EMPAQUETADORA AUTOMTICA1. INTRODUCCIN.-

La empaquetadora automtica la elaboramos como un proyecto de la materia Aplicacin de Tcnicas de Control, esto debido a la colaboracin del docente de la materia, quien nos facilit gran parte de los componentes necesarios para la elaboracin de la mquina empaquetadora automtica.En un principio, los integrantes del grupo nos dedicamos al estudio de la idea, revisando alguna informacin proporcionada por el docente, as como la indagacin, a travs de Internet, sobre los distintos procedimientos empleados para el empaquetamiento de distintos productos de distribucin masiva, tales como, chizitos, maz, papas fritas, platanitos fritos, etc.

2. JUSTIFICACIN.-

La empaquetadora automtica es de mucha importancia en la industrializacin de productos de distribucin masiva, pues, al no entrar en contacto la mano del hombre, la higiene es garantizada, obviamente, teniendo el debido cuidado en el mantenimiento y limpieza de la mquina. Otro punto importante es la velocidad ajustable a la que se pueden empaquetar dichos productos por un mayor lapso de tiempo, pues esta mquina esta diseada con la intencin de que pueda trabajar durante varas horas continuas sin correr ningn riesgo de malfuncionamiento de la misma.

Es una mquina industrial construida con ayuda de conocimientos mecnicos y electrnicos, pero la operacin es de un modo bastante sencillo, por lo que cualquier persona con mnimos conocimientos de la mquina, pueden manejarla sin ningn inconveniente.3. OBJETIVOS.-

Los objetivos del presente proyecto son divididos en objetivos generales y especficos, como a continuacin se detallan:a. GENERALES Proponer, disear e implementar un sistema que empaquete automticamente, de manera ptima, productos de distribucin masiva.b. ESPECFICOS

Aplicar los conocimientos de programacin de PLCs de manera prctica y relacionado directamente con la industria. Aplicar los conocimientos de sensores capacitivos e inductivos de una forma til para la industria.

Aplicar y ampliar los conocimientos acerca de variadores de frecuencia utilizados en la industria.

Utilizacin de controladores diferentes de manera prctica y verdica.

Practicar y experimentar con la construccin de maquinaria industrial.4. PROBLEMAS A RESOLVER.-

El problema principal encontrado en la fabricacin de sta maquinaria industrial es la parte en la que debemos jalar el nylon en el que empaquetaremos el producto en un intervalo de tiempo determinado y de manera repetitiva.El sellador es otro de los problemas que se presentan, es necesario el control de temperatura de la resistencia que se calentar, pues si el sellador presenta una temperatura inferior a la requerida no sellar de manera correcta haciendo que el producto termine en el piso, as mismo, una temperatura muy alta, es decir, superior a la necesaria para el sellado, har que el nylon termine perforado o quemado hacindolo intil para nuestros propsitos.

El motor que se utilizar para hacer girar a la parte superior de la estructura en la que el producto espera para su empaquetamiento es otro punto de singular atencin para los integrantes del grupo.5. ALCANCES Y LIMITACIONES.-

Como alcance del proyecto podemos indicar que la parte del sellador no fue bien concluida, pues el control no es tan eficiente como a nosotros hubisemos deseado, pues un ajuste de una par de grados centgrados hace que el calentador exceda en ms de 25 grados centgrados la temperatura deseada, necesitando un tiempo de espera, bastante largo, hasta que nuevamente pueda trabajar la mquina de manera correcta. Esto se podra corregir con la fabricacin de un nuevo calentador para el sellado del nylon estudiando de manera ms detenida en los problemas suscitados en este proyecto.6. FUNDAMENTO TERICO.-

Es necesario que en esta parte analicemos cada una de las caractersticas de los componentes que utilizaremos para la implementacin de la mquina empaquetadora, componentes que son: PLC UNITRONICS M91-2-T1:

Controlador Lgico Programable que funciona con una alimentacin de 12 o 24 voltios de continua. Tiene 12 entradas digitales, las cuales pueden ser NPN o PNP. Dos entradas para contadores de alta velocidad o codificadores de eje. Tiene 12 salidas a transistor. Puertos de entrada y salida expandibles. Puerto RS232/RS485.

La alimentacin de energa del PLC se lo realiza segn si se va a utilizar conexiones de tipo PNP o NPN, en nuestro caso ser del tipo PNP conectando el PLC de la siguiente manera:

Es importante evitar interferencia electromagntica, montando el controlador en un panel metlico o gabinete y conectar a tierra la fuente de alimentacin.Las conexiones a la salida se las realiza de la siguiente forma:

Algunos datos del controlador M91-2-T1 son:

DisplaySTN, LCD Display

IluminacinLeds amarillo y verde

Tamao del Display2 lneas de 16 caracteres

Tamao del caracterMatriz de 5x8, 2.95x5.55mm

TecladoMembrana sellada

Nmero de teclas15

Programa del PLC

Memoria virtual para codigode la programacin escalera36K

Bits de memoria256

Registros de memoria256

Temporizadores64

Tiempo de ejecucin12s por bit operado

Base de datos1024 enteros

Displays HMI80 Displays diseos de usuario

Variables HMI64 variables HMI son habilitadas a modificacinde display y para modificar texto, nmeros, fechas

hora y valores de tiempo. El usuario puede tambin

crear una lista de ms de 120 variables de textos

desplegados, totalizando mas de 2K de memoria.

VARIADOR DE FRECUENCIA:

En el presente proyecto utilizaremos un variador de frecuencia Delta de la serie VFD- L de 1 HP de potencia como el que se muestra en el diagrama siguiente:

El mismo que tiene el siguiente diagrama de conexin:

Entre las caractersticas de este variador de frecuencias tenemos que tiene un microprocesador controlado SVPWM de 16 bits de salida. Bajo ruido, lnea de frecuencia superior a los 10KHz. Reversin controlada. 2 terminales de entrada y 1 terminal de salida para control externo. Curva de voltaje/frecuencia ajustable. Tiempo de aceleracin y desaceleracin ajustable.

CONTROLADOR DE TEMPERATURA CAHO 481JR01:

El controlador de temperatura que utilizamos es de marca CAHO que tiene una dimensin de 48x48 mm, soporta temperaturas de 0 C hasta 1000 C, presenta una sola salida a rel al igual que una alarma tambin a rel.Nosotros lo regularemos de modo que controle la temperatura a 100C, temperatura a la cual es sellado el nylon en el que empaquetaremos el producto y colocaremos la banda de la alarma de modo que haya un error de +/- 2 C.

CILINDRO ACTUADOR:

Cilindro actuador que soporta una presin mxima de 9,9 Kgf/cm2 y una temperatura mxima de 60 C MOTORES:

Estamos utilizando un motor pequeo de continua, para mover el disco superior, y un motor trifsico de HP. SENSOR CAPACITIVO C35-25-DPC:

Sensor capacitivo de 35 milmetros de dimetro externo con una distancia de deteccin de 25 milmetros, tiene una alimentacin en la seal de salida de tipo PNP colector abierto de 10 a 36 voltios de corriente continua.

SENSOR INDUCTIVO I12-4-DPC:

Sensor inductivo de 12 milmetros de dimetro externo con una distancia de deteccin de 2 milmetros, tiene una alimentacin en la seal de salida de tipo PNP colector abierto de 10 a 36 voltios de corriente continua.En la utilizacin de este sensor, se recomienda asegurar el cable del sensor en un punto fijo a una distancia, de cmo mnimo, 10 centmetros de la base de montaje entre la salida del sensor y el punto de sujecin, as el cable no se romper debido a algn movimiento excesivo.

VLVULA SOLENOIDE:

Vlvula de marca Kuroda RCS2406 RELS:

Utilizamos 7 rels de 24 VDC uno de ellos es un rel de estado slido marca CAHO SR-D2540.7. PROCEDIMIENTO Y DESCRIPCIN DE LAS ACTIVIDADES REALIZADAS.-La parte ms complicada y morosa fue la construccin de la mquina propiamente dicha, tuvimos que cortar fierros, soldar, realizamos el armado completo de la maquinaria, como podemos apreciar en las fotografas siguientes.

La idea de la mquina empaquetadora es la siguiente: El papel es introducido manualmente pasando por la parte que envuelve el tubo, el tubo mismo hasta que pase por las gomas jaladoras del papel.

Al encender la mquina, por medio de un sensor capacitivo detectamos la presencia del producto a empacar, si no detecta producto se mantiene en espera hasta que haya producto en el contenedor ubicado en la parte superior.

En la parte superior se tiene un disco al que van unidos unos recipientes cilndricos en los que el producto llena el recipiente y espera a que un motor haga girar el disco de modo que el contenido de cada recipiente vaya cayendo al tubo vertical. El motor que hace girar el disco es controlado por el PLC. Las gomas jaladoras del papel son unos rodillos que van jalando hacia abajo el papel, esto para que la siguiente bolsita se ponga en posicin lista para recibir el producto que caer por el tubo. Estos rodillos son girados gracias a un par de engranajes y una cadena, las cuales vana un motor, del que controlaremos la velocidad de giro, la desaceleracin, inicio y parada de giro con un variador de frecuencia al mandaremos las seales de control desde el PLC. La mquina tiene tambin dos selladores, uno vertical y otro horizontal. Cada uno de los selladores est hecho con una resistencia trmica dentro de un fierro, la temperatura es mantenida constante gracias a un controlador de temperatura, con salida a rel el cual abre y cierra la conexin de la alimentacin de la resistencia trmica. Se utiliza una termocupla de tipo J para el sensado de la temperatura, dato que entra al controlador de temperatura. Cada sellador tambin tiene una delgada tela trmica, que permite el sellado, ms no as el quemado por contacto directo del nylon con el fierro. Estos selladores son movidos gracias a un actuador cilndrico que funciona con aire comprimido. En el sellador horizontal tenemos una delgada cuchilla la cual corta a la vez que sella el nylon. La seal de control, para que realice el sellado y cortado de las bolsitas, la enva el PLC.

8. GRFICAS, PROTOTIPOS Y PROGRAMAS.-

Un diagrama de la parte superior, del disco con los recipientes es:

Por debajo de esta parte tenemos un tubo por el que caer el producto y el mismo que ser envuelto por el papel empaquetador de manera siguiente:

Motores para jalar el papel

Los selladores estarn dispuestos del siguiente modo:

Sellador vertical

Sellador horizontal

y cortador

Las siguientes son imgenes de la mquina a punto de terminar y otra de la mquina ya terminada.

Un diagrama de flujo del programa es:

El programa escalera realizado con U90Ladder es:

9. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.-

Hemos propuesto, diseado e implementado un sistema que empaquete automticamente, de manera ptima, productos de distribucin masiva, tales como chizitos, papas fritas, platanitos fritos, chocolates, etc.Aplicamos los conocimientos de programacin de PLCs de manera prctica y relacionado directamente con la industria.

Aplicamos los conocimientos de sensores capacitivos e inductivos de una forma til para la industria.

Aplicamos y ampliamos los conocimientos acerca de variadores de frecuencia utilizados en la industria.

Utilizamos controladores diferentes de manera prctica y verdica.

Practicamos y experimentamos con la construccin de maquinaria industrial.

Entre los aspectos para la seguridad considerados, tenemos que cuando falta producto en la parte superior la mquina se detiene automticamente. Otro caso en el que la mquina se detiene es debido a que la temperatura sale del intervalo en el que sella correctamente el papel de empaque, si la temperatura es menor a este intervalo la mquina se detiene y espera a que la resistencia trmica vuelva a aumentar su temperatura e ingrese de nuevo al intervalo de sellado ptimo ya que a una temperatura inferior el sellado sera deficiente; si la temperatura sobrepasa el intervalo de sellado ptimo la mquina se detiene y espera a que la resistencia trmica disminuya su temperatura hasta que ingrese al intervalo, ya que a esa temperatura el sellado tambin ser defectuoso pues probablemente el papel de empaquetado ser quemado y agujereado.

Entre las recomendaciones podemos indicar que se debe tener especial cuidado en la parte de los selladores, es necesario manipular con bastante detenimiento pues un mal funcionamiento de esta parte, por ejemplo, un calentamiento excesivo puede ocasionar perdida intil de material, quiz daos mayores en la mquina.PAGE 20

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El alto del cuadro de texto y la lnea asociada aumenta o disminuye segn la cantidad de texto que se agrega. Para cambiar el ancho del comentario, arrastre el controlador lateral.

Inicio

Leer estado

S1?

Sensor capacitivo para la deteccin de producto en el recipiente superior.

Jalar bolsa

No

Si

Alarma?

Leer temp (controlador)

temp es la temperatura actual.

Alarma del controlador, es activada si est en la banda de +/- 2C de la temperatura a controlar.

Sellado vertical

No

Si

Girar ambos motores

S2?

Sellado horizontal y cortado

No

Si

Sensor inductivo para avisar que un nuevo recipiente del disco est en posicin para recibir, al igual que otro deja caer el producto a travs del tubo.

Apagar?

No

Si

Fin