación ALPLA San Cristóbal.
3.1 MISIÓN.
Alpla crea soluciones para embalajes de plástico que satisfacen de forma óptima
los requisitos del mercado.
ALPLA México S.A. de
C.V. Planta SBM San Cristóbal.
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3.2 VISIÓN.
Alcanzar el liderazgo en tecnología y mercado es nuestro objetivo.
3.3 POLITICAS.
Política de seguridad y salud ocupacional.
Garantizamos que nuestro sistema de gestión de seguridad y salud
ocupacional está alineado a los requerimientos de nuestros clientes.
Cumplimos con la norma OHSAS 18001 y las disposiciones legales.
Formamos y entrenamos a nuestros empleados para que pongan en práctica
nuestros principios de seguridad y salud ocupacional.
Identificamos de forma regular los aspectos de seguridad y salud ocupacional
y definimos los objetivos adecuados.
Aspiramos a prevenir lesiones y enfermedades en nuestros empleados, así
como en proveedores y contratistas.
Mejoramos de forma continua nuestro sistema de gestión de seguridad y
salud ocupacional para lograr un éxito sustentable.
Política de calidad.
Garantizamos que nuestro sistema de gestión de calidad corresponde a la
demanda de nuestros clientes.
Cumplimos con a norma internacional ISO 9001 y las disposiciones legales.
Formamos y entrenamos a nuestros empleados para que pongan en práctica
nuestros principios de calidad.
Comprobamos con regularidad nuestros exigentes y cuantificables objetivos
de calidad.
Supervisamos nuestros procesos y productos para cumplir con las
expectativas de nuestros clientes en cuanto a las soluciones de embalaje de
plástico.
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Mejoramos de forma continua nuestro sistema de gestión de calidad para
lograr un éxito sostenible.
ALPLA MEXICO se rige por el principio de las 5’s que es una metodología japonesa
que busca crear y mantener un lugar de trabajo organizado y limpio para que sea
altamente productivo, eficaz y eficiente.
1. SEIRI. Seleccionar y desechar
Distinguir entre lo que es necesario y lo que no es.
2. SEITON. Ordenar, organizar e identificar.
Un lugar para cada cosa y cada cosa en su lugar.
3. SEISO. Limpiar para prevenir.
Un lugar más limpio no es aquel que a diario se barre, si no el que menos se ensucia.
4. SEIKETSU. Estandarizar
¿Cómo se si estoy bien?
5. SHITSUKE. Sostener reconocer y mejorar.
Establecer el orden: el hábito se encargara de mantenerlo.
3.4 TURNOS.
Alpla Planta SBM San Cristóbal cuenta con dos turnos uno vespertino y uno
matutino, ambos de 12 horas, que van de 6:30 a 18:30 y de 18:30 a 6:30.
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3.5 ORGANIGRAMA DE LA EMPRESA.
En la figura No. 2, se puede apreciar el organigrama de la empresa Alpla México
SBM Planta san Cristóbal.
Figura 2. Organigrama Alpla México SBM Planta San Cristóbal.
.
3.6 FUNCION DEL AREA DE MANTTO Y PRODUCCIÓN.
El área de mantenimiento y producción es la encargada de que el proceso de
soplado de la botella se efectué de una manera correcta.
El área se divide en dos secciones como el nombre lo indica una es producción y la
otra de mantenimiento. El área de producción es la encargada del proceso de
soplado de las botellas, en ella se controlan todos los parámetros como calor y
presión de aire que son necesarios para que la botella sea elaborada con una buena
calidad y no haya problemas en el proceso de llenado.
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En tanto, el área de mantenimiento es la encargada de revisar que todos los equipos
que se hay en la planta se encuentren trabajando de la mejor manera óptima
posible. El responsable de esta área es el supervisor al cual el operador de
producción y calidad pasan sus reportes diarios.
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4. PROBLEMAS A RESOLVER CON SU RESPECTIVA
PRIORIZACIÓN.
Para poder llevar a cabo la realización del proyecto es necesario tener en cuenta
dos situaciones:
Coca cola Femsa, hasta el momento proporciona el aire que alimenta al
eyector neumático de botellas con twoholes, esto ocasiona problemas con la
empresa. La empresa reclama que cuando es activado el eyector el aire que
es mandado desde el compresor de la compañía hace que se quede sin aire
los demás equipos que necesitan de él.
Por tal motivo, es necesario buscar una alimentación de aire que sea
proporcionada por los compresores de ALPLA Planta SBM San Cristóbal, los
cuales mandan el caudal necesario para alimentar a todos los equipos de la
planta.
Otro caso que presenta un problema para el proyecto es la falta de manuales
del eyector neumático de botellas, que explique claramente el
funcionamiento del sistema del equipo así como de las partes que está
compuesto, por lo que es necesario conocer parte por parte del eyector y de
ahí poner en marcha el proyecto.
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5. ALCANCES Y LIMITACIONES.
Alcances.
El proyecto en desarrollo tiene como alcance Automatizar el eyector neumático de
botellas con twoholes en la planta de Alpla México S.A de C.V. Planta SBM San
Cristóbal de las casas.
Limitaciones.
La automatización del eyector solo tendrá presentaciones de botellas de 600
ml.
Presentaciones de botellas de 2.0, 2.5 y 3 litros no estarán en el alcance del
sistema automatizado.
El proyecto solamente será para Alpla México S.A de C.V.; por lo que no
podrá ser implementado para otras empresas.
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6. FUNDAMENTO TEORICO.
La siempre creciente automatización de los complejos sistemas de producción,
necesita la utilización de componentes que sean capaces de adquirir y transmitir
información relacionada con el proceso de producción.
Los sensores cumplen con estos requerimientos, y por ello se han convertido en los
últimos años en componentes cada vez más importantes en la tecnología de
medición y la de control en bucle cerrado y abierto. Los sensores proporcionan la
información al control en forma de variables individuales del proceso. Las variables
de estado del proceso son, por ejemplo, variables físicas como temperatura, presión
fuerza, longitud, ángulo de giro, nivel, caudal, etc.
Existen sensores para la mayoría de estas variables físicas que reaccionan con
cada una de ellas y transfieren las correspondientes señales. Un sensor tiene las
siguientes características:
Un sensor es un convertidor técnico, que convierte una variable física (por
ejemplo, temperatura, presión), en otra variable diferente más fácil de evaluar
(generalmente una señal eléctrica).
Expresiones adicionales a los sensores son: Codificadores (encoders),
efectores, convertidores, detectores, transductores, iniciadores.
Un sensor no necesariamente tiene que generar una señal eléctrica.
Los sensores son dispositivos que pueden funcionar tanto por medio de
contacto físico, por ejemplo, finales de carrera, sensores de fuerza, como sin
contacto físico, por ejemplo, barreras fotoeléctricas, barreras de aire,
detectores infrarrojos, sensores de reflexión ultrasónicos, sensores
magnéticos, etc.
Dentro de un proceso controlado, los sensores representan los “perceptores”
que supervisan un proceso, indicando errores, recogiendo los estados y
transmitiendo esta información a los demás componentes del proceso.
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6.1. Componente de un sensor.
Por componente de un sensor entendemos una parte de un sensor o de un sistema
sensor que registra una variable medida, pero que no permite la utilización
independiente, dado que se precisa un procesamiento de la señal y un pre-montaje
(caja-conexiones).
Sistema sensor.
Un sistema sensor consiste en varios componentes de medida y evaluación, a
menudo con una parte significativa de funciones de procesamiento de señales. Los
componentes la mayoría de las veces son modulares y pueden ser intercambiados
dentro de la misma familia de productos. Además de los sensores, también se
dispone de procesadores de señales, microordenadores e interfaces de datos
compatibles para el acondicionamiento de señales.
6.2. Típicas señales de salida de los sensores.
Cuando se utilizan sensores, es importante conocer los diferentes tipos de señales
de salida.
Tipo A:
Sensores con señal de salida por interrupción (señal de salida binaria). Por ejemplo:
sensores de proximidad, presostatos, sensores de nivel, sensores bimetálicos.
Por norma, estos sensores pueden conectarse directamente a los controles lógicos
programables (PLC).
Tipo B:
Sensores con salida por trenes de pulsos. Por ejemplo: sensores incrementales de
longitud y rotativos. Generalmente se dispone de interfaces compatibles para PLC.
Requerimientos del PLC: que dispongan de contadores de hardware y software con
posibilidad de una mayor longitud de palabra.
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Tipo C:
Componentes de sensores con salida analógica y sin amplificador integrado ni
conversión electrónica, que proporcionan una señal de salida analógica muy débil,
no apta para una evaluación inmediata o de una señal que solamente puede ser
evaluada utilizando circuitería adicional.
Tipo D:
Sensores con salidas analógicas, amplificador y conversión electrónica integrados,
que proporcionan señales de salida que pueden evaluarse inmediatamente.
Tipo E:
Sensores y sistemas de sensores con señal de salida estandarizada-
6.3. Sensores binarios y analógicos.
Los sensores binarios son sensores que convierten una magnitud física en una
señal binaria, principalmente en una señal eléctrica con los estados ON o OFF, por
ejemplo, fina de carrera, sensor de proximidad, presostato, sensor de nivel,
termostato, etc.
Los sensores analógicos son sensores que convierten una magnitud física en una
señal analógica, principalmente una señal eléctrica de tensión o de intensidad. Por
ejemplo, sensores de fuerza, de peso, de presión de par, de caudal, de flujo, entre
otros.
6.4. Sensores de Proximidad.
Se trata principalmente de los sensores con “posiciones discretas”, es decir,
sensores que detectan si un objeto se halla o no en una determinada posición. Estos
sensores se conocen como sensores de proximidad. Este tipo de sensores
proporcionan una información de “Si” o “No” dependiendo de si el objeto ha
alcanzado o no la posición definida. Estos sensores que solo indican dos estados,
se conocen también como sensores binarios o menos comúnmente como
iniciadores.
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En muchos sistemas de producción, se utilizan interruptores mecánicos de posición
para identificar la ejecución de movimientos. Otros términos también utilizados son
microrruptores, finales de carrera, válvulas limitadoras. Puesto que el movimiento
se detecta por medio de contactos, deben cumplirse ciertos requisitos constructivos.
Además estos componentes están sometidos a desgaste. En contra los sensores
de proximidad funcional electrónicamente y sin contacto.
Las ventajas de los sensores de proximidad sin contacto son las siguientes:
Detección precisa y automática de posiciones geométricas.
Detección sin contacto de objetos y procesos; utilizando sensores
electrónicos de proximidad, no es preciso el contacto entre el sensor y la
pieza.
Características de conmutación rápidas; dado que la señal de salida se
genera electrónicamente, los sensores están libres de rebotes y no crean
errores en las señales emitidas.
Resistencia al desgaste, los sensores electrónicos no contienen partes
móviles que puedan desgastarse.
Número ilimitado de ciclos de conmutación.
Versiones disponibles incluso para a utilización en ambientes peligrosos.
Actualmente, los sensores de proximidad se utilizan en muchas áreas de la industria
por las razones mencionadas anteriormente. Se utilizan para el control de
secuencias en instalaciones técnicas y como tales para la supervisión y salvaguarda
de procesos. En este contexto, los sensores se utilizan para la detección anticipada,
segura y rápida de fallos en los procesos de producción. La prevención de daños a
máquinas y personas es otro factor importante a considerar. También puede
alcanzarse una reducción en los tiempos de paro de las maquinas por medio de los
sensores, ya que el falo es rápidamente detectado y localizado.
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6.5. Voltajes de funcionamiento.
En los países europeos, los sensores de proximidad funcionan generalmente con
una tensión nominal de 24 V DC (corriente continua), por lo cual, los sensores están
diseñados para trabajar en un margen entre 10 y 30 V o entre 10 y 55V.
Las posibilidades de aplicación de los sensores de proximidad en la técnica de la
automatización son tan diversas y amplias que es imposible abarcar una descripción
completa. Sin embargo podemos mencionar algunos ejemplos.
En aplicaciones para detectar si hay algún objeto en una determinada posición; por
ejemplo para el funcionamiento de cilindros neumáticos, accionadores eléctricos,
pinzas, barreras de protección, sistemas de arrollado y puertas, como se logra
apreciar en la figura 3.
Figura 3. Detección sin contacto.
En aplicaciones de posicionado de piezas, por ejemplo en centros de mecanizado,
correderas de transferencia de piezas, cilindros neumáticos.
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Figura 4. Detección de posición de un objeto.
Aplicaciones de conteo de piezas y secuencias de movimiento, por ejemplo, cintas
transportadoras, dispositivos de clasificación.
Figura 5. Conteo de elementos.
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Aplicación para definir el sentido de un movimiento lineal rotativo, por ejemplo,
definiendo el sentido de las piezas clasificadas.
Figura 6. Detección del sentido de movimiento.
6.6. Relés.
Un relé es un interruptor accionado electromagnéticamente, en el que el circuito
controlado y el circuito controlador están separados entre sí galvánicamente.
Esencialmente está compuesto por una bobina con un núcleo de hierro como se
muestra en la figura 7, un inducido como elemento de accionamiento mecánico (),
un muelle de recuperación () y los contactos de conmutación (). Al conectar una
tensión en la bobina del electroimán se produce un campo electromagnético. De
esta manera, el inducido móvil es atraído por el núcleo del a bobina. El inducido
actúa sobre los contactos del relé. Dependiendo del tipo del relé, los contactos se
abren o cierran. Si se interrumpe el flujo de corriente a través de a bobina, el
inducido recupera su posición inicial mediante a fuerza de un muelle.
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Figura 7. Relé: vista en corte transversal y símbolo.
Con un relé se pueden activar uno o varios contactos. Además del tipo de relé antes
descrito, existen otros tipos de interruptores o conmutadores accionados
eléctricamente, como por ejemplo, el relé de remanencia, el de temporización y el
contactor.
Con relés es posible procesar todas las señales en un sistema de control electro
neumático. Antes existían grandes cantidades de sistemas de control por relés. Sus
ventas principales son su configuración sencilla y su funcionamiento fácil de
entender. Dado que funcionan de modo bastante fiable, los sistemas de control por
relés siguen utilizándose actualmente en aplicaciones industriales, por ejemplo en
sistemas de paradas de emergencia. Pero también se utilizan cada vez más para el
procesamiento de señales en sistemas de controles lógicos programables (PLC).
6.6.1. Aplicaciones de los relés.
En sistemas de control electro neumáticos se utilizan relés con los siguientes fines:
Multiplicar señales
Retardar y convertir señales
Enlazar informaciones
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Separar el circuito de control del circuito principal.
Tratando se de sistemas de control puramente eléctricos, se utilizan
adicionalmente para separar circuitos de corriente continua en circuitos de
corriente alterna.
6.7. Fundamentos de la neumática.
La palabra neumática proviene del griego “pneuma” que significa aire o aspiración.
Bajo la neumática se entiende la utilización del aire comprimido o, en general,
cualquier sistema técnico que funcione con aire comprimido. Las instalaciones
neumáticas modernas, utilizadas para la automatización, incluyen varios
subsistemas que tienen las siguientes finalidades:
Generar y alimentar aire comprimido (compresor, unidad de refrigeración,
filtro)
Distribuir aire comprimido (tubos rígidos y flexibles, acoplamientos)
Controlar el aire comprimido (válvulas de presión, válvulas de vías, válvulas
de bloqueo)
Ejecutar tareas con aire comprimido (cilindros, actuadores giratorios).
La utilización más frecuente del aire comprimido es para generar fuerzas elevadas
y para ejecutar trabajos mecánicos, es decir, para ejecutar movimientos. Gracias a
estas ventajas, la neumática se ha impuesto en la tecnología moderna. Otras
ventajas las observamos en la tabla 1.
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Tabla 1. Características y ventajas de la neumática.
6.7.1. Presión.
1 Pa (Pascal) equivale a la presión que aplica la fuerza vertical de 1 N (Newton)
sobre una superficie de 1 m2. La presión que impera en la superficie de la tierra se
llama presión atmosférica (patm). Esta presión también se denomina presión de
referencia; la presión superior a esta se le conoce como sobrepresión (Pman); la
presión inferior se llama vacío (patm<0). La diferencia de la presión atmosférica se
calcula aplicando la siguiente formula:
Pabs= Patm + Pman
El significado de esta fórmula se explica en el siguiente diagrama:
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Figura 8. Escala de Presiones.
La presión atmosférica no es constante. Su valor cambia según la situación
geográfica y dependiendo de las condiciones meteorológicas. La presión absoluta
es el valor de la presión relacionado con a presión cero. La presión absoluta es la
presión atmosférica ms a presión manométrica. En la práctica suelen utilizarse
únicamente manómetros que muestran la sobrepresión pe. El valor de la presión
absoluta es aproximadamente 100 kPa (1 bar) superior.
El aire se caracteriza por su baja cohesión, lo que significa que las fuerzas entre las
moléculas del aire son mínimas, al menos considerando las condiciones usuales de
funcionamiento de sistemas neumáticos. Al igual que todos los gases, el aire
tampoco tiene una forma determinada. Su forma cambia si se aplica la más mínima
fuerza y, además, siempre ocupa el máximo espacio disponible.
6.8. Componentes individuales de un sistema de control neumático y sus
funciones.
6.8.1 Compresor.
Las fuentes energéticas utilizadas en redes de aire comprimido son compresores
helicoidales o compresores de embolo. Estos compresores entregan una presión de
salida desde 700 hasta 800 kPa (7 hasta 8 bar). De esta manera se tiene la
seguridad de disponer de una presión de funcionamiento suficiente de mínimo 6 bar
en los actuadores aunque se produzcan fugas (zonas con defectos, en las que se
escapa involuntariamente el aire) o disminuya la presión en la red de tubos.
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6.8.2 Filtro de aire comprimido.
Los filtros de aire comprimido utilizados en sistemas neumáticos se montan de modo
centralizado o descentralizado. Estos filtros se utilizan para retener partículas de
suciedad o condensado. La utilización de aire comprimido filtrado contribuye
considerablemente al aumento de la duración de los componentes montados detrás
del filtro.
6.8.3 Regulador de presión.
Con la válvula reguladora se ajusta la presión necesaria en cada una de las partes
del sistema. De esta manera es posible compensar posibles oscilaciones de presión
que se producen en la red. La presión regulada de esta manera se mantiene
constante si en la entrada de la válvula se aplican por lo menos 50 kPa más de
presión nomina deseada.
6.8.4 Válvulas de cierre
Estas válvulas se utilizan para separar entre si redes de aire comprimido
6.8.5 Válvulas de mando
Estas válvulas bloquean el aire comprimido y lo conducen hacia los elementos de
trabajo en el momento apropiado. La seguridad y el buen funcionamiento del
sistema dependen del montaje correcto de los componentes.
6.8.6 Válvulas de trabajo
Se seleccionan en función del diámetro del cilindro y alimentan a cantidad necesaria
de aire comprimido a los cilindros.
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Figura 9. Componentes y grupos esenciales de un sistema de control neumático.
6.9 Funciones y características de las válvulas neumáticas.
Las válvulas neumáticas se utilizan para controlar el caudal de aire comprimido. El
sentido del flujo está marcado con una flecha. El accionamiento puede ser manual,
mecánico, neumático o eléctrico. En instalaciones automáticas, por lo general se
utilizan electroválvulas que establecen a unión entre los sistemas de control
neumáticos y los sistemas de control eléctricos. Estas válvulas conmutan
reaccionando ante las señales de salida de la unidad de control y bloquean o abren
el paso en la parte funcional neumática. Las tareas más importantes de las
electroválvulas son las siguientes:
Abrir o bloquear la alimentación de aire comprimido
Permitir que los cilindros avancen y retrocedan.
En las figuras 10 y 11 se aprecian dos válvulas reales.
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Figura 10. Válvula de 3/2 vías de accionamiento manual.
Figura 11. Imagen real de una electroválvula 4/2 vías monoestable con accionamiento
auxiliar.
En la siguiente tabla (tabla 2) se muestran los tipos más importantes de válvulas de
vías.
28
Tabla 2. Tipos de válvulas
En la siguiente tabla (tabla 3) se ofrece información general sobre los tipos de
accionamiento más importantes de las válvulas de vías.
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Tabla No. 3. Tipos de accionamiento de válvulas de vías.
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7. Procedimiento y descripción de las actividades realizadas.
7.1 Familiarización de las distintas áreas de la planta.
Una parte fundamental para la realización del proyecto es la de conocer de qué
partes se compone la planta y así poder realizar de una manera adecuada y
eficiente las actividades que conlleve el proyecto.
Alpla México S.A de C.V SBM Planta San Cristóbal cuenta con tres áreas que son
calidad, producción y mantenimiento, la cuales son las encargadas de que el
proceso de soplado de botellas se realice bajo las normas establecidas y obtener
botellas de calidad.
7.2 Obtención de la información del sistema de eyección neumática de
botellas.
En la actualidad la planta cuenta con un sistema de eyección neumática de botellas
con twoholes, el cual es controlado manualmente por medio de una válvula de
esfera, la cual es abierta o cerrada cuando se produce botellas de 600 cc (ml). el
aire de alimentación es tomado de los compresores de Coca Cola Femsa, lo cual
provoca un problema, ya que Femsa reclama que al usar el aire de sus compresores
tiene más perdidas de aire y es lo que se quiere evitar. Además al ser operado
manualmente el operador en cargo en algunas ocasiones se puede olvidar de
accionar al sistema y con esto dejar pasar botellas defectuosas. No se cuenta con
un manual que trate sobre este sistema por lo que tenemos que buscar información
de otras fuentes de información.
En la figura No. 12 podemos apreciar el sistema de eyección de botellas con el que
se cuenta en la actualidad.
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Figura 12. Sistema Manual (Actual) del eyector neumático de botellas con twoholes.
7.3 Detección del problema del sistema.
El sistema actual del eyector neumático de botellas con twoholes, como se puede
apreciar anteriormente., es un sistema que tiene que ser controlado manualmente
lo que provoca retrasos en las líneas de operación.
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8. RESULTADOS
8.1. Propuesta de solución requerida del sistema.
El problema del sistema puede ser resuelto, si se realiza una automatización en él,
sin la necesidad de que el operador accione manualmente el mismo.
Una propuesta es el uso de sensores y electroválvulas neumáticas que activen al
sistema en el momento en que detecte botellas de 600 ml.
El sistema automatizado contara con dos sensores de proximidad tipo ultrasónico,
uno será Normalmente abierto y el otro Normalmente cerrado, los cuales mandaran
la señal obtenida a un relevador el cual se encargara de activar a la electroválvula
y así permitir el paso del aire, que servirá para eyectar las botellas que no cuenten
con el nivel adecuado de líquido. En la figura 13, se muestra una propuesta de la
distribución de los sensores y diferentes componentes del sistema. Dicho sistema
se ubicara en la posición de eyección manual actual.
Figura 13. Bosquejo de sistema automatizado del eyector neumático de botellas con
twoholes.
En La figura 14 podemos observar la forma en que serán colocados cada uno de los
componentes del sistema automatizado del eyector.
33
Figura 14. Ubicación de componentes de sistema automatizado de eyector neumático de
botellas con twoholes.
Para poder llevar a cabo dicha propuesta es necesario conocer las diferentes
conexiones eléctricas y neumáticas de cómo debe ir compuesto el sistema del
eyector, la figura 15, nos muestra un diagrama eléctrico de los diferentes
componentes de sistema automatizado del eyector neumático de botellas con
twoholes. Este se compone por dos sensores de proximidad de tipo ultrasónico, los
cuales son representados por un interruptor normalmente abierto (Pb1) y un
pulsador normalmente cerrado (Pb2); (Pb1) es un sensor normalmente abierto (NA)
y (Pb2) un sensor normalmente cerrado (NC); el sensor normalmente abierto
detectara a las botellas de presentación individual (600ml) y el sensor normalmente
cerrado a las de presentación familiar (2.0, 2.5 y 3.0 Litros).
Cuando el sensor NA (Pb1) detecte una botella de 600 ml este mandara una señal
a un relevador (K1), el cual al ser energizado cerrara el circuito y esa señal será
SENSORES
RELEVADORES
ELECTROVALVULA
TEMPORIZADOR
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enviada hacia la electroválvula 2/2 vías (ver figura 16), la cual al ser energizada dará
paso al aire comprimido eyectando así las botellas con twoholes,
Al momento de que inicie la corrida de botellas de presentación familiar (2.0, 2.5 y
3.0 Litros), el sensor normalmente cerrado NC (Pb2) detectara esas botellas y
enviara una señal a un segundo relevador (K2) el cual al ser energizado cortara la
corriente a sistema impidiendo así que la electroválvula sea activada. Todos los
componentes serán alimentados por 24 VDC (Corriente Directa).
Figura 15. Diagrama eléctrico del sistema automatizado de eyector neumático de botellas
con twoholes.
Figura 16. Mando neumático del sistema automatizado del eyector neumático de botellas
con twoholes.
1
2
3
4
5
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En la figura 16 se muestra la configuración neumática del sistema automatizado del
eyector neumático de botellas con twoholes. El sistema será activado por un mando
eléctrico (figura 15), el cual al detectar botellas de 600 ml activara a la electroválvula
(4) y permitirá el paso de aire que es proporcionado por un compresor (1), dicho aire
será el encargado de activar al actuador o pistón (5), representando a la boquilla
de aire que servirá para la eyección de botellas con twoholes. El paso de aire puede
ser activado o desactivado de emergencia por medio de una válvula de corte rápido
(2).
Los componentes del sistema automatizado del eyector neumático de botellas con
twhoholes, serán los siguientes. Ver tabla No. 4.
Tabla No. 4. Elementos del sistema automatizado de eyector neumático de botellas con twoholes.
COMPONENTE CARACTERISTICAS.
Sensor de Proximidad
Sensor PEPPERL+FUCHS
Serie Rectangular
Sensado 60…300mm
Carcasa Crastin SK
645 FR
24VDC
Electroválvula FESTO MHJ10
Festo Fast-switching valves
MHJ
Válvula 2/2 vías
24 V DC
Presión de operación: 0.5-6bar
Normalmente Abierto
Cantidad:1
Relé SIEMENS LZX: PT370024 Relé de conexión
3 inversores
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24 V DC
Rango: de 1 a 10 A
Anchura: 22.5 mm
Altura: 28 mm
Profundidad: 35mm
Cantidad: 2
Temporizador Schneider electric
SCHENEIDER ELECTRIC
ON-DELAY TIMING RELAY
24V DC
Tiempo de temporización:
0.1…1s
1…10h
1…10min
1…10s
Los sensores del sisitema deberan estar ubicados a 45° de la banda transportadora.
Al pasar las botellas por esta banda, estas no pasan continuamente juntas, es decir,
presentas ciertos espacios uno con respecto a la otra, lo cua al colocar un sensor a
90° detectara y con esto desactivara al sistema, provocando que puedan pasar
botellas con twoholes. Con cierto angulo la lectura que tome el sensor siempre
estara detectando un objeto, manteniendo asi activada a la electrovalvula y con esto
tambien el aire para eyectar las botellas. Si en dado caso una botella viniera de
inclinada o acostada, el sistema contara con un temporizador que mantendra
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activada a la electrovualvula en un lapso de 5 a 10s manteniendo así activado el
paso de aire.
Figura 17. Orientación de sensores.
Para poder apreciar mejor al sistema automatizado del eyector neumático de
botellas con twoholes, se crea diseño el cual se puede apreciar en las siguientes
figuras.
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Figura 18. Vista Lateral del Sistema automatizado del eyector neumático.
Figura 19. Vista Frontal del Sistema automatizado del eyector neumático.
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Figura 20. Vista isométrica del Sistema automatizado del eyector neumático.
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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.
Durante la realización de la residencia profesional, se obtuvieron conocimientos
acerca de la automatización y diseño de sistemas, así como electrónica y eléctrica,
además de temas afines a la carrera de ingeniería mecánica.
Para poder realizar la automatización es necesario tener en cuenta las
características de cada uno de los componentes del sistema a automatizar, con esto
facilitar el diseño e implementación del mismo. Un punto importante es el aire que
alimentara a la electroválvula del sistema, es necesario tener en cuenta de donde
será tomado dicho aire para determinar las pérdidas de la tubería que lo
transportará, de igual manera la presión necesaria para poder eyectar de una
manera eficiente a las botellas que presenten twoholes.
La posición de los sensores es muy importante, estos deberán tener cierto ángulo
adecuado para que no se detecten los espacios que existen entre botellas cuando
estas pasan por la banda transportadora y con esto mantener activada a la
electroválvula mandando aire al sistema de manera constante.
Se recomienda el uso de una base-soporte para los sensores así como de un tablero
eléctrico para los demás componentes del sistema, además del uso de una fuente
de 24 VDC que se encuentre cerca de la ubicación del sistema para no tener que
hacer una conexión más larga.
La implementación del sistema automatizado no se logró llevar acabo, debido a que
es necesario hacer una logística de los costos de los elementos que componen el
sistema además, de elaborar los cuadros comparativos de las cotizaciones que
marca la ley; todo esto estará en función de que la empresa ALPLA de México S.A.
de C.V. planta SBM San Cristóbal autorice dichos recursos, de la misma forma
consiga los permisos de la empresa Coca.Cola Femsa Planta San Cristóbal ya que
estos llevan determinado tiempo para poder ser autorizados.
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I) FUENTES DE INFORMACIÓN
F. Ebel, S. I. (2008). Fundamentos de la técnica de automatización.
Alemania: FESTO.
F. Ebel, S. N. (1993). Sensores de Proximidad. En F. Didactic, Sensores para
la técnica de procesos y manipulación (págs. 9-28). Esslingen.
M. pany, S. S. (2005). Electroneumática Nivel Básico. FESTO.
Yunes A. Cengel, M. A. (2011). Termodinámica (Séptima ed.). Mc Graw Hill.
www. alliedelec.com/pepperl-fuchs-3rg6342-3ab00-pf/70404755/
support.industry.siemens.com/cs/pd/215280?pdti=td&c=es-WW
www.ieesqueretaro.com/indexReult1.php?Idcategoria=554
www.pepperl-fuchs.com
