EMPACADORA AUTOMÁTICA DE PANELA INDIVIDUAL EN ENVOLTURA PLÁSTICAYENNY MILENA GOMEZ PACHON DARIO FERNANDO CAICEDO CASTRO Asesor: Ing. Fernando Jiménez, PhD UNIVERSIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERIA BOGOTA, Abril de 2005 EMPACADORA AUTOMÁTICA DE PANELA INDIVIDUAL EN ENVOLTURA PLÁSTICA YENNY MILENA GOMEZ PACHON DARIO FERNANDO CAICEDO CASTRO Proyecto de grado para al titulo de Especialista en Automatización de Procesos Industriales Asesor: Ing. Fernando Jiménez, PhD UNIVERSIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERIA BOGOTA, Abril de 2005 TABLA DE CONTENIDO TABLA DE CONTENIDO...........................................................................................................................3 LISTA DE FOTOS........................................................................................................................................5 LISTA DE FIGURAS ..................................................................................................................................6 INTRODUCCION.........................................................................................................................................7 EMPACADORA AUTOMATICA DE PANELA INDIVIDUAL, DIAGRAMA DE BLOQUES FUNCIONALES..........................................................................................................................................18 4.1. BANDAS TRANSPORTADORAS....................................................................................................18 4.2. MÓDULO DE EMPAQUE Y SELLADO.........................................................................................19 MODULOS DE BANDAS TRANSPORTADORAS ........................................................................................................................................................................22 MODULO DE EMPAQUE Y SELLADO................................................................................................29 SELLADO Y CORTE DE PLÁSTICO....................................................................................................30 TERMOENCOGIDO DEL PLÁSTICO..................................................................................................31 CONTEXTO DEL MODULO DE EMPAQUE Y SELLADO..............................................................32 MODULO DE DESPLIEGUE Y REGISTRO.......................................................................................35 8. MODULO DE CONTROL SECUENCIAL.........................................................................................41 8.1. ESPECIFICACIONES LITERALES DEL MÓDULO DE DESPLIEGUE Y REGISTRO......41 8.2 CONTEXTO DEL MODULO DE DESPLIEGUE Y REGISTRO................................................42 9. RESULTADOS........................................................................................................................................49 10. CONCLUSIONES.................................................................................................................................52 11. BIBLIOGRAFIA...................................................................................................................................53 LISTA DE FOTOS FOTO 1. PRESENTACIÓN DE LA PELÍCULA TERMOENCOGIBLE..........14 FOTO 2 TUNEL DE TERMOENCOGIDO DE LA EMPACADORA...............17 FOTO 3 BANDA TRANSPORTADORA DE ENTRADA...............................26 FOTO 4 MOTO REDUCTOR DE BANDA DE ENTRADA............................27 FOTO 5 BANDA TRANSPORTADORA DE SALIDA...................................27 FOTO 6 TOBOGÁN DE TRANSFERENCIA................................................28 FOTO 7 MECANISMO DE SELLADO..........................................................29 FOTO 8 UBICACION DE LOS SERVOMOTORES DE SELLADO..............30 FOTO 9 TUNEL DE AIRE CALIENTE PARA TERMOENCOGIDO..............31 FOTO 10 MÓDULO DE DESPLIEGUE Y REGISTRO.................................38 FOTO 11 MODULO DE CONTROL SECUENCIAL......................................42 FOTO 12 EMPACADORA AUTOMATICA DE PANELA..............................49 FOTO 13 PANELA EN EMPAQUE INDIVIDUAL.........................................49 FOTO 14 EMPACADORA AUTOMATICA DE PANELA EN EMPAQUE INDIVIDUAL.................................................................................................50 Contexto del Módulo de Empaque y Sellado 32 Figura 4. Figura 7. Diagrama Funcional de la Empacadora de Panela Contexto del Módulo de Despliegue y Registro 36 Figura 6. Diagrama Funcional. Circuito del Modulo de Registro y Despliegue Figura 8. Contexto del Módulo de Despliegue y Registro 43 36 40 . Empacadora de Panela 18 Figura 2. Diagrama Funcional de la Empacadora de Panela. Diagrama de Contexto del Módulo de Despliegue y Registro. Diagrama Funcional de la Empacadora de Panela.LISTA DE FIGURAS Figura 1. Diagrama de Contexto del Módulo de Empaque y Sellado 33 Figura 5. Diagrama Funcional de la Empacadora de Panela. Contexto del Módulo de Bandas transportadoras 23 Figura 3. Sistema de empaque y sellado. como segunda fase de diseño se desarrolló el diseño detallado de cada uno de los bloque funcionales. higiene y muchos otros inconvenientes. . Actualmente algunos trapiches utilizan empacadoras manuales de plástico y uno a uno los bloques de panela se envuelven y se sellan.INTRODUCCION La empacadora automática de panela en envoltura individual se desarrolló como una propuesta de innovación tecnológica para la industria panelera con la aplicación de los conocimientos adquiridos en la Especialización de Automatización de Procesos Industriales de la Universidad de los Andes. en el diseño del sistema se realizó un primer proceso de ingeniería en el cual se dividió funcionalmente la empacadora en cinco módulos (Bandas transportadoras. El desarrollo de este proyecto se realizó tomando como referencia el documento “Metodología para el Desarrollo de Diseños de Ingeniería” [1]. esto tiene problemas de exposición del producto. Posteriormente. Posteriormente se utilizó empaque en sacos de papel y cajas de cartón en los cuales se empacan las panelas sin protección individual. La producción de panela desde hace muy poco tiempo ha empezado a buscar soluciones a los problemas de higiene y presentación del producto. La tercera fase de acuerdo a la metodología fue la implementación donde se efectuó la fabricación. Control Secuencial y Ensamble General). De acuerdo a esta metodología en primer lugar se realizó la adquisición y suministro de información sobre la necesidad y las especificaciones requeridas las cuales fueron validadas con productores de panela. mala presentación. en este tipo de empaque se presentan problemas de humedad y exposición a insectos. Inicialmente la panela se empacaba en sacos de fique envueltos de corteza vegetal seca. Sistema de registro y despliegue. Con este proyecto se ofrece una nueva maquinaria para automatizar el proceso de empaque de panela de caña de azúcar. ensamble y pruebas de las partes de la empacadora. elaborado en la Universidad de los Andes. informática. Al finalizar el proyecto se presentará un prototipo de la máquina empacadora que recibe las panelas en una banda transportadora de entrada y las empaca de forma individual con una envoltura plástica ejecutando un sellado térmico. Se espera que el proyecto aporte a la industria productora de panela agregando limpieza y uniformidad en el empaque del producto mejorando la presentación e higiene ante el cliente. Como resultado general del proyecto se espera tener un proceso automatizado en el cual se aplican teorías de control secuencial. OBJETIVOS Y ALCANCES Con este proyecto se pretende automatizar el proceso de empaque de panela de caña de azúcar que actualmente se realiza de manera manual. Las panelas selladas se posicionan en una banda transportadora de salida y se genera un registro contador de panelas empacadas para el control de la cantidad producida.1. . redes industriales y gestión de producción. EMPAQUE DE LA PANELA. puede facilitar el transporte y la presentación para la venta. mala presentación. Adicionalmente.1 Empaque Por envase ó empaque se entiende el material que contiene o guarda a un producto lo protege y distingue de otros artículos.2. propiedades y métodos de conformado para realizar la implementación y selección adecuada del empaque a utilizar. DEFINICION DEL PROBLEMA Y DESCRIPCION BIBLIOGRAFICA Se requiere hacer la definición del problema actual del empaque de la panela y de los empaques. sin embargo. Actualmente algunos trapiches utilizan empacadoras manuales de plástico y uno a uno los bloques de panela se envuelven y se sellan. higiene y muchos otros inconvenientes.1. El empaque individual en plástico mejora la presentación y protege el producto. el envase es cualquier recipiente. Posteriormente se utilizó empaque en sacos de papel y cajas de cartón en los cuales se empacan las panelas sin protección individual. caja o envoltura propia para contener alguna materia o artículo. esto tiene problemas de exposición del producto. Inicialmente la panela se empacaba en sacos de fique envueltos de corteza vegetal seca. Desde la antigüedad siempre existió la necesidad de conservación. EMPAQUE DE ALIMENTOS CON MATERIALES PLASTICOS 3. etc.2. lata. desde el calor de nuestro cuerpo hasta la de una casa o la de los alimentos. 3. 3. en este tipo de empaque se presentan problemas de humedad y exposición a insectos. caracterización. . un inconveniente que se presenta con las panelas para los productores es la pérdida del producto durante el proceso de empaque debido al desconocimiento de la cantidad producida. el tiempo para realizar el proceso no es óptimo y además al hacerse manualmente no existe uniformidad en todas las panelas y siguen existiendo problemas de higiene por manipulación. En forma más estricta. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA La producción de panela en Colombia sigue un proceso artesanal que desde hace muy poco tiempo ha empezado a buscar soluciones a los problemas de higiene y presentación del producto.2. pero tienen el inconveniente de que se puede agrietar o partir. botellas. Envases de plástico Existen dos grandes grupos en los envases ó las envolturas que son los celofanes y los plásticos. polipropileno (PP) y el tereftalato de polietileno (PET) son plásticos relativamente baratos para el embalaje y se moldean fácilmente siendo muy atractivos. es ligero y puede moldearse en complicadas formas de muchos colores diferentes. Celofanes: hechos de celulosa regenerada. En conjunto con la evolución de la tecnología. de que se le puede apretar para hacer salir el contenido. presentar. con un acabado brillante de alta calidad sobre el cual se puede imprimir hasta seis tintas.Se define como embalaje a todos los materiales. usos (microondas) etc. siempre sin olvidar su principal función: conservar. El polietileno de baja y alta densidad (LDPE y HDPE). Tiene un brillo muy bueno lo que se usa para diseños de calidad. Tratan de superar al vidrio y se hacen investigaciones para que no contaminen y que sean reciclables. pertenecen al campo de los plásticos por su versatilidad a formas. procedimientos y métodos que sirven para acondicionar. aparte. almacenar. otra ventaja es que es transparente y se pueden imprimir motivos atractivos. manipular. y también para aceite. Otro proceso es el de extrusión donde los plásticos reblandecidos son empujados a través de una hilera conformada para dar formas y envoltorios continuos. Plásticos: la mayoría de los nuevos productos y por el desarrollo en la tecnología y el diseño del embalaje. dándoles diferentes usos. El plástico es el material que más se usa para embalaje. . Su utilidad básica es la de envolver y al aplicarle una cubierta de nitrato de celulosa se hace permeable a la humedad. En cuanto a los materiales termoplásticos son los que se deforman y moldean al calentarlos. conservar y transportar una mercancía. El PVC se usa para bandejas. se han creado envases innovadores con base a un consumidor más exigente cada día. jarabes y jugos de frutas entre otros. aparte de que se cierra las dos hojas con calor. En general. se necesita impresión en offset o flexografía. se requiere de ciertas regulaciones que deben cumplir para su aplicación. Para los envases en forma de botella. en el que una matriz a alta temperatura se coloca contra una hoja de oro o plata y se comprime con fuerza sobre el envase. A . así como para cosméticos. pero. para decir qué tipo de características se requieren en un plástico para cubrir las necesidades de cierto tipo de producto se debe tener en cuenta: − − − − − − − − Transparencia Resistencia al impacto Rigidez Impermeabilidad al vapor de oxígeno agua Resistencia a agrietamientos Punto de reblandecimiento Facilidad de impresión Olor Las aplicaciones mas reconocidas son: − − − − − − − Fármacos y medicamentos Artículos de tocador Productos químicos Productos agrícolas e industriales Pinturas Líquido para motor Alimentos y bebidas Impresión Además del etiquetado existen muchos plásticos que se imprimen directamente. los plásticos ofrecen muchas ventajas. El motivo principal es que el fabricante del envase debe garantizar que los productos no sean afectados por los envases. tarros con tubos flexibles. Habiendo visto que es en lo que se refiere a la forma. Como en todos los materiales. es necesario revisar algunos otros puntos como el color. alimentos. Para envoltorios de plástico la flexografía es la técnica principal y la más económica. artículos de tocador son simples. para envasado farmacéutico es bastante complicado. Otra técnica para envases más rígidos es el estampado en seco. lo que a veces resulta muy difícil. la esterilización restringida para las latas de hojalata y envases de vidrio en ahora posible con plásticos de alta protección coextruidos o laminados. debido a esto. de que es casi irrompible. junto a su apariencia brillante y su facilidad de impresión. . El agua. además. Además. polietileno lineal de baja densidad. En su parte ecológica no es un problema ya. excepto en alimentos. cloruro de polivinilo. Peso Otra característica importante es el peso. Por todo esto es esencial el conocimiento de los materiales para elevar tanto el valor del diseño como el de mercadotecnia. por su poco gusto o sabor. confitería. pero los termofijables tienen el limitante que sólo se fijan los colores oscuros. debido a su naturaleza impermeable cuando se cierra herméticamente. Los envoltorios de plásticos se hacen en los siguientes plásticos básicos: − − − − − − − LDPE LLPDE HDPE PP PET PVC PLF polietileno de baja densidad. es muy difícil de envasar. alimentos.los termoplásticos se aplica un pigmento. tereftalato de polietileno. polietileno de alta densidad. dando brillo y transparencia muy buena. El PET (Treftalato de polietileno) aumenta la resistencia de las botellas a la penetración del oxígeno y se ha utilizado sobretodo para bebidas alcohólicas. la ligereza del plástico ahorra costos en transporte y aumenta la comodidad del consumidor. poliolefina El que más competencia tiene con los envases de celulosa es el polipropileno orientado para las galletas. los aceites de motor y las bebidas han cambiado a envases de plástico en lugar de vidrio. pues ahora se puede separar sus partes y se puede volver a utilizar en otros envases. pero por la demanda que tiene se ha logrado que los diseñadores industriales se las ingenien para elaborar mejores envases cada día. así como para agua mineral. por su resistencia al impacto y oxidación nula. polipropileno . vinos. Su uso más común son las bolsas de envasado y bolsas de tienda. así como otros procesos que originan diferentes tipos de pliegues y bolsas. que es cerrado y cortado a intervalos. Otro envase es el antiestático que sirve para componentes eléctricos y electrónicos. La electricidad estática es considerada un serio problema. Para productos que se congelan emplean envolturas que trabajen a baja temperatura por lo que se debe saber exactamente cuál plástico necesita (acetato de vinilo-etileno EVA).Hay una tendencia mundial a la reducción de densidad del envoltorio. pero ofrece al mismo tiempo un celofán claro con una superficie brillante. Las de polietileno se pueden decorar. pero los contenidos como los bombones o chocolates no pueden llevar este proceso porque de lo contrario se derretirían. son económicas. Entre estos materiales se encuentran los rosados de almohadillas de burbujas de aire que absorben las descargas por los impactos mecánicos usuales. y resistencia a la rotura. en este caso se logra un recubrimiento de cloruro de polivinilideno (PVdC) lo que permite sellar en frío a presión. Hay estuches calentables para alimentos y productos sanitarios que tienen la ventaja de que se pueden imprimir fotografías. resistencia a baja temperatura. clima. Las bolsas se fabrican y almacenan planas para transportar por lo que ocupan poco espacio. Este plástico ofrece celofán rígido para evitar que se rompa cuando se envasa a alta velocidad. higiénicas y ocupan menos espacio. El polietileno representa el 30% de todo el plástico del mundo. Las estuches solubles en agua que tienen productos químicos con cantidades exactas que ayudan a los granjeros a no tener complicaciones midiendo productos que usan. el objetivo es tener materiales y procesos más baratos. El PVC se utiliza para envolver bandejas de alimentos frescos en el proceso de atmósfera modificada y los envoltorios de poliéster se usan para envases de bolsa dentro de caja y para recubrir alimentos de microondas. etc. Normalmente los envoltorios de plástico suelen cerrarse apretando con mordazas los extremos y fundiendo con calor las hojas al mismo tiempo. Son transparentes lo que permite que se vea el . su densidad afecta a ciertas cualidades como su rigidez. siendo costosa su aplicación. Las bolsas de plásticos se hacen a partir de un tubo continuo. se pierden grandes cantidades de productos por energía creadas por los transportes. El resultado ha sido envoltorios más delgados y más fuertes. alimentos en general.07 kg 91.29 10” 15 µm 1332m 9. Ancho Bobina Calibre Largo Bobina Peso Bobina Precio Bobina US$ 8” 15 µm 1332m 7.34 kg 65.68 Kg 130. Presentación de la Película Termoencogible. Presentación de la Película Termoencogible La mas utilizada es la poliolefina termoencogible semitubular de alta resistencia y brillo.2 Termoencogibles Dado a que los plásticos se vuelven más sencillos de manejar y moldear cuando se calientan debido a sus propiedades entre 50 a 80 grados sobre la temperatura ambiente los llamamos termoplásticos.2.58 18” 15 µm 1332 m 16. además.76 . 3.81 Kg 117.21 kg 78. no emite gases tóxicos durante el proceso de termoencogido y sellado.49 16” 15 µm 1332 m 14. Foto 1.47 kg 52. artículos de belleza entre otros.38 12” 15 µm 1332 m 11.67 20” 15 µm 1332 m 18. artesanías. ideal para empaque de libros. Tabla 1. La presentación de la película termoencogible es en bobinas las cuales se muestran en la Tabla 1.47 14” 15 µm 1332 m 13.producto siendo ligeros y fáciles de cortar aunque resisten al desgarro con otra característica importante es que el material es termosoldable.94 kg 104. estos materiales están aprobados por la FDA (Food and Drug Administration). abarrotes. medicamentos. Moldeo por vacío: la lámina se fija sobre el borde del molde hembra haciendo luego el vacío como se ha indicado inicialmente. El sistema se utiliza extensamente en envases "blister" (que significa. como resultado. − − − − − Conformado por adaptación: la lámina caliente se baja sobre el molde macho o se hace subir a éste de modo que se adapte a su forma. cuya altura se controla mediante una fotocélula. excepto en las cercanías del marco de fijación. las partes de la lámina que tocan al molde en primer lugar tienen un espesor mayor que el resto. el espesor de la pieza es mayor en los bordes y mínimo en los cantos de la parte inferior. Los productos de este proceso presentan un espesor grande en el fondo que va disminuyendo hasta ser mínimo en los bordes. no tiene ninguna marca y. Este procedimiento se utiliza para conformar lámina de pequeña galga de materiales como el PP. A medida que la lámina topa con la superficie del molde.3. como la espuma de PS. inexistente en este caso. sobre la lámina se aplica además aire comprimido hasta 1. Aunque las presiones de cierre son de alrededor de 0.35 MPa. 3. no queda comprometida la integridad de la pieza y. El aire enfría la burbuja para rigidizar la pieza. o aplicando sobre ella presión de aire. En contraste con el proceso anterior.3 MÉTODOS DE CONFORMADO El sistema más simple es el estirado de una lámina en estado semi-plástico sobre un molde. La adaptación se complementa haciendo el vacío entre el molde macho y la lámina.4 MPa. Molde y contra molde: utilizados para conformar piezas a partir de polímeros relativamente rígidos.1. Formado a presión: similar al moldeo por vacío. Si el estirado es pequeño. el estirado se detiene y. Libre soplado: se aplica aire comprimido entre una cámara que substituye al molde. Conformado de una Sola Etapa Si se precisa un grado elevado de estirado o se utiliza chapa gruesa existen cinco métodos que realizan el conformado en una sola etapa. Dado que la burbuja formada de la lámina no toca ningún elemento metálico. por lo que el sistema precisa de una cámara cerrada superior. si se aplican fuerzas . es el procedimiento más usado en el envase de tipo "blíster" y en los embalajes de tipo burbuja.3. por tanto. o para transformar lámina de gran espesor en piezas con detalle superficial fino. y la lámina para obtener una burbuja. Puede aplicarse vacío al molde hembra para ayudar al conformado. "ampolla") a partir de laminada delgada suministrada en rollo. que se suministran en rollo. precisamente. tiene un espesor regular. Vacío asistido con pistón: para asegurar el espesor de el fondo y sus aristas. . efectuándose el vacío entre éste y la lámina y aplicando aire comprimido entre ésta y la cámara. El molde macho desciende y completa el conformado. y un molde macho superior que desciende en contacto con ésta. fabricada en lámina de ABS. especialmente cuando se conforman planchas de un espesor importante. como en el de vacío con respaldo. Vacío con burbuja asistido con pistón: como en el método anterior. este sistema aplica presión de aire sobre la lámina. que tiene una eslora de 47.3. se aplica vacío entre ambos y presión de aire en la cámara inferior. Presión asistida con pistón con estirado inverso: como en el método anterior. que permite formar la burbuja. un pistón macho con la contra forma de éstos desciende sobre la lámina hasta contactar con la cavidad hembra. que desciende entonces hasta el contacto con el molde hembra. pero sin que exista cámara superior para aplicar presión.70 m. Una vez formada la burbuja. Formado a presión con inmersión de burbuja: en este caso se utiliza. Vacío con burbuja: se utiliza un molde hembra y se aplica aire a presión entre el molde y la lámina. Al cerrarse sobre los bordes de la lámina. El termoconformado permite el moldeo de una amplia gama de tamaños: desde pequeñas unidades para envasado de alimentos hasta embarcaciones deportivas. se hace el vacío entre ésta y el molde. Vacío con respaldo: de modo inverso al anterior. la burbuja se forma mediante vacío entre la lámina y la cámara inferior. y el molde hembra lleva taladros de ventilación que pueden o no conectarse a una bomba de vacío. Por ello se han desarrollado métodos con más de un paso. Conformado en Etapas Múltiples El principal inconveniente de los métodos descritos es la dificultad para controlar el espesor en piezas complejas que presenten cantos con radios reducidos o un embutido profundo. completándose el moldeo con presión desde la . 3. pero con un paso previo de formación de burbuja con aire a presión desde el molde inferior. − − − − − − − − Estirado de burbuja: se forma una burbuja como se ha descrito antes y un molde macho desciende a continuación. Presión asistida con pistón: combinando el método anterior con una cámara superior. hasta que ésta toca al pistón.del orden de 1 MPa puede producirse además un cierto movimiento del material.2. reforzada en sándwich con espuma de poliuretano. siendo habitualmente el primero una forma de estiramiento de la lámina. una cámara inferior. entre las cuales se aplica el vacío ara completar el moldeo. La panela se encuentra a temperatura ambiente en el momento de empacar y la temperatura de inicio de transformación de fase es de 400°C. MÉTODO UTILIZADO EN LA EMPACADORA AUTOMATICA DE PANELA INDIVIDUAL EN ENVOLTURA PLASTICA. Para la implementación en la Empacadora se utilizó la poliolefina termoencogible semi tubular de alta resistencia y brillo. . no emite gases tóxicos durante el proceso de sellado y termoencogido en bobina con ancho de 0. Foto 2 Tunel de Termoencogido de la Empacadora. El método de conformado es libre soplado mediante la exposición del producto dentro de la película termoencogible en un túnel de aire caliente a una temperatura de 90°C (± 10°C).4. 3. teniendo en cuenta las características de la panela.2m. por lo cual su exposición entre 80°C y 100°C no afecta sus propiedades.cámara. el molde es la panela donde la película se deformara a la superficie de esta. Termoencogido del plástico. Las funciones comunes entre estas dos bandas son: . Control y sincronización general de todas las secuencias de la empacadora. Empacadora de Panela.EMPACADORA AUTOMATICA DE PANELA INDIVIDUAL. Transporte de Entrada Sistema de Empaque y Sellado Transporte de Salida Panela sin Empacar Empacada Despliegue y Registro Panela Control Secuencial Figura 1. se plantea una división funcional como se muestra en la Figura 1. De acuerdo con estas funciones planteadas. Transporte del producto hacia el exterior de la empacadora. Cada bloque ejecuta una tarea específica: Transporte y posicionamiento del producto para ser sellado. Diagrama Funcional. Despliegue y registro de información de la producción.1. BANDAS TRANSPORTADORAS Debido a la similaridad en las funciones de los transportadores. 4. Sellado del plástico alrededor del producto. DIAGRAMA DE BLOQUES FUNCIONALES Para reducir la complejidad del problema se plantea una división en bloques funcionales. se realizó un agrupamiento para el diseño de las bandas de entrada y salida. 4. Permitir que el aire caliente para termoencogido afecte todas las superficies del producto. Contener los sensores necesarios para posicionar la panela adecuadamente para que se realice el sellado. 4. Entregar las panelas empacadas hacia el sistema de termoencogido y banda transportadora de salida. Para cada banda existe un grupo de funciones específicas: 4. Soportar calor y presión para que sobre ella se realice el termoencogido del plástico (100°C). Actuadotes: motores.2. Sus funciones son: Transportar el producto hacia el exterior de la empacadora.- Capacidad de transporte: peso. MÓDULO DE EMPAQUE Y SELLADO Para la empacadora desarrollada se ha dividido este bloque en dos partes: Sellado y Termoencogido.2. Sus funciones son: Transportar el producto hacia el interior de la empacadora. Velocidad de transporte. Soportar calor y presión para que sobre ella se realice el sellado y el corte del plástico (300°C).1. Banda transportadora de salida Esta banda recibe el producto empacado y sellado desde la banda de entrada y lo mantiene para que se realice el termoencogido del plástico.1 Sellado y Corte de Plástico El sellado del plástico se puede lograr a una temperatura de 200°C. El bloque de sellado y corte realiza las siguientes funciones: . posteriormente evacua el producto terminado.1. Ofrecer buen rozamiento para halar el plástico que rodea las panelas.1. 4. Contener los sensores necesarios para posicionar la panela adecuadamente para que se realice el termoencogido.2. Banda Transportadora de Entrada Esta banda recibe el producto desde el operador y lo transporta hacia el interior de la empacadora. sin embargo el corte necesita una temperatura de 300°C. 2 Termoencogido del Plástico El termoencogido del plástico se logra aplicando aire caliente entre 80°C y 100°C. Las funciones que realiza son las siguientes: Se comunica con el control secuencia para recibir un comando que le indica incrementar el conteo de panelas empacadas. .4. Despliega el número de panelas empacadas en la ultima Hora. Aislar el plástico para que no se pegue al sellador caliente. Permite que el aire afecte al producto por todas las caras para que el plástico termoencoja uniformemente. Las funciones que cumple este módulo son: Generar aire caliente. 4. Almacena en memoria no volátil la información de panelas empacadas. DISEÑO DEL SISTEMA DE REGISTRO Y DESPLIEGUE El sistema de registro llevará acabo un conteo de las panelas empacadas en periodos determinados y despliega esa información a través de una pantalla.2. El control secuencial se encarga de coordinar y sincronizar todas las tareas que realiza la empacadora: Controla la posición de la banda de entrada para ubicar la panela en el proceso de sellado y para evacuar la panela sellada hacia la banda de salida. DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DEL CONTROL SECUENCIAL DE LA EMPACADORA. 4. 4. Contener el sensor de calor para que pueda controlarse la temperatura. el último día y el último mes. Mantener el calor alejado del plástico mientras se posiciona para el sellado y corte.- Genera el calor necesario para el sellado y corte del plástico. Despliega la hora actual.3. Generar la presión suficiente para el sellado y corte. sube el mecanismo para que la panela sellada se mueva hacia la banda de salida. Controla el movimiento de la banda de salida para que posicione la panela sellada para que el plástico se termoencoja. Controla la posición del mecanismo de sellado y corte. baja el mecanismo para el sellado y corte. Activa la generación de aire caliente en el proceso de termoencogido.- Controla la temperatura del mecanismo de sellado y corte. Envía los comandos necesarios hacia el módulo de despliegue y registro para que se muestre la información de la producción de panela. . MODULOS DE BANDAS TRANSPORTADORAS La maquina empacadora contiene dos bandas transportadoras. La banda de entrada recibe las panelas y las introduce en la empacadora mientras que la banda de salida recibe la panela desde el interior de la máquina y la transporta hacia la salida de la misma. Evitar que el plástico al calentarse durante el sellado se adhiera a la banda. una de entrada y otra de salida. . Debe contener los sensores necesarios detectar que la panela se encuentra en posición de sellado.1. Soportar el calor y la presión mínima para que sobre ella se realice el sellado y el corte del plástico (300°C). Mover las panelas una vez selladas hacia el sistema de termoencogido y banda transportadora de salida. 5. Velocidad de transporte: 0. En la banda transportadora de salida se realiza el proceso de termoencogido del plástico por lo que debe cumplir las siguientes especificaciones adicionales: Permitir que el aire caliente para termoencogido llegue todas las superficies del producto. ESPECIFICACIONES TRANSPORTADORAS LITERALES DE LAS BANDAS Los transportadores deben cumplir con las siguientes especificaciones que son comunes: Capacidad de transporte ó flujo másico: 10Kg/m2. Transportar la panela envuelta de plástico hacia el interior de la máquina. Halar el plástico mientras transporta la panela. La función principal de estas bandas es mover las panelas a lo largo de la empacadora.1 m/s En la banda de entrada se realiza el proceso de sellado y corte del plástico. por esta razón tiene las siguientes especificaciones adicionales: Recibir la panela y el plástico. Diagrama Funcional de la Empacadora de Panela. La banda transportadora de entrada recibe directamente del operador las panelas que se deben ubicar al interior del plástico. Posteriormente. CONTEXTO DE LAS BANDAS TRANSPORTADORAS La figura 2 muestra la ubicación de las bandas transportadoras dentro de la empacadora. Una vez que el sellado y corte se han realizado. 5. Contexto del Módulo de Bandas transportadoras. Todas estas tareas son ordenadas y coordinadas por el control secuencial. 5.2. Panela sin Empacar Empacada <1> Banda Transportadora de Entrada Sistema de Empaque y Sellado Banda Transportadora de Salida Panela <2> Despliegue y Registro <3> <4> <5> Control Secuencial <6> Figura 2. la banda de entrada mueve la panela para que entre a la banda de salida en donde se realiza el proceso de termoencogido. INTERFACES DE LAS BANDAS TRANSPORTADORAS . las panelas son ubicadas en posición de sellado para que el módulo de Empaque y Sellado realicen su tarea. Transportar el producto hacia el exterior de la máquina.3. Soportar una temperatura de 100°C sin deformarse para que el proceso de termoencogido se realice sobre ella.- Contener los sensores necesarios para posicionar la panela adecuadamente para que se realice el termoencogido. La banda de entrada interactúa con el operario. <3> Banda de Salida – Sistema de empaque y sellado. moviendo las panelas. EntregarPanela: (PosicionarSiguientePanela): La banda de entrada al realizar la evacuación de una panela sellada hacia la banda de salida.3. PosicionarSiguientePanela: La banda de entrada realiza la evacuación de una panela sellada y ubica la siguiente panela para repetir el proceso. <5> Banda de Entrada – Control Secuencial. posicionando las panelas y con la banda de salida. 5. las bandas transportadoras tiene las siguientes interfaces para comunicarse son los demás módulos y con el operador de la empacadora. <1> Operario .De acuerdo con el diagrama de contexto. <3> Banda de Entrada .Modulo de Empaque y Sellado. con el módulo de empaque y sellado. recibiendo panelas.Banda de Salida. Desde el control secuencial se realizan las siguientes órdenes: . IngresarPanela El operador de la empacadora puede ingresar las panelas dentro del plástico sobre la banda de entrada. <2> Banda de Entrada . Interface de la Banda Transportadora de Entrada. PanelaPosicionTermosellado: La banda de salida posiciona la panela para que el módulo de empaque y sellado realice el proceso de termoencogido. Automáticamente ubica la siguiente panela para repetir el proceso de sellado. PosicionarPanela La banda de entrada se ubica en posición para que el módulo de empaque y sellado realice su tarea.Banda de Entrada.1. 4. DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE BANDAS TRANSPORTADORAS Teniendo en cuenta las especificaciones e interfaces de control descritas a continuación se presentan los resultados del diseño de las bandas. Esta señal se utiliza para ubicar la panela en posición de sellado. Desde el control secuencial se realizan las siguientes órdenes: MoverBandaSalida: orden de movimiento de la banda hacia adelante para posicionar una panela para termoencogido ó para evacuar una panela terminada. 5. Se utiliza cuando la banda está posicionada para termoencoger ó en una parada de emergencia. Banda Transportadora de Entrada La banda transportadora de entrada se diseño en caucho de neopreno. Esta señal se utiliza para ubicar la panela en posición de sellado. Se utiliza cuando la banda está posicionada para sellar una panela ó en una parada de emergencia. Los extremos se unieron con cemento de caucho Isopren AX.4.1. DetenerBandaEntrad: orden de detención de la banda de entrada. Las dimensiones de la banda son las siguientes: . Desde la banda de entrada se envía la siguiente señal hacia el control secuencial: SensorPosicion1: SensorPosicion2: Es un sensor ON-OFF que indica la posición de la panela en la banda transportadora. DetenerBandaSalida: orden de detención de la banda de salida. Esta orden se da cuando al ubicar la panela ocurre un adelanto de la misma y no está en posición adecuada para sellar. 5.MoverBandaAdelante: orden de movimiento de la banda hacia adelante para posicionar una panela para sellado ó para evacuar una panela sellada. Es un sensor ON-OFF que indica la posición de la panela en la banda transportadora. MoverBandaAtras: orden de movimiento de la banda hacia atrás para posicionar una panela para sellado. <6> Banda de Salida – Control Secuencial. a lo largo y ancho de la panela se incluyen unas tiras divisorias en neopreno de alta resistencia forrados en cinta de teflón que evita que el plástico se adhiera a la banda durante el sellado. La siguiente foto muestra uno de los motores instalado.25m Área efectiva para ubicación de panelas: 0. se incluye una plataforma en la parte superior. En la plataforma se ubican 2 sensores tilt (magnéticos). Para el movimiento de la banda se seleccionaron 2 moto reductores que tienen un torque de 0.072kg-m. Debajo de cada separación transversal de neopreno se incluye un imán de neodimio tipo moneda que permite activar los sensores magnéticos cuando la separación se encuentra en posición de sellado. Para soportar el calor del mecanismo de sellado.5m Ancho: 0. .Largo: 0.1m2 Foto 3 Banda transportadora de entrada Para cumplir con el requerimiento de soporte de peso de panelas y presión para sellado. 2. Con este peso se tiene un flujo másico de 10kg/m2 5. esta banda se implementó mediante rodillos de aluminio como se muestra en la siguiente foto: Foto 5 Banda transportadora de salida Las dimensiones de esta banda son: .4.Foto 4 Moto reductor de banda de entrada Las pruebas realizadas permitieron mover 6 kg de panela con la banda transportadora. Banda Transportadora de Salida Debido al requerimiento de soporte de temperatura y permitir la penetración de aire calienta a la panela para termoencogido. sin embargo solo se trabajan 2 kg por seguridad y para evitar fatigamiento de las piezas. 25m Esta banda se mueve mediante 1 moto reductos con capacidad de torque de 0. La siguiente foto muestra dicho tobogán. 5. la rotación se logra con un tope que obstaculiza la caída de la panela y genera una rotación. Las 2 bandas transportadoras se unen a través de un tobogán de transferencia implementado en acrílico forrado con un plástico ranurado que permite que las panelas resbalen de una banda a otra.3. La separación de los rodillos permite que el aire caliente influya sobre la panela situada encima de la banda.4. La transmisión de movimiento se realiza mediante una cadena eslabonada.072kg-m. Unión de las 2 Bandas Transportadoras. Este tobogán se hace necesario para girar las panelas ya que se sellan posicionadas a lo ancho y es más efectivo termoencogerlas a lo largo. piñones y bandas de caucho entre los rodillos.Largo: 0.46m Ancho: 0. Foto 6 Tobogán de transferencia . MODULO DE EMPAQUE Y SELLADO De acuerdo a la definición del problema. La forma de las panelas puede variar en su geometría y dimensión. la forma de las panelas y el ancho del plástico. El calor aplicado al plástico debe ser uniforme por todos los lados de la panela. El plástico debe ser termo encogible. Este módulo debe ser “Modular” y permitir diversas configuraciones de acuerdo al tamaño. Requerimientos no funcionales: El acabado de la máquina debe ser adecuado para el tratamiento de alimentos. Las superficies en las cuales se realiza el sellado del plástico y la aplicación de aire caliente deben ser resistentes y durables. El plástico será suministrado en rollos con anchos entre 25cm y 50cm. el Módulo de Empaque y Sellado debe cumplir con las siguientes especificaciones: Las panelas deben ser posicionadas adecuadamente para el sellado y posteriormente para la aplicación de calor. pueden ser paralelepípedas ó cilíndricas. El corte del plástico debe ser realizado por el módulo con un mínimo de desperdicio. Foto 7 Mecanismo de Sellado En el módulo de empaque y sellado la panela queda en el interior de la película de plástico completamente cerrada debido que el plástico es . donde en su interior se ubicaron dos resistencias de 100 watt en forma de L para realizar el sellado completo de las panelas. sin embargo el corte necesita una temperatura de 300°C. Posteriormente se expone en el túnel de viento caliente para realizar el termoencogido. Foto 8 Ubicacion de los Servomotores de Sellado . El diseño de la parte de sellado se realizó con un mecanismo tubular rectangular en aluminio.semitubular y se realiza el sellado por las otras tres caras de la panela. − Aislar el plástico para que no se pegue al sellador caliente. − Generar la presión suficiente para el sellado y corte. − Mantener el calor alejado del plástico mientras se posiciona para el sellado y corte. La temperatura es regulada por el módulo de control secuencial que realiza un interruptor on – off para que la temperatura se mantenga en el rango especificado. El bloque de sellado y corte realiza las siguientes funciones: − Genera el calor necesario para el sellado y corte del plástico. Para el diseño detallado se presenta en dos partes: Sellado y Termoencogido. − Contener el sensor de calor para que pueda controlarse la temperatura. SELLADO Y CORTE DE PLÁSTICO El sellado del plástico se puede lograr a una temperatura de 200°C. Los servomotores marca GWS de referencia S03-T de velocidad angular 100°/s y torque máximo de 0. Foto 9 Tunel de Aire Caliente Para Termoencogido Para la implementación se utilizan dos pistolas de calor ubicadas en 2 focos en contraposición para proporcionar aire por todos los costados de la panela. La temperatura del aire para que el plástico se termo encoja debe ser superior a 60ºC y menor a 100ºC.072 kg-m (requiriendose para el sellado 0.Para mantener alejado las resistencias de sellado del plástico durante el movimiento de posicionamiento se sostiene y se realiza un movimiento angular por medio de dos servomotores. Se realizó el diseño de un túnel de viento considerando: El aire debe incidir en el producto por todas las caras. Las Pistolas de calor son de 1000 watt cada una. .04 kg-cm). El sensado de la temperatura se instalo una termocupla tipo K (cromelalumen) el cual entrega la señal al modulo de control secuencial. El suministro de aire caliente se activa desde el modulo de control secuencial. TERMOENCOGIDO DEL PLÁSTICO En esta parte se realiza un proceso de mejoramiento de los acabados del empaque por medio del suministro de aire caliente alrededor del producto. Para aislar y evitar la adherencia entre el plástico y el aluminio de sellado se recubrió con cinta de teflón. Contexto del Módulo de Empaque y Sellado. el módulo de empaque y sellado interactúa con el control secuencial y con los transportadores como lo muestra en la figura 1. Los transportadores de entrada y salida se encargan de suministrar y evacuar la panela previa al empaque y panela empacada respectivamente. El módulo de Control secuencial es quien determina las acciones que debe realizar el módulo de Empaque y Sellado.CONTEXTO DEL MODULO DE EMPAQUE Y SELLADO De acuerdo a las especificaciones iniciales del proyecto. Transportador de Entrada Sistema de Empaque y Sellado Transportador de Salida Panela sin Empacar Empacada Despliegue y Registro Panela Control Secuencial Figura 3. La figura presenta el contexto detallado del módulo de empaque y sellado con una subdivisión modular de acuerdo a las especificaciones citadas. . Antes de definir las comunicaciones que se realizan entre los módulos con los que interactúa el empaque y sellado se presenta una descripción de los sub-bloques en los cuales se ha definido el módulo de empaque y sellado. Diagrama Funcional de la Empacadora de Panela. Comunicaciones Control Secuencial – Módulo de Empaque y Sellado (Posicionador de Plástico y Producto) < 1 > MoverBanda El empaque y sellado del producto se realizará sobre una banda transportadora que además de sostener la panela y soportar el proceso de sellado debe estar diseñado para que al mover la banda se arrastre el plástico con el producto. IngresarProducto Esta orden genera el movimiento de un mecanismo de expulsión que empuja al producto para que se posicione en la banda adecuadamente. la banda debe detenerse en algunas ocasiones. DetenerBanda De acuerdo a las secuencias necesarias para el empaque. Este comando ó señal realiza dicha orden. RetirarExpulsor Es el complemento de la acción anterior para que el mecanismo regrese a su posición de reposo. Diagrama de Contexto del Módulo de Empaque y Sellado. Comunicaciones Control Secuencial – Módulo de Empaque y Sellado (Sellador y Cortador) < 2 > . el comando MoverBanda realiza esta función.Control Secuencial <1> <2> <3> Alimentación de Plástico Banda Transportadora de Entrada Posicionador de Plástico y Producto Modulo de Empaque y Sellado Sellador y Cortador Banda Transportadora de Salida <4> Inyector de Aire Caliente Figura 4. Comunicaciones Banda Transportadora de Entrada – Módulo de empaque y sellado. A nivel lógico. el producto se mueve hacia la banda transportadora de salida para ser evacuado de la máquina empacadora.Banda Transportadora de Salida < 4 > ProductoEmpacado Una vez que el producto ha sido empacado. Comunicaciones Módulo de empaque y sellado . SubirSelladorCortador Orden de levantar el mecanismo después del proceso de sellado y corte. < 3 > ProductoSinEmpacar La banda transportadora de entrada entrega producto para que el módulo de empaque y sellado se encargue de realizar su función. éstos módulos se comunican a través del control secuencial.BajarTensor Orden de bajar un mecanismo que genera tensión en el plástico con el fin de ubicar el plástico para ser sellado y cortado sin generar arrugas ni desvíos ó cortes irregulares. . sellado y sometido al proceso térmico. SubirTensor Orden para subir el mecanismo tensor de plástico. físicamente se relacionan en el intercambio del producto. EncenderSelladorCortador Orden de generar un calentamiento en el mecanismo de sellado y corte. ApagarSelladorCortador Orden de apagado del calentamiento en el mecanismo de sellado y corte. BajarSelladorCortador Orden de bajar el mecanismo que se encarga de el sellado y corte del plástico envolviendo la panela. ESPECIFICACIONES DEL MÓDULO DE DESPLIEGUE Y REGISTRO De acuerdo a la definición del problema.1.MODULO DE DESPLIEGUE Y REGISTRO El módulo de registro llevará acabo un conteo de las panelas empacadas en periodos determinados (horas.2. días ó semanas). La alimentación del módulo debe realizarse a partir de 110Vac ó 12VDC con un consumo no mayor a 100mA. Esta alimentación debe conectarse por el mismo cable de comunicaciones con el módulo de control secuencial. Debe tener un sistema de teclado que permita manejar y configurar el funcionamiento del Módulo. La memoria de almacenamiento permanente debe ser EEPROM serial con una capacidad de almacenamiento para producción panelera de por lo menos 1 mes. El Módulo debe aceptar un comando de entrada a través de el cual se le ordena incrementar el contador de panelas empacadas. el Módulo de Despliegue y Registro debe cumplir con las siguientes especificaciones: El módulo debe comportarse como un esclavo Modbus con comunicaciones a 9600bps 8 N 1. El Módulo debe tener un Reloj de Tiempo Real para que el registro tenga datos cronológicos exactos. Este display debe tener luz propia. . 7. CONTEXTO DEL MODULO DE DESPLIEGUE Y REGISTRO El módulo de despliegue y registro debe interactuar con el control secuencial como lo muestra la siguiente figura. El contador se muestra en un display de cristal líquido. - 7. Debe tener un display de fácil interpretación para el usuario. Las comunicaciones del módulo de despliegue y registro con el control secuencial se llevan acabo mediante una interface RS485. El módulo debe permitir la configuración de la hora y fecha desde el teclado. Esta información se almacena en una memoria EEPROM. Este reloj debe tener su propia batería de alimentación de respaldo para evitar ajustes de tiempo y hora con mucha frecuencia. Contexto del Módulo de Despliegue y Registro. Panela sin Empacar Empacada Banda Transportadora de Entrada Sistema de Empaque y Sellado Banda Transportadora de Salida Panela Despliegue y Registro Control Secuencial Figura 5. Diagrama Funcional de la Empacadora de Panela. <1> Teclado Memoria EEPROM <2> Usuario Modulo de Display y Registro Controlador Display Control Secuencial Interface RS485/232 Reloj de Tiempo Real <3> Figura 6. . Diagrama de Contexto del Módulo de Despliegue y Registro.El módulo de despliegue se comunica con el control secuencial que es quien coordina la funcionalidad total de la empacadora. La figura siguiente presenta el contexto detallado del módulo de despliegue y registro con una subdivisión modular de acuerdo a las especificaciones citadas. SolicitarRegistroContadorMes Comando de solicitud del número de panelas empacadas durante el mes en transcurso. el día y el mes. SolicitudPanelasEmpacadasUltimaHora Mediante el teclado. ClaveUsuario Es una clave que el usuario ingresa por el teclado para tener acceso a la configuración del módulo. ReiniciarContador A través de una clave determinada. RegistroPanelasEmpacadasUltimaHora Respuesta del módulo con el registro de el número de panelas empacadas durante la hora en transcurso. el usuario solicita que se despliegue el número de panelas empacadas durante la hora en transcurso.< 1 > Comunicaciones Usuario – Módulo de Despliegue. ConfigurarReloj Configuración de hora y fecha del módulo. PanelasEmpacadasUltimoMes Despliegue del número de panelas empacadas durante el mes en transcurso. . IncrementarContadorPanelas Orden de incrementar el contador de panelas empacadas en una unidad. SolicitudPanelasEmpacadasUltimaJornada Mediante el teclado. el usuario solicita que se despliegue el número de panelas empacadas durante el mes en transcurso. SolicitarRegistroContadorDia Comando de solicitud del número de panelas empacadas durante el día en transcurso. PanelasEmpacadasUltimaHora Despliegue del número de panelas empacadas durante la hora en transcurso. PanelasEmpacadasUltimaJornada Despliegue del número de panelas empacadas durante el día en transcurso. SolicitarRegistroContadorHora Comando de solicitud del número de panelas empacadas durante la hora en transcurso. < 2 > Comunicaciones Modulo de Despliegue – Usuario. < 3 > Comunicaciones Modulo de Despliegue – Control Secuencial. el usuario puede reiniciar el conteo de panelas empacadas. el usuario solicita que se despliegue el número de panelas empacadas durante el día en transcurso. SolicitudPanelasEmpacadasUltimoMes Mediante el teclado. ReiniciarContador Comando de reinicio del registro de conteo de panelas empacadas durante la hora. R3 Resistencia de 160 ohmios ¼ Watt . una pantalla de cristal líquido y un teclado numérico. una memoria EEPROM.1uf. IC3 Memoria EEPROM 24LC16 MICROCHIP IC4 Reloj de Tiempo real DS1302 DALLAS IC5 Regulador de 5V JP1 Conector de 4 pines para interfaz RS485 y voltaje de alimentación. Foto 10 Módulo de despliegue y registro El siguiente listado presenta los componentes utilizados: C1 condensador de 33pf. 7. la implementación del módulo se llevó a cabo con un circuito basado en un microcontrolador. C4 condensador electrolítico 10uf C5 condensador electrolítico 220uf DISPLAY LCD con interfaz de 4 bits.RegistroPanelasEmpacadasUltimaJorada Respuesta del con el registro de el número de empacadas durante el día en transcurso.3. DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN módulo panelas módulo panelas De acuerdo con las especificaciones citadas. Q1 Cristal oscilador de cuarzo de 32Khz Q2 Cristal oscilador de cuarzo de 4Mhz. C2 condensador de 33pf. G1 base para batería CR2032 y Batería IC1 Driver RS485 SN75176 TEXAS IC2 Microcontrolador pic 16f876 MICROCHIP. C3 condensador de 0. RegistroPanelasEmpacadasUltimoMes Respuesta del con el registro de el número de empacadas durante el mes en transcurso. R4 Resistencia de 5.6k ohmios ¼ Watt R7 Fusible reseteable de 200mA TECLADO y conector La Foto 10 presenta el módulo implementado Por defecto el módulo muestra la hora actual intermitando con un menú para ver la producción de la última hora.6k ohmios ¼ Watt R6 Resistencia de 5. .6k ohmios ¼ Watt R5 Resistencia de 5. día ó mes. Circuito del Modulo de Registro y Despliegue .Figura 7. el módulo de control secuencial debe manejar los arranques de la máquina y paradas de emergencia. el módulo de control secuencial debe realizar cada una de las siguientes tareas: Debe tener un botón de arranque. El Módulo de Control Secuencial es un sistema electro-mecánico que debe coordinar las secuencias que realiza cada módulo de la máquina para lograr que una vez ingresado el producto sin empacar se de inicio al proceso de empaque y se obtenga como salida el producto terminado. La banda ó rodillos de salida se mueven a través de un motor reductor que se mueve controlado por el Control Secuencial para que el sellado sea adecuado. Control del Módulo de Bandas Transportadoras: Para la banda de entrada debe manejar 2 sensores de posición que indican en donde está ubicada la banda para realizar un sellado. ESPECIFICACIONES LITERALES DEL MÓDULO DE DESPLIEGUE Y REGISTRO Funcionalmente. Debe tener un botón de parada de emergencia. Módulo de Despliegue y Registro.1. El movimiento de la banda de entrada se realiza con un motor reductor que debe ser manejado por el módulo de control secuencial de acuerdo al estado de los sensores de posición del producto en la banda de entrada. MODULO DE CONTROL SECUENCIAL Este módulo se encarga de coordinar todas las tareas que ejecutan los demás módulos del proyecto: Módulos de transporte de entrada y salida. 8. Adicionalmente. 41 . Módulo de Empaque y Sellado.8. - Control del Módulo de Empaque y sellado: El módulo de empaque y sellado se mueve con 2 servomotores que se deben controlar desde el Control Secuencial. A través del sub-módulo Modbus debe enviar un comando de incrementar el contador de panelas empacadas. - Requerimientos no funcionales: El acabado debe ser resistente y apto para trabajo pesado. Para el sellado termo-encogible se tienen 2 generadores de aire caliente con 2 sensores de posición para el producto y soplar solamente cuando sea necesario. Foto 11 Modulo de Control secuencial. 8.2 CONTEXTO DEL MODULO DE DESPLIEGUE Y REGISTRO De acuerdo a las especificaciones del proyecto. Este comando debe enviarlo siempre que termine de coordinar el empaque de una panela.- Este módulo también tiene 2 resistencias generadoras de calor y 2 sensores de temperatura que determinan el punto ideal para realizar el sellado y corte del plástico. el módulo de control secuencial interactúa con los demás módulos. A través de la interface física de comunicaciones debe disponer de 2 hilos para alimentar al sistema de Despliegue y registro con +12VDC y una carga máxima de 100mA. 42 . Control del Módulo de Despliegue y Registro: El módulo debe tener un sub-módulo maestro Modbus con comunicaciones a 9600bps 8 N 1 para comunicarse con el Sistema de despliegue y registro. es decir cuando termina el soplado térmico. impermeable con resistencia a golpes. Sensor de Temperatura 1. Sensor de Posición 2. Alimentación: +12V y GND Comunicaciones RS485: A y B <2> <3> <4> La siguiente figura representa cada una de estas interfaces de comunicación: 43 . Resistencia de sellado y corte lateral. Sensor de Posición 1. Contexto del Módulo de Despliegue y Registro. <1> Sensor de Posición 1. Resistencia desellado y corte frontal. Generadores de aire caliente. Diagrama Funcional de la Empacadora de Panela.Panela sin Empacar Empacada Transportador de Entrada Sistema de Empaque y Sellado Panela Transportador de Salida Despliegue y Registro <1> <2> Control Secuencial <4> <3> Figura 8. Sensor de Temperatura 2. Motor de Banda de Salida MBS. Motor de Banda de Entrada MBE. Servomotores de Sellado. Sensor de Posición 2. Diagrama de Interfase de Comunicación con el Control Secuencial. 44 .B and a T r an por tador a de E ntrada S en sor d e Pos ic ion 1 S ens or de P os ic ion 2 M otor D es pliegue y R egis tro 12V y R S 485 Banda T ranpor tador a de S alida S ens or de P os ic ion 1 S ens or de Pos icion 2 M otor Control Sec uenc ial S ensor de T em peratura 1 Sens or de T em per atur a 2 S erv om otores d e S ellado Res is tenc ia1 R es is tenc ia2 G ener ador de A ir e Mó dulo de Em p aq ue y S ellado Figura 9. ReiniciarContador Comando de reinicio del registro de conteo de panelas empacadas durante la hora. SolicitarRegistroContadorMes Comando de solicitud del número de panelas empacadas durante el mes en transcurso. 45 . SolicitarRegistroContadorDia Comando de solicitud del número de panelas empacadas durante el día en transcurso. RegistroPanelasEmpacadasUltimoMes Respuesta del módulo con el registro del número de panelas empacadas durante el mes en transcurso.3. posteriormente se presenta la tabla de anterioridades para relacionar las tareas. RegistroPanelasEmpacadasUltimaHora Respuesta del módulo con el registro de el número de panelas empacadas durante la hora en transcurso. el día y el mes. < 3 > Comunicaciones Modulo de Despliegue – Control Secuencial. La figura siguiente presenta el contexto detallado del módulo de despliegue y registro con una subdivisión modular de acuerdo a las especificaciones citadas. GRAFCET Para el desarrollo del Grafcet se plantea la descripción de la empacadora. SolicitarRegistroContadorHora Comando de solicitud del número de panelas empacadas durante la hora en transcurso.El módulo de despliegue se comunica con el control secuencial que es quien coordina la funcionalidad total de la empacadora. RegistroPanelasEmpacadasUltimaJorada Respuesta del módulo con el registro de el número de panelas empacadas durante el día en transcurso. 8. IncrementarContadorPanelas Orden de incrementar el contador de panelas empacadas en una unidad. Descripcion de Tareas en la Empacadora. T5 Encender pistolas de calor para termoencogido T6 Evacuar panela terminada desde la banda de salida. T2 T3 T4 T5 T6 T7 Fin T7 Fin T1 y fin T2. Fin T1 y Fin T5 Fin T4 Fin T5 Fin T2 HASTA QUE Panela esté alineada para sellado. TAREA DESCRIPCIÓN T1 Alinear siguiente panela en la banda de entrada. TAREA COMIENZA SI T1 Fin T3 ó inicio. ENTONCES AUTORIZA T3 y T4 T3 y T7 T1 T5 T6 y T4 T2 46 . T7 Apagar resistencias de sellado Tabla 3.Tabla 2. Panela sellada y cortada. Temperatura menor que 300°C. Panela posicionada para termoencogido. Temperatura mayor que 310°C. (Evacuar panela sellada) T2 Encender resistencias de sellado T3 Sellar y cortar Panela T4 Posicionar panela en el túnel de aire. Anterioridades y Autorizaciones de la Empacadora. Panela termoencogida Panela evacuada. Inicio On T1 T2 Temp > 310°C Banda Alineada T7 Temp < 300°C T4 Panela Posicionada T5 Panela Termosellada T3 Panela Sellada T6 Panela Evacuada Figura 10. Grafcet de la Empacadora 47 . el grafcet representa las acciones que se deben realizar de manera manual por parte del operario para poner la maquina en producción normal. Guia Gemma de Empacadora 48 . Figura 11.8. A1 Parada en el estado inicial.4. En este grafcet se tiene los procesos de parada de urgencia D1 y los pasos necesarios para el rearranque de la máquina hacia producción normal. A6 Energización manual e Inicialización. Estado de reposo de la máquina lista para arrancar la producción normal. se efectúan los pasos manuales para dejar la máquina lista con las condiciones Iniciales para el arranque a producción automática ó para secuencias manuales. Para ello el grafces gemma sigue la siguiente secuencia a partir de la parada de Urgencia PU: PU Parada de Urgencia D1 estado detenido por parada de Urgencia A5 Adecuación del sistema después de la parade Urgencia consistente en la remoción de paquetes. En esta caso. GUIA GEMMA La guía Gemma para esta maquina esta definida en el siguiente diagrama. 9. informática. RESULTADOS Como resultado general del proyecto se tiene un proceso automatizado en el cual se aplicaron las teorías de control secuencial. Foto 12 Empacadora Automatica de Panela El prototipo de la máquina empacadora que recibe las panelas en una banda transportadora de alimentación y las empaca de forma individual con una envoltura plástica ejecutando un sellado térmico. Las panelas selladas se posicionan en una banda transportadora de salida y se genera un registro contador de panelas empacadas para hacer el seguimiento de la cantidad producida. Foto 13 Panela en Empaque Individual 49 . redes industriales y gestión de producción. 2m .0m Capacidad de Empaque: .Largo 1.25kg. son peso de 0.1m X 0. la resistencia mecánica. Como especificaciones para este bloque están las dimensiones físicas e interfaces de los bloques anteriores. El ensamble general entregó como resultado el prototipo de la empacadora con toda la funcionalidad definida para la ejecución de pruebas.08m X 0. agregando limpieza y uniformidad en el empaque del producto mejorando la presentación e higiene ante el cliente. El chasis de la empacadora está desarrollado en esta fase donde se tuvo en cuenta el peso de los módulos.En este prototipo se empacan panelas de 0. al ambiente y a las temperaturas de la misma máquina. ajustes y validación de las especificaciones. 50 . Para el ensamble general también se tuvo en cuenta el sistema de parada de emergencia y seguridad del funcionamiento de la empacadora.03m.Ancho 0.6m . Foto 14 Empacadora Automatica de Panela en Empaque Individual La empacadora tiene las siguientes especificaciones técnicas: Dimensiones de la empacadora: .Alto 1.El proyecto entrega a la industria productora de panela una empacadora automática de panela individual en envoltura plástica. 600 Watt. . Consumo: .RS-232 / RS-485.Batería de 3V CR2032. Comunicaciones: . 51 . Alimentación de Energía: .110Vac / 60 Hz.- 240 panelas por hora. Max. .9600 bps 8N 1. los prototipos intermedios permiten conocer las variables que intervienen para automatizar el proceso. - - - - 52 . CONCLUSIONES Al ver el producto terminado se logra el objetivo de mejorar la presentación. higiene. Es necesario tener en cuenta que en casos específicos y críticos esto no es aconsejable. El desarrollo de maquinaria acorde con necesidades específicas de la industria debe implementarse para presentar productos de mayor competitividad y acordes con esas necesidades. En el desarrollo de maquinas automáticas. La especialización de automatización de Procesos Industriales de la Universidad de los Andes brinda excelentes herramientas y un buen enfoque para solucionar problemas de la industria.10. protección a la humedad y conservación del producto. En muchos casos de automatización la alternativa de utilizar tecnología electrónica propietaria disminuye costos en comparación con la utilización de tecnologías de control comerciales. “Control Secuencial. Fernando.usm. Especialización en Automatización de Procesos Industriales. Informe. Termoformado: Procedimiento. BIBLIOGRAFIA CASTILLO. ICONTEC. Notas de Clase”. http: www. 53 . SOTO.edu. JIMENEZ. John. Universidad de los Andes.com. Agencia Universitaria de Periodismo Científico. La Panela Cambia de Look. Universidad del Sur de Mississippi Termoplásticos. Fermín Capella http://www. http://www... Julio 2004. Termoencogible..gws.com.plastunivers. Octubre 2003. Universidad de los Andes. 36 . http: www. Plásticos Universales No. Empakando Productos y servicios.Enero 1996. Diciembre 2002. VELEZ.com. Norma Técnica Colombiana NTC 1311. Jenny. “Metodología para el Desarrollo de Diseños de Ingeniería”. Iván.11.tw. GWS S03-T..psrc. maquinaria y materiales. Especificaciones de Servomotores Ref.empakando.