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Ingeniería Mecatrónica Protocolo del trabajo de investigación para la asignatura de Trabajo Terminal I “Puesta a punto de una etiquetadora de botellas y ordenadora de tapas para una línea de envasado farmacéutica”

Instituto Politécnico Nacional Unidad Profesional Interdisciplinaria en Ingeniería y Tecnologías Avanzadas Av. Instituto Politécnico Nacional No. 2580 Colonia Barrio la Laguna Ticomán Delegación Gustavo A. Madero 07340 México, D. F. MÉXICO http://www.upiita.ipn.mx/

Titulo del proyecto: “Puesta a punto de etiquetadora de botellas y ordenadora de tapas para una línea de envasado farmacéutica” Fecha de presentación: 14 / 08 / 09 Número de revisión: “Primera” Patrocinado: Sí Nombre del patrocinador: Sr. Tipo del trabajo: “Puesta a punto de un dispositivo mecatrónico.” Confidencialidad: Público Número del protocolo:

Autores Asesores

Espinosa Vega Carlos Emmanuel Reséndiz Aquino Alejandro Jesús M. en C. Víctor Darío Cuervo Pinto Docente/Mecatrónica UPIITA, IPN

M. en C. Juan Roberto Rodríguez Bello Docente/Mecatrónica UPIITA,IPN

Resumen: Se pretende la puesta a punto de una máquina etiquetadora automática envolvente de un cabezal y una ordenadora de tapas para integrarlas a una línea de envasado automática con fines farmacéuticos. Palabras Clave: Puesta a punto, Ordenadora, Etiquetadora, Integración.

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INDICE

1.-Título del proyecto------------------------------------------------------------------------3 2.-Objetivo general---------------------------------------------------------------------------3 2.1-Objetivos específicos-----------------------------------------------------------------3 3.-Introducción--------------------------------------------------------------------------------3 4.-Justificación--------------------------------------------------------------------------------5 5.-Descripción del trabajo-------------------------------------------------------------------5 5.1-Estado del arte-------------------------------------------------------------------------5 5.1.1-Ordenadora de tapas de rosca--------------------------------------------------5 5.1.2-Etiquetadora----------------------------------------------------------------------9 5.2-Planteamiento del problema--------------------------------------------------------12 5.3-Ordenadora de tapas-----------------------------------------------------------------14 5.3.1-Implementación de un sistema de ahorro de aire--------------------------15 5.3.2-Aseguramiento de aire seco--------------------------------------------------16 5.3.3-Implementación de un sistema de transporte de tapas--------------------19 5.3.4-Rediseño e implementación del control de la ordenadora de tapas-----20 5.3.5-Implementación de una cubierta sanitaria----------------------------------22 5.4-Etiquetadora de botellas--------------------------------------------------------------25 5.4.1-Adecuación del cabezal etiquetador-----------------------------------------25 5.4.2-Diseño y construcción de un sistema de transporte de botellas----------28 5.4.3-Diseño y construcción del control de la etiquetadora de botellas--------30 6.-Cronograma de actividades--------------------------------------------------------------33 7.-Presupuesto---------------------------------------------------------------------------------34 8.-Referencias---------------------------------------------------------------------------------36 9.-Participantes y Firmas--------------------------------------------------------------------37

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1.- TÍTULO DEL PROYECTO “Puesta a punto de una etiquetadora de botellas y ordenadora de tapas para una línea de envasado farmacéutica”

2.-OBJETIVO GENERAL Poner en marcha una etiquetadora para cuatro diferentes tamaños de botellas y una ordenadora de tapas para una línea de envasado automática farmacéutica que cumplan con las normas oficiales mexicanas. 2.1-OBJETIVOS ESPECÍFICOS          

Proponer e implementar un sistema de ahorro de aire para la ordenadora de tapas. Asegurar que el aire proveniente del compresor hacia la ordenadora de tapas sea seco. Implementar un sistema que permita transportar las tapas orientadas hacia el sistema de enroscado de envases. Rediseñar e implementar el control para la ordenadora de tapas. Implementar una cubierta sanitaria a la ordenadora de tapas. Asegurar que el etiquetado sea para cuatro diferentes tamaños de botellas. Adecuar el cabezal etiquetador para su correcto funcionamiento. Diseñar y construir un sistema de transporte de botellas de la enroscadora a la etiquetadora. Diseñar y construir el sistema de control para la etiquetadora. Elaboración de manual de usuario y mantenimiento de la etiquetadora.

3.- INTRODUCCIÓN A continuación se presenta el siguiente proyecto que tiene como intención dar continuidad a ciertos trabajos terminales sobre una etiquetadora de botellas y una ordenadora de tapas. Esto, para poderlas incorporar a una línea de envasado automática dirigida a la industria farmacéutica. Para el proceso de diseño que abarcará la materia de Trabajo Terminal 1 se tomará la siguiente metodología (véase Figura 1). El objetivo es tener una mejor planeación de las actividades que intervienen en este proyecto [1]. Detallado

Necesidad Factibilidad

Especificaciones

Diseño Conceptual

Análisis y modelado

Optimización

Figura1- Proceso de diseño 3

A lo largo de este documento se definirán las necesidades, la factibilidad, las especificaciones así como el diseño conceptual del mismo. Una línea de envasado automática permite terminar autónoma y eficazmente todos los procesos de envasado. Las aplicaciones de la línea de envasado automática son variadas ya que es aplicable para las industrias farmacéuticas, alimentos, productos químicos, en el hogar, pesticidas y químicos finos, etc. [2] Como se cita anteriormente, la línea de envasado está orientada a la industria farmacéutica por lo que es necesario apegarse a las normas sanitarias oficiales mexicanas, entre las cuales se destacan:  Norma Oficial Mexicana NOM-012-ZOO-1993. Especificaciones para la regulación de productos químicos, farmacéuticos, biológicos y alimenticios para uso en animales o consumo por éstos.  Norma Oficial Mexicana NOM-022-ZOO-1995. Características y especificaciones zoosanitarias para las instalaciones, equipo y operación de establecimientos que comercializan productos químicos, farmacéuticos, biológicos y alimenticios para uso en animales o consumo por éstos.  Norma Oficial Mexicana NOM-064-ZOO-2000. Lineamientos para la clasificación y prescripción de productos farmacéuticos veterinarios por el nivel de riesgo de sus ingredientes activos.

El trabajo propuesto está encaminado a solucionar la problemática de una farmacia veterinaria que actualmente fabrica ciertos productos de manera artesanal. El presente documento abarcará hasta el diseño conceptual del proyecto, en donde se plantearán algunas alternativas de solución para cumplir con las exigencias del patrocinador. Entre éstas se tienen: asegurar el correcto funcionamiento de una ordenadora de tapas en donde existe la necesidad de construir un sistema de ahorro de aire. De acuerdo a las exigencias sanitarias, el aire que permite limpiar las tapas debe de ser seco por lo que se debe asegurar que así sea. Además se debe rediseñar la salida de las tapas de la ordenadora, y complementar e implementar el control para la misma. Para el caso de la etiquetadora de botellas es necesario que cumpla su función para cuatro diferentes tamaños de botellas. Para ello es necesario adecuar el cabezal etiquetador para su correcto funcionamiento, junto con los sensores de que consta. Posteriormente se debe construir un sistema de transporte de botellas que permita el acoplamiento entre la enroscadora y la etiquetadora. Para llevar a cabo esta tarea se rediseñará e implementará el control que permita el correcto funcionamiento de dicha máquina.

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4.- JUSTIFICACIÓN Se requiere llevar a cabo el proyecto para dar continuidad a trabajos terminales anteriores de una etiquetadora y una ordenadora de tapas. Éstas deberán acoplarse a una línea de envasado automática. Dichas máquinas se construyeron de forma separada y no funcionan al 100% por lo que es necesario implementar modificaciones mecánicas, electrónicas y de control que permitan cumplir con las exigencias del patrocinador y con las normas sanitarias oficiales propuestas por la SAGARPA (éstas maquinas serán de uso farmacéutico veterinario). Se desea lograr que dichos sistemas sean competitivos en funcionalidad y costo ante máquinas similares existentes en el mercado. Otra de las ventajas de este proyecto se encuentra en la integración de dichas máquinas a la línea de envasado, por lo cual será necesaria la interacción de ellas con otras máquinas para así incrementar su funcionalidad.

5.-DESCRIPCIÓN DEL TRABAJO 5.1-Estado del arte. Actualmente las máquinas ordenadora de tapas y etiquetadora de botellas no se encuentran funcionando productivamente. Dichas máquinas fueron trabajos terminales anteriores y se encuentran dentro de las instalaciones de la UPIITA. Debido a que presentan deficiencias mecánicas, electrónicas y de control no se ha podido realizar su integración a una línea de envasado automática. A continuación de presenta el estado actual de las máquinas y la descripción de las mismas: 5.1.1-Ordenadora de tapas de rosca [3]. El dispositivo es capaz de tomar las tapas de un contenedor, para posteriormente orientarlas de forma adecuada y, finalmente entregarlas. Las tapas a orientar, son de polipropileno de color blanco, de seguridad inviolable, pues por su diseño, no permiten que el envase en el que se coloquen sea abierto si no se ha desprendido el dispositivo de seguridad. El tamaño comercial de las tapas es de 24 mm de diámetro interior. El dispositivo asegura que las tapas siempre sean entregadas con la orientación correcta, y en caso contrario, asegura que el proceso no continúe, para evitar daños a la enroscadora. A continuación se presentan las partes de la ordenadora con sus respectivas funciones y características (véanse figuras 2 y 3).

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1

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3

Figura 2-Orientadora de tapas de rosca (vista lateral)

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Figura 3-Ordenadora de tapas de rosca (Sistema de entrega)

Banda con empujadores: Tipo Alimentex, 100% poliéster, con recubrimiento de poliuretano blanco y liso. Aprobada por la FDA. Ancho de la banda: 15 cm (6”). Distancia de poleas entre centros: 63 cm. Inclinación: 15°. Tipo de empalme: 1

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vulcanizado. Tipo de tensor: tornillo. Transmisión: poleas. Altura de los empujadores: 0.75 cm. Distancia entre empujadores: 7cm. Funcionalidad: Los empujadores mueven las tapas, haciendo que éstas se recarguen en la banda, ya sea orientadas boca arriba o boca abajo (figura 4). El movimiento de la banda permite que las tapas que se encuentran boca abajo, caigan al contenedor por acción de su peso; mientras las tapas que se encuentren boca arriba, logran mantenerse en la banda, para posteriormente ser entregadas.

Figura 4- Banda con empujadores 2

Contenedor: Acero inoxidable AISI 304. Inclinación: 30° en su base. Volumen 86,708 . Capacidad de tapas máxima: 4,230 tapas. Funcionalidad: Es el encargado de almacenar las tapas a granel (véase figura 5).

Figura 5- Contenedor

Estructura: Estructura en principal perfil tubular cuadrado (PTR) con 1 ½” de lado. Espesor: 1.19 mm. Patas extensibles (véase figura 6). Soporte de contenedor: ángulo de acero de 1 ½ * 1 ½” *1/8” (véase figura 7). Carga a soportar: 43.3 kg (véase figura 8). Funcionalidad: Elemento que brinda soporte al resto de los componentes del dispositivo. 3

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Figura 6-Soporte de los elementos de máquina. Figura 7-Soporte para contenedor

Figura 8-Estructura completa 4

Salida de tapas: Nylamid tipo XL.

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Tobogán de entrega: Acero inoxidable AISI 304 y polímero Nylamid M. Funcionalidad: Permite que las tapas orientadas sean trasladadas a otro dispositivo.

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Motor CD: Motor de 12 V a 1.9A (véase figura 9). Funcionalidad: Es el encargado de convertir la potencia a la banda con empujadores. Su funcionamiento depende del nivel de tapas en el contenedor y del nivel contenido en el almacén de entrega.

Figura 9-Motor CD

Sensores Los sensores presentes en la ordenadora de tapas son los siguientes. Nivel de tapas en el contenedor. SHARP 6P2Y0A21YK Detecta la posición de la tapa entregada. QRD1114 Detectan el paso de tapas. Sensores de barrera de luz Se presentó la subsección anterior con el objetivo de plantear en forma general el funcionamiento de la ordenadora de tapas, así como las partes de la misma. Además de

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señalar el estado actual de dicha máquina y poder reconocer fácilmente los cambios que se realizarán. En la siguiente subsección se presentará el funcionamiento de la etiquetadora de botellas, así como sus partes respectivamente. 5.1.2-Etiquetadora [4]. La etiquetadora envolvente permite el etiquetado de cierto tipo de botellas. Las botellas llegan al cabezal etiquetador a través de una banda transportadora, donde por medio de un mecanismo opresor, las botellas son aprisionadas, para que en conjunto con la banda de empuje, proporcionen el giro necesario para que la etiqueta se adhiera. Un motor de corriente alterna es el que permite que se varíe la velocidad de la banda para asegurar el etiquetado. A continuación en la figura 10 se presentan las partes de la etiquetadora, posteriormente se describirán sus respectivas funciones y características.

d a

c b

Figura 10.-Etiquetadora de botellas (Vista superior) aa)

Cabezal etiquetador: Es el encargado de despegar la etiqueta, en presentación de rollo, para ser pegada en el envase, de manera limpia y ordenada (véase figura 11).

Consta de las siguientes partes: 1) Rodillo tensor: Tiene la función de mantener la cinta de etiquetado tensa, para evitar que se afloje y se deslice verticalmente sobre los rodillos. 2) Bobina de tracción: Es la parte que genera la tracción en la cinta de etiquetas, por medio de la fijación de un extremo de la cinta de etiquetas en el rodillo. 3) Base móvil en forma de x: Es la base que soporta todo el ensamble del cabezal. 9

4) Bobina de etiquetas: Es el dispositivo sobre el cual se colocará el rollo de etiquetas que va a alimentar a la máquina. 5) Tensor móvil: Con ayuda de un resorte tiene la función de tensar y destensar el papel. 6) Rodillos guía: Dotados con movimiento libre sobre su eje para evitar que la cara de la etiqueta se desgaste. 7) Motor: Es la fuente de movimiento del cabezal. 8) Cuña: La cuña es el elemento que al obligar a la tira de etiqueta a hacer un quiebre agudo, despega la etiqueta.

Figura 11-Cabezal etiquetador

b) b

Mecanismo opresor: Este dispositivo tiene como función aprisionar el frasco para que, en conjunto con la banda de empuje, proporcionen el giro necesario para que la etiqueta se adhiera (véase figura 12). Cuenta con las siguientes partes: 1) Ejes de respaldo: Fijan el respaldo y se deslizan a través de sus guías. 2) Guías para ejes: Sirven para que los ejes del respaldo puedan correr libremente a través de los orificios y para fijar el respaldo en un extremo de la banda transportadora. 3) Opresores: Su función es aprisionar los ejes del respaldo. 4) Canaleta en C: Brinda forma al cuerpo del respaldo.

Figura 12-Mecanismo opresor 10

c) c Banda de empuje: Es la encargada de proporcionar el giro necesario para que los envases con ayuda del respaldo, puedan girar y adherir a su superficie las etiquetas. El material de la banda es nitrilo (véase figura 13). Cuenta con las siguientes partes: 1) Banda de potencia P50/16 P1: Transmite el par torsor a los frascos. 2) Polea motriz: Transmite el par torsor necesario a la banda para que ésta se mueva. 3) Caja de rodamientos: Almacena los rodamientos para que la polea libre pueda girar y así mismo alinea los ejes de la polea. 4) Perfil en C de aluminio: Da cuerpo a la banda de empuje y brinda soporte a los demás componentes. 5) Caja tensora: Tiene la función de ajustar la tensión de la banda. 6) Polea libre: Cuenta con dos rodamientos para que ésta gire libremente y permita el movimiento de la banda. 7) Cama de Nylamid: Brinda soporte a la banda para que ésta no sufra pandeo. 8) Ángulo de soporte: Une la banda de empuje y la transportadora. 9) Polea de transmisión: Transmite el movimiento del motor a la banda transportadora guardando una relación de 2 a 1.

Figura 13-Banda de empuje

d) d Banda transportadora: Transporta los envases a la banda de empuje para ser etiquetados (véase figura 14). Cuenta con las siguientes partes: 1) Polea libre. 2) Banda PVC blanca FDA F10. 3) Polea de transmisión: Transmite el movimiento proveniente de la banda de empuje a la banda transportadora siendo su velocidad la mitad de la primera. 4) Polea libre. 5) Caja para rodamientos. 6) Perfil en C de aluminio. 7) Caja tensora.

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Figura 14-Banda transportadora

Sensores Los sensores con que cuenta la máquina son los siguientes: IS471F(receptor)-Led infrarrojos (emisor) Detectar espacio entre una etiqueta y otra. IS471F(receptor)-Led infrarrojos (emisor) Detecta la presencia de un frasco. El objetivo de la sección anterior es plantear en forma general el funcionamiento de la etiquetadora de botellas, así como las partes de la misma. Lo que permite señalar el estado actual de dicha máquina y poder reconocer fácilmente los cambios que se realizarán. A continuación se presentará el planteamiento del problema, que contiene en forma general el desarrollo de los objetivos específicos del trabajo terminal y sus respectivas alternativas de solución. 5.2-Planteamiento del problema. Se requiere la puesta a punto de una etiquetadora de botellas y una ordenadora de tapas que fueron desarrollados como trabajos terminales en la UPIITA anteriormente. Las máquinas deben ser acopladas a una línea de envasado automática. A continuación se presenta la figura 15, que explica las partes de la línea de envasado automática y en qué áreas repercute este proyecto.

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Figura 15.-Diagrama de la línea de envasado automática que se desea conseguir.

En la figura 15 se muestra las secciones de que constará la línea de envasado automática, cada una de ellas deberá funcionar por separado. Hay que recalcar que este proyecto solo interactúa con las secciones de “orientadora de tapas” y “etiquetadora de botellas” que están resaltadas con una línea punteada gruesa. También se agregan nuevos sistemas como el de ahorro de aire para la ordenadora, el sistema de transportación ordenadora-enroscadora, el sistema de transportación enroscadoraetiquetadora y se pone a punto el etiquetado para cuatro diferentes tamaños de botellas. Cada uno de estos sistemas tendrá su respectiva parte electrónica y control permitiendo que el funcionamiento de las máquinas sea el adecuado. Especificaciones del proyecto proporcionadas por el cliente. Con la finalidad de limitar el tamaño del proyecto y cumplir con los aspectos de diseño y funcionalidad requeridos, el cliente entrega las siguientes especificaciones: 

Maquinaria deberá ser compacta de fácil transportación (que pueda ser desplazada por una sola persona) y con agarraderas si es posible.



Peso de maquinaria por separado menor de 50 Kg.



Alimentación monofásica 127V - 60 Hz.

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

La tasa de producción es de 2000 botellas cada 8 horas.



Deberá realizar el etiquetado de 4 diferentes tamaños de botellas (30, 60, 120, 140 mililitros).



Fácil limpieza y desarmable.



Partes de desgaste fácilmente reemplazables.



Los materiales deberán ser seleccionados de acuerdo a las normas correspondientes y por su conveniencia económica.



La máquina debe ser competitiva en funcionalidad y costo ante máquinas similares existentes en el mercado.



Capacidad del tanque 6 a 10 litros.

5.3.-Ordenadora de Tapas. La ordenadora de tapas presenta deficiencias mecánicas, de control y funcionales que no permiten ser entregada al patrocinador, además de que es necesaria su integración a una línea farmacéutica automática. Ya que se trata de una máquina y no de un prototipo será necesario que funcione al 100%. Para ello es necesaria la evaluación de las deficiencias que presenta dicha máquina. Debe realizarse el rediseño de la electrónica y control, y asegurar que todos los circuitos ya armados al día de hoy estén en placa fenólica. Por ello se requiere de la construcción de un sistema de ahorro de aire, así como la obtención de aire seco proveniente de la compresora. En la figura 16 se muestran las etapas del transporte de aire de la compresora a las boquillas.

Figura16 –Sistema de transporte de aire del compresor a las boquillas.

También será necesario rediseñar el sistema de entrega de tapas que va de la ordenadora a la enroscadora. Se realizarán los cambios pertinentes en la circuitería y control para poderlos acoplar conforme a los ajustes mecánicos, así como el control que permita que la ordenadora interactúe con la enroscadora. De esta manera se llevará a cabo el objetivo general de puesta a punto de la máquina así como su integración a la línea de envasado automática. En la siguiente subsección se plantearán los objetivos específicos de la puesta a punto de la ordenadora de tapas, así como las posibles alternativas de solución para dichos objetivos. 14

5.3.1- Implementación de un sistema de ahorro de aire La ordenadora de tapas cuenta con un sistema de acción por medio de flujo de aire a presión, de manera que al llegar las tapas a donde se encuentra el flujo de aire, la presión de éste las obligará a rodar y a caer al sistema que entrega las tapas a la enroscadora (véase figura 17). Tapa orientada Boquilla de aire comprimido Sistema de transporte de tapas

Enroscadora

Banda Figura 17.-Sistema de transporte de tapas a la salida de entrega

El sistema de acción de flujo de aire no se detiene en ningún momento, aun cuando no haya tapas en la banda. Es por eso que se necesita regular la cantidad de aire que emite este sistema, para que se active solamente cuando las tapas lleguen a donde se encuentra la boquilla y puedan ser llevadas al sistema de entrega.

Alternativa de Solución 1.- Construcción de un circuito monoestable. Se podría utilizar un circuito monoestable. Este circuito que al recibir una excitación exterior, cambia de estado y se mantiene en él durante un periodo que viene determinado por una constante de tiempo. Transcurrido dicho periodo de tiempo, la salida del monoestable vuelve a su estado original. De esta manera se asegura que siempre que pase una tapa ésta será soplada. También se necesitará una electroválvula que permita controlar el flujo del aire a través de un conducto y una etapa de potencia para manejar la electroválvula (véase figura 18).

Temporizador

Etapa de potencia

Electroválvula

Boquilla

Figura 18-Diagrama construcción circuito monoestable.

Alternativa de solución 2.- Mediante un sensor de presencia. Se necesita un fotodiodo emisor y un fototransistor receptor que serán implantados a cierta distancia para detectar las tapas. Se procede a amplificar la corriente que entrega el fototransistor. Esto se realiza con un transistor PNP. Posteriormente se conecta a la

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electroválvula para controlar el flujo de aire y así permitir el ahorro de aire (véase figura 19). Sensor de barrera

Etapa de potencia

Electroválvula

Boquilla

Figura 19.- Diagrama de sistema de ahorro utilizando sensor de barrera

Alternativa de solución 3.-Mediante un sensor de presencia. Ahora se plantea el uso de un sensor reflexivo. Se trata de un dispositivo óptico infrarrojo. Éste consiste principalmente en dos elementos: el fotodiodo y el fototransistor. Usa el principio de reflexión, donde el haz de luz es emitido por el fotodiodo y al chocar con un objeto a determinada distancia, el haz rebota hacia el fototransistor [5]. Una vez construido el sensor se construirá una etapa de potencia para poder controlar la electroválvula (véase figura 20). Sensor reflexivo

Etapa de potencia

Electroválvula

Boquilla

Figura 20.- Diagrama de sistema de ahorro de aire utilizando un sensor reflexivo

Alternativa 4.-Utilización de un regulador de presiones. Mediante una perilla que regule la cantidad del fluido que pase a través de la válvula cambiando su sección transversal. Se controlaría la cantidad del aire por medio de un regulador de presiones, de tal forma que la fuerza ejercida sobre las tapas solo sea la adecuada, y no excesiva, para evitar el desperdicio de aire seco. Para conocer la presión que se tendrá a la salida se pretende utilizar un manómetro para que siempre ésta sea constante (véase figura 21) Manómetro

Perilla reguladora

Boquilla

Figura 21.- Diagrama de sistema de ahorro de aire utilizando una perilla reguladora

En la siguiente subsección se presentarán las posibles alternativas de solución que permitirán la obtención de aire seco. 5.3.2-Aseguramiento de aire seco El secado del aire desempeña un papel importante para garantizar la seguridad de los procesos, ya que la humedad en las redes de aire comprimido provoca corrosión, facilita la aparición de microorganismos y lleva a la formación de condensados en los puntos de toma de aire [6]. Entre los contaminantes de mayor importancia que se encuentran en los sistemas de aire comprimido de precisión están el agua, el aceite y los sólidos. El vapor de agua se encuentra presente en todo aire comprimido; se vuelve muy concentrado debido al proceso de compresión.

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Los sistemas de secado de aire pueden ser usados para eliminar el agua del aire comprimido de manera eficiente; sin embargo, no pueden eliminar el segundo contaminante líquido más importante: el aceite. La mayor parte de aceite proviene del arrastre resultado de la lubricación del compresor, pero incluso el aire producido por los compresores libres de aceite está contaminado con hidrocarburos que llegaron al sistema a través de la entrada de aire [6]. Es importante decir que aún cuando los dispositivos neumáticos se ven beneficiados por el aire lubricado con aceite, la aplicación especial sanitaria requiere aire totalmente limpio. Es por eso que será necesario contar con un sistema de filtrado que permita la obtención de aire seco que cumpla con las normas oficiales mexicanas sanitarias. Hay que considerar que el dispositivo que permita la obtención del aire seco deberá acoplarse al sistema de ahorro de aire. A continuación se plantean las posibles alternativas de solución. Alternativa de solución 1- Utilización de un filtro coalescente Los filtros coalescentes proporcionan una sencilla y eficaz manera de reducir el contenido de agua hasta niveles aceptables de 15 ppm (0.0015%). El cartucho es de larga vida con una duración de 1 año y puede ser fácilmente reemplazable [7]. La eliminación de agua se lleva a cabo pasando el fluido a través de una espesa capa de fibras inorgánicas, en un proceso de dos etapas: 1) Formación de gotas. Bajo las condiciones de flujo laminar el agua viaja a través de las fibras, llevándose consigo el agua en forma de pequeñas gotas hasta que estas quedan interceptadas por una fibra. Cuando una gota se aproxima a una fibra, desplazamiento e inercia por viscosidad reducen el grosor de la película de aceite entre la gota y la fibra. Eventualmente esta película se reduce a tal punto que la atracción molecular entre la gota de agua y la fibra es mayor que la atracción molecular entre el aceite y la fibra. En este punto el agua desplaza el aceite y la gota rompe, lo que permite su adherencia a la fibra. Inicialmente la gota de agua permanece estacionaria mientras que siguen adhiriéndose otras gotas a la fibra. 2) Decantación de las gotas- Ya que se adhieren las gotas de agua a la fibra, estas son propulsadas a lo largo de las fibras. Las gotas se juntan y fusionan entre si de manera que la gravedad las obliga a separarse de la pared del cartucho y decantarse hacia abajo, al cárter del filtro. [Véase figura 22].

Figura 22-Filtros coalescentes 17

Alternativa de solución 2.-Postenfriador de aire comprimido. Los secadores de aire comprimido por enfriamiento se basan en el principio de una reducción de la temperatura del punto de rocío [8]. El postenfriador elimina la humedad que en forma de condensados se presenta a la salida de los equipos de compresión de aire, obteniendo de esta manera un aire más limpio que permite a los equipos de proceso operar sin estancamientos ni contaminación que los dañarían temporalmente [9]. El postenfriador se muestra en la Figura 23.

Figura 23- Postenfriador

La manera en que trabaja el postenfriador es la siguiente: El aire, al salir del compresor sale a temperaturas elevadas, por lo que la humedad absorbida con el aire atmosférico se encuentra en forma de vapor sobrecalentado, así el postenfriador bajará la temperatura para provocar la condensación en el separador de humedad dando la calidad de temperatura de punto de rocío. El condensado de aceite y agua se evacua a través de un separador. Alternativa de Solución 3-Secadores de membrana Los secadores de membrana utilizan el proceso de penetración selectiva de los componentes de una mezcla de gas (aire). El secador es un cilindro que almacena miles de fibras huecas y diminutas construidas por membranas poliméricas de polisulfono semipermeable [10]. Estas fibras tienen una penetración selectiva para la remoción de vapor de agua (humedad) y aceite. Esta proporción de penetración selectiva permite que el vapor de agua o aceite permee la pared de la membrana mientras evita el paso del nitrógeno y oxígeno a través de la pared. El agua permeada y una cantidad suficiente de aire para retener el agua como vapor, sale a la atmósfera fuera del cilindro. Los secadores de membrana cuentan con el concepto de “influjo” que garantiza un secado mientras elimina efectivamente la humedad. Mejora la estabilidad de la presión y reduce el diferencial de presión. Otra de las ventajas de los secadores de membrana es que son ideales para secar pequeños volúmenes de aire comprimido en puntos específicos [11]. (Véase en Figura 24)

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Figura 24.- Secadores de membrana

En la siguiente subsección se presentará las alternativas de solución para el sistema de transporte de tapas. 5.3.3- Implementación de sistema que permita transportar las tapas orientadas hacia el sistema de enroscado de envases Será necesario rediseñar el sistema de entrega de tapas para adaptarlo a la enroscadora de envases. Se requiere que los sensores y actuadores que repercuten en este sistema se adapten satisfactoriamente a los cambios mecánicos. Deben de adaptarse en este sistema tres sensores, ya existentes, que permiten detectar el paso de tapas y la cantidad de tapas, esto con la finalidad de evitar una saturación cuando las tapas llegan a la enroscadora. También deberá colocarse en el sistema el sensor, ya existente, que detecta la orientación de las tapas, deteniendo el proceso en caso de que alguna tapa mal orientada llegue al sistema de entrega. Una vez que el aire comprimido haya sido filtrado y se logre la obtención de aire seco, se hará pasar a través de tres boquillas que actualmente se encuentran debajo del tobogán de entrega. Cuando las tapas pasen por la sección, el aire arrojado por las boquillas entrará en ellas. Esto con el objetivo de eliminar polvo o pelusa que se hubiera depositado en el interior de la tapa durante su orientación. A continuación se presentarán las alternativas de solución que permitirán la construcción de un sistema de transporte de tapas adecuado que permita que las tapas lleguen a la enroscadora de envases. Hay que recalcar que dentro de las posibles alternativas de solución podrán surgir otras ya que será necesario realizar un análisis detallado que nos permita optar por la mejor solución. Alternativa de solución 1.- Entrega de tapas por banda transportadora. Esta opción contempla el uso de una banda transportadora sobre una plancha, ya que este tipo de banda presenta buena estabilidad, debe evitar el movimiento brusco de las tapas y no conllevar a una desorientación de las mismas. También se prevé el uso de rieles guía que sirven de guía para las tapas (véase figura 25).

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Figura 25.- Banda transportadora de tapas.

Alternativa de solución 2.- Entregas de tapas impulsadas por dos motores eléctricos sobre un riel guía Este medio de transporte de tapas resulta efectivo cuando no se requiere implementar una banda transportadora, tal como se muestra en la figura 26. El sistema consiste de los siguientes elementos: -Riel guía. -motores de CD. -Superficie de contacto. El funcionamiento de este medio de transporte de tapas será el siguiente:

Los motores empujan a cada una de las tapas conforme van llegando, y éstas son deslizadas sobre la superficie. Con el fin de evitar el atasco o mal posicionamiento de las tapas se emplean rieles que sirven de guía para las mismas. Este mecanismo de transporte permite la unión correcta entre la ordenadora de tapas y el sistema de enroscado (véase Figura 26).

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Figura 26-Impulso por motores sobre un riel.

Alternativa de solución 3.-Transporte por medio de resbaladilla Las tapas llegan al punto de entrega por medio de una resbaladilla con un factor de fricción muy bajo, lo que permite a las tapas deslizarse. Dicha resbaladilla cuenta con un ángulo de inclinación, para que el peso de las tapas sea el que ocasione el movimiento (véase figura 27).

Figura 27-Resbaladilla para traslado de tapas.

En la siguiente subsección se presenta el rediseño e implementación del control para la ordenadora de tapas.

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5.3.4-Rediseño e implementación del control para la ordenadora de tapas. Para realizar el rediseño y la implementación del control es necesario conocer el estado de las variables de proceso mediante los sensores que repercuten en el sistema. Así como los diferente actuadores que se utilizarán para el correcto funcionamiento de la máquina (véase figura 28)

Figura 28-Unidad de control a) Sensores Ya que será integrada la ordenadora de tapas a una línea farmacéutica y se rediseñará el sistema de transporte de tapas. Será necesario seleccionar los sensores que permitan la interacción entre la ordenadora y la enroscadora. Existen algunos sensores dentro de la ordenadora, pero con los ajustes mecánicos será necesario volver a evaluar la funcionalidad de éstos. SHARP 6P2Y0A21YK QRD1114 Sensores de barrera de luz

Nivel de tapas en el contenedor. Detecta la posición de la tapa entregada. Detectan el paso de tapas.

Para poder decidir su permanencia o el cambio por otro tipo de sensores. Además de considerar aquellos que intervendrán en el sistema de ahorro de aire seco. b) Actuadores El motor presente en la ordenadora permite transmitir la potencia a la banda orientadora. Este motor consume, durante su funcionamiento con carga, una corriente de 1.9 A, con un voltaje nominal de 12 V de corriente directa. Las electroválvulas serán utilizadas para el sistema de ahorro de aire. Éstas permitirán controlar el flujo de aire y las boquillas dirigen el aire para empujar las tapas a la salida de la ordenadora. También permitirán controlar el flujo de aire para que las boquillas dirijan el aire con el fin de eliminar impurezas (polvo y pelusas).

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c) Unidad de Control En la ordenadora de tapas se llevo a cabo el control del dispositivo utilizando el microcontrolador de la firma Microchip, el modelo PIC18F4550. Pero será necesario reconsiderar el número de entradas y salidas necesarias para la operación del dispositivo. Debido a los ajustes que se realizaran en los sensores que actualmente se tienen y de los nuevos sensores y actuadores que estarán presentes. De esta manera la unidad de control puede estar basada en un microcontrolador (PIC (Programmable Interrupt Controller) o AVR (Automatic Voltage Regulator)). La unidad de control se encargará de definir el comportamiento del dispositivo de acuerdo a las señales de entrada, enviadas por los sensores y las señales de salida para los actuadores. d) Interfaz Hombre-Máquina Se pondrá en marcha la interfaz Hombre-Máquina. La interfaz funciona y se procurará que siga funcionando correctamente. La interfaz cuenta con las siguientes partes: Lámparas indicadoras: proporcionan información al usuario del estado del dispositivo.  Se tienen tres lámparas cada una de diferente color.  Lámpara indicadora verde: se enciende siempre que el nivel de tapas en el contenedor sea suficiente.  Lámpara indicadora ámbar: está encendida cuando la cantidad de tapas en el contenedor sea adecuado pero será, en breve, necesario vaciar más tapas en el mismo.  Lámpara indicadora roja: ésta se enciende cuando la cantidad de tapas sea insuficiente. También se encenderá si alguna tapa se encuentre mal orientada. Las lámparas que utiliza, están formadas a base de LED´s y se alimentan con corriente alterna a 120 V, se encuentran aisladas del circuito de control del microcontrolador. Se empleó el optoacoplador MOC3011 y el TRIAC 2N6071A los cuales permiten la conexión de la lámpara indicadora con el microcontrolador. Éste circuito se encuentra en protoboard, por lo que será necesario pasarlo a placa fenólica.  Botón de reset: se incluye un botón reset que permite que el usuario reinicie la operación del dispositivo, éste se conecta al microcontrolador.  Interruptor de encendido: cuenta con dos modos de funcionamiento, de manera semiautomática en conjunto con el dispositivo enroscador, de manera manual permite al usuario hacer uso del dispositivo sin necesidad de que esté comunicado con otros dispositivos. Se incluyó un interruptor de encendido, que permite el inicio y paro del dispositivo, el cual se conecta al microcontrolador. Todos los elementos de la interfaz se colocarán en un gabinete donde se colocarán los circuitos de control. Como se menciono anteriormente se realizará el rediseño de los circuitos control para permitir la integración de los nuevos elementos que se integraran a la ordenadora de tapas. Y asegurar que todos los circuitos ya armados al día de hoy estén en placa fenólica. e) Diagrama de Flujo En la figura 29 se presenta el siguiente diagrama que permite visualizar el funcionamiento de la ordenadora de tapas.

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INICIO

¿Hay Tapas?

No

Sí

Sí

No

¿Señal Presente?

Es Automático

Sí

Sí

No

¿Interruptor Activado?

No

Activar Motor Apaga Motor Cierra Válvula

¿Hay Tapas en Banda?

No

Sí Activa Válvula

Revisa Almacén

Sí

Almacén Lleno

No

Figura 29.- Diagrama de control de la ordenadora de tapas 24

El la figura 29, se muestra el diagrama de flujo que presenta el control de la ordenadora de tapas. Donde cabe resaltar que existe una condición llamada “automático”. Esta condición permite la interacción con otras máquinas, respetando la señal que el control central le envíe. La condición manual, permite que solo esta máquina funcione independientemente de las demás. 5.3.5-Implementación de una cubierta sanitaria. La ordenadora cuenta con una cubierta que resguarda el almacenamiento de las tapas para evitar el contacto con el polvo u otros contaminantes. También deberá existir una cubierta que se extiende desde la banda que realiza la orientación de las tapas hasta la rampa que entrega las mismas. Es ahí en donde existe la problemática de proporcionar una cubierta sanitaria que permita la fácil limpieza de toda la máquina ya que existen lugares de difícil acceso y esto no permite que cumpla con las normas sanitarias. Será necesario la elección de un material sanitario para la construcción de la cubierta, que permita la visibilidad del proceso de orientación de las tapa. También se considerará que la cubierta sanitaria abarque el sistema de entrega de tapas a la enroscadora, esto con el fin de evitar en todo momento el contacto con el medio ambiente. Por eso será necesario que hayan sido finalizadas las modificaciones mecánicas y hayan sido integradas en la ordenadora, entonces se realizará el diseño de la cubierta sanitaria de la misma. En la siguiente sección se presentan los objetivos específicos que repercuten en la etiquetadora de botellas que permitirán la puesta a punto de la misma. También se plantean las posibles alternativas de solución que permitirán alcanzar dichos objetivos. Hay que remarcar que las posibles alternativas de solución que se presentan en este documento no son las definitivas, se realizaran los análisis correspondientes a cada una de ellas. En todo caso que el resultado no sea satisfactorio se buscarán otras alternativas de solución que permitan llevar a cabo los objetivos específicos planteados para la ordenadora de tapas. 5.4.- Etiquetadora de botellas. La etiquetadora de botellas presenta deficiencias: de los cuatro tamaños diferentes que el patrocinador exige, solo se ha realizado la etiquetación exitosa de uno. Por lo que se requiere de modificaciones mecánicas al cabezal etiquetador y el ajuste de los sensores y actuadores que repercuten en éste. Esto implica el rediseño de la circuitería así como el rediseño del control ya que se estará interactuando con la enroscadora por medio de la banda transportadora que una a estas dos máquinas. Lo anterior llevará a cumplir el objetivo de puesta a punto de la etiquetadora y su integración a la línea de envasado. A continuación se exponen las alternativas de solución que posiblemente permitan resolver cada problema. 5.4.1-Adecuación del cabezal etiquetador. La etiquetadora presenta deficiencias mecánicas en el cabezal etiquetador ya que no es posible el etiquetado de los cuatro diferentes tamaños de botellas, por lo que se requiere realizar modificaciones que permita la correcta etiquetación. Cabe señalar que las modificaciones al cabezal repercuten en el sensado que permite detectar espacio entre

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una etiqueta y otra. Por lo que será necesaria la adecuación de los sensores en el cabezal. A continuación se proponen algunas posibles soluciones que tratarán dar el correcto funcionamiento al cabezal. 5.4.1.1 Problemática del movimiento vertical del cabezal. Alternativa de solución 1- Implementación de un sistema de rieles.

A partir del presente problema la primera solución sería implementar un sistema de rieles como el mostrado en la figura 30. En ella se denota un acoplamiento entre el riel (negro) y el cabezal etiquetador (verde), haciendo para esto, unas muescas en el cabezal donde correrá el riel a partir de un elemento lubricante. Debido a la forma de los rieles y al número de ellos (cuatro) -como se muestra en la figura 31- se podrá restringir el movimiento únicamente a la dirección vertical. Esto evitará que exista una inclinación del cabezal etiquetador y contribuirá a que la etiqueta quede en su correcta posición y a etiquetar diferentes tamaños de botellas (cuatro).

Cabezal etiquetador

Muescas

Cabezal etiquetador

Movimiento Parte fija Figura 30.- Vista superior del cabezal

Rieles Figura 31.- Cabezal en isométrico

Alternativa de solución 2.- Adaptar sistema de rodamientos. Siguiendo con la misma problemática, la segunda solución probable planteada es adaptar un sistema de rodamientos en cada uno los extremos el cabezal etiquetador como los mostrados en las figuras 32(a) y 32(b). Éstos permitirán realizar un movimiento vertical de la base sin necesidad de lubricantes ya que la fricción será contrarrestada por el movimiento rotatorio de los rodamientos, estos irán acoplados a la base con un cilindro como se aprecia en la figura 32(a). La parte del riel será un perfil estructural comercial para evitar su fabricación individual. Con ello se evitarán tanto costos elevados, como tiempos desperdiciados. Puede usarse un riel como el mostrado en la figura 32(c) donde se podrá tener un espacio para que los rodamientos puedan realizar su función y a la vez eviten que salgan de su posición. Esto se aprecia claramente en la figura 32(a). Este sistema permitirá que no exista más que movimiento vertical.

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Figura 32(a) Rodamientos-riel

Figura 32(b) Rodamientos

Figura 32(c) Riel

Alternativa de solución 3.-Implementación de un sistema de rodamientos verticales. Como siguiente opción para este problema se plantea la utilización de rodamientos lineales como se muestra en la figura 33. Los rodamientos verticales nos permitirán el desplazamiento de un eje a través del mismo. Al tener un conjunto de guías fijas o ejes evitamos que exista torsión de alguno de los extremos del cabezal.

Rodamientos Lineales

Cabezal de etiquetadora

Guías fijas

Figura 33- Rodamientos lineales 5.4.1.2 Ajuste de la cuña etiquetadora.

Para poder realizar la corrección en la cuña que desprende la etiqueta de la cinta de etiquetas que se encuentra posicionada en la entrada de las botellas hacia la zona de etiquetado se proponen las siguientes soluciones. Cabe mencionar que la solución más adecuada para dicho conflicto se deberá tomar en cuenta posteriormente a que se corrija el cabezal. Alternativa de solución 1.- Construcción de estructura para sujeción de cuña. Para mantener la cuña en su correcta posición se puede realizar solo un pequeño marco alrededor de la misma que se encuentre fijo a la estructura de la etiquetadora. De esta manera se proporcionará mayor resistencia contra la tensión a la que estará sujeta la mencionada cuña debido al movimiento de las etiquetas por encima de ésta. Alternativa de solución 2.- Construcción de eje con resorte. Para lograr que el sistema conserve su posición y a la vez permita un pequeño movimiento en un solo 27

sentido. Se realizará una especie de buje que tenga tanto un resorte como un elemento guía. Donde cada extremo de la cuña lo tendrá para evitar el desalineamiento de ésta. Y poder adaptarse a la tensión ejercida por la tira de etiquetas (véase figura 34).

Figura 34- Buje con resorte como elemento guía.

En la siguiente subsección se plantea el diseño y construcción del sistema de transporte que permitirá el traslado de botellas de la enroscadora a la etiquetadora. Se presentarán las posibles alternativas de solución que permitirán la transportación de botellas. 5.4.2- Diseñar y construir un sistema de transporte de botellas de la enroscadora a la etiquetadora. Se requiere en este proyecto la integración de la etiquetadora a una línea de envasado automática. Por lo que es necesaria la construcción de un sistema de transporte de botellas que permita el traslado de las botellas de la enroscadora a la etiquetadora. Se tienen que prever el sensado correcto y el control que permita la interacción de dichas máquinas. Por lo que se proponen a continuación algunas posibles alternativas planteadas para solucionar esta problemática. Alternativa de solución 1- Banda transportadora. Para ello se requiere la implementación de un sistema de banda(s) para transportar las botellas desde la enroscadora hasta la etiquetadora como se muestra en la figura 35. Dicha banda contará con sus respectivos sistemas mecánicos (rodamientos, engranes, árboles, etc.), y motor para su funcionamiento así como el sistema de control para identificar cuando se tengan botellas encima y poder detenerla en caso de no haya botellas en la banda. Banda

Motor

Rodillos Figura 35- Banda transportadora de botellas de la enroscadora a la etiquetadora.

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Alternativa de solución 2.- Sistema de rieles con aspas. Se puede implementar un sistema de rieles como los mostrados en la figura 36, donde por medio de motores se le proporcionará energía cinética a las aspas que son las encargadas de ir empujando a las botellas. Estas se desplazarán empujándose entre ellas. Motor

Aspas

Rieles

Figura 36- Sistema de rieles

Alternativa de solución 3.- Resbaladilla trasportadora. Las botellas llegan a la etiquetadora por medio de una resbaladilla con un factor de fricción muy bajo, lo que permite a las botellas deslizarse. Dicha resbaladilla cuenta con un ángulo de inclinación, para que el peso de las botellas sea el que ocasione un movimiento suave impidiendo que las botellas se volteen para que puedan llegar en la posición correcta para su respectiva etiquetación (véase figura 37). Resbaladilla

Etiquetadora

Figura 37- Resbaladilla

En la siguiente subsección se presentará el diseño y construcción del control para la etiquetadora de botellas.

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5.4.3-Diseño y construcción del control de la etiquetadora de botellas. El sistema de control de la etiquetadora, determinará el comportamiento de la misma. Para realizar adecuadamente la tarea de control, se requiere conocer el estado que guardan las variables que afectan al proceso, mediante la lectura de los sensores implementados para tal efecto. La información proporcionada será procesada por microcontroladores (PIC, AVR, etc) (véase figura 38). Cabe mencionar que la etapa de control será muy importante ya que depende de ésta la integración de la etiquetador con la enroscadora y como se ha dicho a lo largo del proyecto la integración a una línea de envasado automática.

Figura 38- Diagrama de control

a) Sensores Permiten conocer el estado de las variables de proceso. Aunque las máquinas cuentan ya con sus correspondientes sensores, será viable realizar un análisis que proporcione información sobre la permanencia o el cambio por otros sensores. Los sensores con que cuenta la máquina son los siguientes: IS471F(receptor)-Led infrarrojos (emisor) IS471F(receptor)-Led infrarrojos (emisor)

Detectar espacio entre una etiqueta y otra. Detecta la presencia de un frasco.

Su elección dependerá de las condiciones del diseño. Serán necesarios sensores de presencia (reflexivos, de barrera, etc.), que permitan la activación de los motores cuando detecten una botella en la banda y para cuando la botella de aproxime al cabezal etiquetador. b) Actuadores Las partes de la etiquetadora que necesitan movimiento y por ende transmisión de movimiento son la banda transportadora, la banda de empuje y la bobina de tracción. La banda transportadora y de empuje tienen una relación de 2 a 1, ésta relación se obtiene con ayuda de dos poleas y una banda policord que transmite el par torsor proveniente del motor. El motor es de corriente alterna de 110 V con un torque de 10.8 N.m.

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Par que la bobina de tracción que es la encargada de enrollar el papel sobrante y mantener tensión en todo el cabezal pueda moverse, se utiliza un motor a pasos con un torque de 3.5308 N.m. Se necesitará un motor que permita transmitir potencia a la banda transportadora de botellas que conecta a la enroscadora con la etiquetadora. c) Unidad de Control La unidad de control puede estar basada en un microcontrolador (PIC, AVR). Ésta se encargará de definir el comportamiento del dispositivo de acuerdo a las señales de entrada, enviadas por los sensores y las señales de salida para los actuadores. d) Interfaz Hombre-Máquina La etiquetadora carece de una interfaz Hombre-Máquina, por lo tanto corresponde la realización de ésta. La interfaz deberá contar con:  Lámparas indicadoras- proporcionan información al usuario del estado del dispositivo. Se tendrán tres lámparas cada una de diferente color.   

Lámpara indicadora verde: Se encenderá siempre que la cantidad de etiquetas en el cabezal etiquetador sea suficiente. Lámpara indicadora ámbar: Está encendida cuando la cantidad de etiquetas cabezal etiquetador sea adecuado pero será necesario colocar mas etiquetas. Lámpara indicadora roja: Ésta se enciende cuando la cantidad de etiquetas sea insuficiente. También se encenderá si alguna botella se etiqueta de manera incorrecta.

 Botón de reset- Se incluirá un botón reset que permita que el usuario reinicie la operación del dispositivo.  Interruptor de encendido: Deberá contar un modo manual que permita al usuario haga uso del dispositivo sin necesidad de que esté comunicado con otros dispositivos. Todos los elementos de la interfaz se colocaran en un gabinete donde se colocarán los circuitos de control.

e) Diagrama de flujo En la figura 39 se presenta el siguiente diagrama que permite visualizar el funcionamiento de la etiquetadora de botellas. 31

INICIO

Inicialización de Variables

Envase Detectado 1

No

Sí Activar Banda 1

Envase Detectado 2

No

Sí

Activar Banda 2

Despegar Etiqueta

Ajustar Velocidad

Enviar señal a Control Central

Sí

Error en Etiquetado

No

Figura 39.-Diagrama de flujo de la etiquetadora

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En la figura 39 se muestra el diagrama de flujo de la etiquetadora, en donde se puede observar un doble sensado, ya que será necesario para la integración de esta máquina con la enroscadora. Se deberá asegurar que la botella esté tapada para posteriormente permitir su correcta etiquetación. Una vez que la botella llegue a la etapa de etiquetado, se ajustará la velocidad de la banda para permitir la colocación de la etiqueta. Si existiese un fallo en la colocación de la etiqueta, se mandará esta señal al control central.

Hay que remarcar que las posibles alternativas de solución que se presentan en este documento no son las definitivas, se realizaran los análisis correspondientes a cada una de ellas. En todo caso que el resultado no sea satisfactorio se buscarán otras alternativas de solución que permitan llevar a cabo los objetivos específicos planteados para la etiquetadora de botellas.

16/11/09

9/11/09

2/11/09

26/10/09

E/ A

19/10/09

E/ A E/ A

12/10/09

21/09/09

14/09/09

5/10/09

Diseño del sistema transportador de botellas (enroscadora-etiquetadora) Entrega del segundo reporte Diseño del circuito de control del sistema transportador de botellas Diseño de la interfaz máquina de la etiquetadora Diseño del mecanismo para el etiquetado de cuatro botellas

28/09/09

Diseño del sistema de E/ ahorro de aire A Elección del método de secado de aire. Diseño final del sistema de transporte de aire (compresora-boquilla) Diseño del sistema transportador de tapas Diseño de circuito de control del sistema transportador de tapas Diseño de cubierta sanitaria para ordenadora de tapas Entrega del primer reporte

7/09/09

ACTIVIDADES

31/08/09

6.-CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES

E/ A E/ A A E

E/ A

E/ A A

E E / A 33

Diseño de circuito de control para el etiquetado de cuatro botellas Entrega del tercer reporte

E / A E/ A

Diseño de la integración del circuito de control ordenadora-transporte de tapas. Diseño de la integración de circuito control del etiquetado-sistema de transporte de botellas. Entrega del reporte final

E

A

E/ A

Presentación de trabajo terminal I

E/ A

*Sujeto a cambios debido al número de revisiones que el protocolo requerirá.

E-Actividades realizadas por Espinosa Vega Carlos Emmanuel A-Actividades realizadas por Reséndiz Aquino Alejandro Jesús E/A-Fechas importantes -Primer reporte 2 de Octubre 2009 -Segundo Reporte 16 de Octubre 2009 -Tercer Reporte 30 de Octubre 2009 -Reporte Final 9-13 de noviembre -Evaluaciones (Presentación de TT1) 16-27 de noviembre 2009

7.-PRESUPUESTO A continuación se muestran los precios solo para una alternativa de solución a cada problema. Presupuesto para alternativa de solución: “Construcción de circuito monoestable”

Sistema ahorro de aire Temporizador Transistor (etapa de potencia) Electroválvula Total

Precios $5.00 $7.00 $880 $892

*Precios en pesos cotizados en Agosto 2009

Presupuesto para alternativa de solución: “Utilización de un filtro coalescente”

Obtención de aire seco Filtro Coalescente 3/4 NPT, 60 PCM, Vaso 10 OZ. Total

Precio $1913.6 $1913.6

*Precios en pesos cotizados en Agosto 2009

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Presupuesto para alternativa de solución: “Entrega de tapas por banda transportadora”

Banda transportadora de tapas 2 Rodillos Banda transportadora Motorreductor Metal Gearmotor 6 a 12 V Torque máximo 12 kg-cm Barra de Nylamid de 1/2’’(2m) Total

Precios $100 $150 $265 $300 $815

*Precios en pesos cotizados en Agosto 2009

Presupuesto: “Rediseño e implementación de control para ordenadora de tapas” Rediseño e implementación de control Precios para ordenadora de tapas Microcontrolador PIC (40 pines) $120 Componentes electrónicos varios $200 $320 Total *Precios en pesos cotizados en Agosto 2009

Presupuesto: “Implementación de cubierta sanitaria” Implementación de cubierta sanitaria Precio Lámina de Acrílico (240x180) 2 mm de espesor $950 $950 Total Presupuesto para alternativa de solución:” Adaptar sistema de rodamientos” Ajuste de cabezal etiquetador Precios Perfil Estructural (3m) $185 4 Rodamientos lineales $400 Soldadura (Electrodos) $70 Total

$655

*Precios en pesos cotizados en Agosto 2009

Presupuesto para alternativa de solución:” Banda transportadora de botellas” Banda transportadora de botellas Precios 2 Rodillos $275 Banda transportadora $288 Motorreductor Metal Gearmotor 6 a 12 V $265 Torque máximo 12 kg-cm $828 Total *Precios en pesos cotizados en Agosto 2009

Presupuesto:”Diseño y Construcción de control de etiquetadora de botellas” Diseño y Construcción de control de Precios etiquetadora de botellas Microcontrolador PIC (40 pines) $120 Componentes electrónicos varios $200 Gabinete para interfaz hombre-máquina $150 $470 Total 35

*Precios en pesos cotizados en Agosto 2009

Puesta a punto de una etiquetadora de botellas y ordenadora de tapas

Total=$6,843.6

8.-REFERENCIAS [1]- Mechatronics : electronics in products and processes Autor: D.A. Bradley

[2]-En línea http://www.emusifyingmixer.es/5-automatic-filling-line.html [3]-Trabajo Terminal 1- “Dispositivo Orientador-Alimentador Automático de Tapas de Rosca” Autores: Cruz López Rogelio Salas Albarrán Oscar Páginas 26-44 [4]-Trabajo Terminal 1-“Etiquetadora Automática Envolvente”. Autores: Cándido Ortiz Santiago Carlos Manuel Serrato Moreno Fernando Alejandro Zúñiga Pérez Páginas 18-30 [5]-En línea http://medicionesindustriales-velandia.blogspot.com/2008/07/sensoresfotoelctricos.html [6]-En línea http://www.idimafiltros.net/?page_id=13 [7]-En línea

http://ecosystems.tripod.com/COALESCER.HTML [8]-En línea http://www.mytisa.com.mx/aire01.php [9]-En línea http://www.sapiensman.com/neumatica/neumatica5.htm [10]-En línea http://www.canadianpuregas.com/commS.htm [11]-En línea http://www.beko.de/17.0.html?no_cache=1&L=3 Presupuesto 1.-http://www.agelectronica.com/inicio.htm 2.- http://inncomextore.com/mystore/esp/catalogo.php?id=32 3.-http://www.piisa.com.mx/ 4.- http://www.bandas.com.mx/plylon.htm 5.- http://www.robodacta.com.mx/activacioncart-subcats.asp?CategoriaID=24 6.-http://www.distribuidorademetalestultitlan.com/html/modelos.php?id_linea=18 7.- http://www.metalesdiaz.com.mx/ 8.- http://www.arellanobandas.com.mx/?gclid=CMK06siMkJUCFQJvswodEAglhA 9.- http://www.laminadeacrilico.com.mx/gpage19.html 36

9.-PARTICIPANTES Y FIRMAS DE LOS MISMOS Alumnos Espinosa Vega Carlos Emmanuel Reséndiz Aquino Alejandro Jesús

Asesores M. en C. Víctor Darío Cuervo Pinto M. en C. Juan Roberto Rodríguez Bello

DATOS GENERALES DE LOS ALUMNOS Nombre: Espinosa Vega Carlos Emmanuel Domicilio Particular: Norte 76-A #6229 Col. Gertrudis Sánchez 1ª secc. Delegación: Gustavo A. Madero México, D.F CP 07830 Teléfono Particular: 57514817 Teléfono Móvil: 5532275361

Nombre: Reséndiz Aquino Alejandro Jesús Domicilio Particular: C. Valle de Bravo #265 Col Porfirio Díaz Cd Nezahualcóyotl Edo de México CP 57520 Teléfono Particular: 57934926 o 57930907 Teléfono Móvil: 5522489181

M.enC.VÍCTOR DARÍO CUERVO PINTO

Información personal

   

Estado civil: Soltero. Nacionalidad: Mexicana. Edad: 28 años. Lugar de nacimiento: Ciudad de México.

Objetivo

Desarrollo profesional y personal dentro de las áreas afines a la Ingeniería en Mecatrónica.

Educación

► Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del IPN (CINVESTAV, IPN). Ciudad de México. 2003-2006. Maestro en Ciencias en Ingeniería Eléctrica, opción Mecatrónica.

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► Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería y Tecnologías Avanzadas (UPIITA, IPN). Ciudad de México. 1998-2003. Ingeniero en Mecatrónica. ► Centro de Capacitación en Informática. Comitán de Domínguez, Chiapas. 1996-1997. Técnico Programador de Computadoras. ► Centro de Bachillerato Tecnológico Industrial y de Servicios No. 108. (CBTis 108). Comitán de Domínguez, Chiapas. 1995-2003.

Diplomados

Técnico en Electromecánica. “Diplomado 2008, Formación y Actualización Docente para un Nuevo Modelo Educativo”. Instituto Politécnico Nacional, sede UPIITA. 60% cursado. “Metodología para la reestructuración de un plan de estudios a partir de la actualización profesional”. UPIITA, IPN. 80% cursado. Ciudad de México.

Idiomas

Cursos de la Maestría

Otros Cursos

“Nivel 16 (avanzado, 100%) de inglés”. Interlingua. Ciudad de México. “Nivel Avanzado 2 de inglés”. ESCA Tepepan, IPN. Ciudad de México. “Niveles completados del American English Course”. Comitán de Domínguez, Chiapas, México.            

Robótica Móvil. Electrónica de Potencia. Teoría de Control. Teoría de Control no lineal. Sensores y Actuadores. Programación en Tiempo Real. Arquitectura de Computadoras. Sistemas de Eventos Discretos. Elementos Mecánicos. Modelado y Simulación de Sistemas Mecatrónicos CAD, CAM, CAE. Matemáticas.

Programación en PLCs Nivel Intermedio. UPIITA, IPN. 38

Noviembre a diciembre de 2006. Ciudad de México. Lab View. UPIITA, IPN. Octubre 2006. Ciudad de México. Programación de Microcontroladores AVR. UPIITA, IPN. Ciudad de México. Novena Conferencia de Ingeniería Eléctrica. Ciudad de México. Participación como ponente en el 7º Congreso Mexicano de Robótica. Universidad Panamericana. Ciudad de México. Formación Docente. Centro Cultural Universitario Justo Sierra. Ciudad de México. Taller de Aplicaciones del Análisis del movimiento humano en Clínica, Rehabilitación e Investigación. CIE 2003. Ciudad de México. Experiencia

Detección y clasificación de fallas por medio de análisis ondicular en un motor a pasos eléctrico bajo una estrategia de control en lazo cerrado. CINVESTAV, IPN. Ciudad de México, 2006 Diseño y construcción de un sistema de elevación de respaldo y descansapiés de una silla de ruedas para pacientes cuadripléjicos. (UPIITA, IPN. Ciudad de México. 2003. Integrante de la Academia de Mecatrónica en la carrera de Ingeniería en Mecatrónica. UPIITA, IPN. 2006 a la fecha. Docencia a nivel licenciatura en la carrera de Ingeniería en Mecatrónica. UPIITA, IPN. 2006 a la fecha. a) Diseño y Construcción de Dispositivos Mecatrónicos. b) Control de Máquinas Eléctricas. c) Trabajo Terminal I Jefe de Materia en cursos de la Academia de Mecatrónica, UPIITA, IPN. 2006-2008. a) Diseño y Construcción de Dispositivos Mecatrónicos. b) Control de Máquinas Eléctricas. Docencia a nivel licenciatura. Universidad Justo Sierra. Unidades Acueducto, Cien Metros y Escuela de Ingeniería. Ciudad de México. En las carreras de: a) Ingeniería en Sistemas y Telemática. b) Licenciatura en Informática Administrativa. c) Ingeniería en Sistemas Computacionales. Formación Docente. Varias etapas: a) Selección de Contenidos. b) Planeación de la Enseñanza. c) Tutorías y materiales de apoyo para la educación. d) Estrategias para el trabajo con equipos. 39

Universidad Justo Sierra. Unidades Acueducto y Cien Metros. Ciudad de México. Colaboración en el diseño curricular de la Carrera de Ingeniería en Mecatrónica. Universidad Justo Sierra. Unidad Cien Metros. Ciudad de México. Revisión de planes de estudio. Universidad Tecnológica de México, (UNITEC). Campi Cuitláhuac y Atizapán. Periodos agosto 2007, noviembre 2007, diciembre 2007, marzo 2008, abril 2008. Servicio Social a nivel Licenciatura en el Taller de Máquinas Herramienta. UPIITA, IPN. Ciudad de México. Docencia a través del programa SEDENA-SEP-INEA. Servicio Militar Nacional. Educación Secundaria. Comitán, Chiapas, México. Asesor de Tesis a) Diseño y construcción de una máquina tribológica con la configuración perno sobre disco. UPIITA, IPN. 2007. b) Diseño y construcción de una minifresadora de CNC. UPIITA, IPN. 2007. c) Diseño y construcción de una dosificadora y envasadora de polvos veterinarios. UPIITA, IPN. 2007 a la fecha. d) Diseño y construcción de una dosificadora y envasadora de líquidos ingeribles de uso veterinario. UPIITA, IPN. 2008. e) Diseño y construcción de una estructura flexible para silla de ruedas. UPIITA, IPN. 2008. f) Diseño y construcción de una enroscadora de tapones automática. UPIITA, IPN. 2009. g) Diseño y construcción de una ordenadora de tapas de rosca automática. UPIITA, IPN. 2009. h) Diseño y construcción de un mezclador automático de polvos farmacéuticos. UPIITA, IPN. 2009. i) Diseño y construcción de una etiquetadora de botellas farmacéuticas. UPIITA, IPN. 2009. Esparcimiento

Campismo, natación, fotografía, lectura.

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M.enC.JuanRobertoRodríguezBello

Información personal

Educación

 Fecha de nacimiento: 12 de septiembre de 1970  Estado civil: Soltero.  Lugar de nacimiento: México D.F.  Domicilio: Tlalnepantla No 10 Esq. Querétaro. Col. Jardines de Morelos 5ª secc. C.P. 55070 Ecatepec de Morelos, Edo. Mex. Teléfono: 58-39-44-15 y 51-48-48-69  R.F.C: ROBJ700912-AC7  CURP: ROBJ700912HDFDLNOO  Cartilla S.M.N= B-7117488  Cédula profesional: 2094828 Primaria - Escuela Primaria Estatal Siervo de la Nación Clave 1537826 Ecatepec, Estado de México. 1976-1982. Secundaria -Escuela Secundaria Federal Lázaro Cárdenas Ecatepec, Estado de México. 1982-1985. Bachillerato - Centro de Estudios Científicos y Tecnológicos Wilfrido Massieu. México D.F. 1985-1988. Técnico Mecánico. Licenciatura -Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Unidad Profesional Azcapotzalco. México D.F. 1988-1993. Ingeniero Mecánico. Postgrado -Sección de Estudios de Posgrado e Investigación, Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y eléctrica, Unidad Profesional Adolfo López Mateos. 41

Cursos

-Introducción a las microcomputadoras UPIICSA, México D.F. -AUTOCAD versión 12 y 13 en 2 y 3 dimensiones. ESIME Azcapotzalco, México D.F. Febrero 1995 -Introducción al elemento finito “COSMOS” GEOSTAR. ESIME Azcapotzalco, México D.F. Del 9 al 19 de Diciembre de 1996 -Curso de Planeación Didáctica Centro Universitario Hispanoamericano Plante Coacalco. Del 19 al 23 de Agosto de 1996. -Curso de Mechanical Desktop v.3.0. Centro de Investigación en Computación. Del 17 al 21 de Mayo de 1999.

-Colaborador en el proyecto de Desarrollo Tecnológico: Servicio Social y Diseño y Construcción de Cabezales de Manufactura Flexible, de la Prácticas Profesionales Academia de Proyecto Mecánico, como Calculista.

Cursos Impartidos

Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, México D.F.  Como expositor del curso de actualización “Curso básico en dos dimensiones AUTOCAD R14” .Registro CANS1149/2000 Del 5 al 18 de enero de 2000.  Cuso Intersemestral de actualización para profesores de dibujo asistido por computadora en tres dimensiones con aplicación industrial, en AUTOCAD R14, Registro CANS91497. Intersemestral Agosto de 1997.  Como expositor del Curso de actualización: “Curso Básico en tres dimensiones de dibujo técnico mecánico asistido por computadora”. Registro CANS91497/02/98. Del 23 de Enero al 6 de Febrero de 1998.  Como expositor del curso de actualización: “Dibujo técnico asistido por computadora en tres dimensiones con aplicación industrial en AUTOCAD R14”. Registro CANS1149/2000. Del 19 al 30 de Junio de 2000.  Como expositor del curso de actualización “Curso avanzado de modelado paramétrico en tres dimensiones asistido por computadora con aplicación industrial Mechanical Desktop 3.0”. Registro CANS1191/2000. Del 8 al 23 de Enero del 2001. -Industrias LUGARTGH S.A. DE C.V.

Experiencia en la 42

Industria

Cargo de Ingeniero Mecánico en Diseño de carrocerías para camiones de volteo, contenedores y cajas de transporte en general. Jefe inmediato: ING. Gerardo Cajiga Nava. De Mayo a Julio de 1994.

Experiencia en docencia

-En la Academia de Proyecto Mecánico en las asignaturas de Proyecto Mecánico I, II y III. Resistencia de materiales II y III, Dibujo Técnico y Dibujo por computadora. Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica.1 de Marzo de 1995. -Cursos propedéuticos de matemáticas y física para alumnos de nuevo ingreso en el tecnológico de estudios superiores de Ecatepec. Del 8 al 28 de Febrero de 1995. -Centro Universitario Hispanoamericano Unidad Coacalco. Asignatura de: Dibujo Técnico Tradicional y por computadora y cinemática. Del 28 de Agosto de 1996 al 28 de Agosto de 1997.

Campo de dominio en Diseño mecánico de transmisiones de potencia (engranes, poleas, la Ingeniería Mecánica árboles de transmisión, etc.) y elementos estáticos (vigas, columnas, cálculo de soldadura, remaches, etc.), resistencia de materiales, dibujo asistido por computadora en 2D y 3D y modelado paramétrico en 3D.

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FIRMAS

Alumnos

__________________________ Espinosa Vega Carlos Emmanuel

__________________________ Reséndiz Aquino Alejandro Jesús

Asesores

____________________________ M. en C. Víctor Darío Cuervo Pinto

______________________________ M. en C. Juan Roberto Rodríguez Bello

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