ROLANDO JAVIER MORILLO CALDERON - UAO

DISENtildeO DE UN SISTEMA AUTOMATIZADO DE ENVASADO Y DOSIFICACIOacuteN DE PRODUCTOS DESINFECTANTES VETERINARIOS

ROLANDO JAVIER MORILLO CALDERON

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE OCCIDENTE

FACULTAD DE INGENIERIacuteA DEPARTAMENTO DE AUTOMAacuteTICA Y ELECTROacuteNICA

PROGRAMA INGENIERIacuteA MECATROacuteNICA SANTIAGO DE CALI

2017

DISENtildeO DE UN SISTEMA AUTOMATIZADO DE ENVASADO Y DOSIFICACIOacuteN

DE PRODUCTOS DESINFECTANTES VETERINARIOS


Pasantiacutea Institucional para optar al tiacutetulo de

Ingeniero Mecatroacutenico

Director JOSE FERNANDO GIL BOTERO

Ingeniero Mecatroacutenico Mg en Ingenieriacutea

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE OCCIDENTE FACULTAD DE INGENIERIacuteA

DEPARTAMENTO DE AUTOMAacuteTICA Y ELECTROacuteNICA PROGRAMA INGENIERIacuteA MECATROacuteNICA

SANTIAGO DE CALI 2017

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Santiago de Cali 01 de Junio de 2017

Nota de aceptacioacuten

Aprobado por el Comiteacute de Grado en cumplimiento de los requisitos exigidos por la Universidad Autoacutenoma de Occidente para optar al tiacutetulo de Ingeniero Mecatroacutenico

ALEJANDRO RAMIREZ SAAVEDRA

Jurado

DIEGO FERNANDO ALMARIO

Director

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Este logro principalmente es gracias a Dios porque es el que me tiene con vida para alcanzar los suentildeos y metas que me he propuesto a mi madre y mi hijo pues a pesar de que en este momento ya no se encuentra conmigo siempre estuvieron ahiacute daacutendome ese apoyo incondicional para alcanzar este triunfo A mi padre por su perseverancia y confianza que siempre ha tenido en miacute y tambieacuten por esos grandes valores que cada diacutea me resaltan que con responsabilidad y disciplina nada es imposible a mi esposa y mis hijas que fueron quienes estuvieron siempre conmigo en este largo camino a mi familia amigos y docentes que colocaron cada uno un granito de arena para obtener conocimientos y experiencia en este etapa que es la maacutes importante de mi vida

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AGRADECIMIENTOS Agradezco a la empresa BIOS COLOMBIA SAS quien puso a disposicioacuten todas sus instalaciones y depoacutesito toda su confianza en miacute para realizar esto sin su apoyo la realizacioacuten de eacuteste proyecto no hubiera sido posible A mi director de proyecto Ms Joseacute Fernando Gil Botero por brindarme su respaldo y conocimiento durante el desarrollo de la pasantiacutea que ademaacutes de ser un excelente docente se encargoacute de guiarme siempre que lo necesiteacute A la universidad Autoacutenoma de Occidente por los antildeos que me brindo educacioacuten de alta calidad con sus excelentes maestros y guiacuteas que tiene en sus filas Y a todas las personas que de una u otra manera estuvieron durante estos antildeos de formacioacuten profesional que me motivaron a convertir este suentildeo en realidad

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CONTENIDO

Paacuteg

RESUMEN 22 INTRODUCCIOacuteN 23 1 ANTECEDENTES 24 11 LLENADORA DE BOTELLAS 24 111 Llenado Volumeacutetrico 25 112 Llenado por Gravedad a Nivel 25 12 EQUIPOS DE DOSIFICADO 26 121 Maquina Automaacutetica para dosificado de productos liacutequidos 26 1211 Caracteriacutesticas 26 122 Maquina Automaacutetica para dosificado de productos viscosos 27 123 Maquina Automaacutetica para dosificado de productos corrosivos 28 1231 Caracteriacutesticas 29 2 PROBLEMA DE INVESTIGACION 30 21 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 30 3 JUSTIFICACIOacuteN 31 4 OBJETIVOS 33 41 OBJETIVO GENERAL 33

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42 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS 33 5 MARCO REFERENCIAL 34 51 MARCO TEORICO 34 511 Proceso de produccioacuten de desinfectantes 34 512 Sistemas de dosificacioacuten 39 513 Teoriacutea de vaacutelvulas 39 5131 Vaacutelvulas de control 39 514 Sistemas Automatizados 47 5141 Objetivos de la Automatizacioacuten 48 5142 Tipos de Tecnologiacuteas de automatizacioacuten 48 5143 PLC En espantildeol Controlador Loacutegico Programable 49 5144 Elementos finales de control o Actuadores 55 5145 Ergonomiacutea 56 515 Interfaz HMI 58 6 METODOLOGIacuteA DE LA INVESTIGACIOacuteN 59 61 DISENtildeO CONCURRENTE 59 62 ETAPAS DEL PROYECTO 60 621 Identificacioacuten de las necesidades ldquoRecoleccioacuten de informacioacutenrdquo 60 622 Disentildeo Conceptual ldquoObtencioacuten de datos y especificaciones teacutecnicas de los instrumentos de medicioacuten y controlrdquo 61 623 Disentildeo Preliminar ldquoDisentildeo loacutegico del sistemardquo 61 624 Disentildeo Detallado ldquoDisentildeo de arquitectura y planos de conexioacutenrdquo 61

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625 Disentildeo Final ldquoPrueba del disentildeo final del sistema mediante simulacioacutenrdquo 62 7 PROCESO DE PLANIFICACIOacuteN DEL PROYECTO 63 71 DESCRIPCIOacuteN DEL PRODUCTO 63 711 Principales objetivos de Marketing 63 7111 Mercado Primario 63 7112 Mercado Secundario 63 712 Premisas y restricciones 64 7121 Partes Implicadas 64 8 LEVANTAMIENTO DE NECESIDADES 65 9 MEacuteTRICAS 66 91 MEacuteTODO QFD 66 10 GENERACION DE CONCEPTOS 68 101 CAJA NEGRA 68 102 DESCOMPOSICIOacuteN FUNCIONAL 69 103 DISENtildeO DE CONCEPTOS 70 1031 iquestQueacute tipo de controlador se va a utilizar para el sistema 70 10311 Concepto 1 70 10312 Concepto 2 71 1031 iquestCoacutemo seraacute la interaccioacuten con el sistema ldquohombre ndash maacutequinardquo 71 10311 Concepto 1 71

9

10312 Concepto 2 72 10313 Concepto 3 73 1032 iquestCoacutemo seraacute medido el caudal de salida de la materia prima del tanque de mezcla al dosificador 73 10321 Concepto 1 73 10322 Concepto 2 74 1033 iquestCoacutemo se piensa controlar el caudal de salida de la materia prima del tanque de mezcla al dosificador 75 10331 Concepto 1 75 10332 Concepto 2 75 1034 iquestCoacutemo se realiza la ubicacioacuten del recipiente al dosificador 76 10341 Concepto 1 76 10342 Concepto 2 77 1035 iquestMedir el volumen requerido de desinfectante o antiseacuteptico 78 seguacuten la presentacioacuten deseada

10351 Concepto 1 78 10352 Concepto 2 78 10353 Concepto 3 79 104 PRUEBA Y SELECCIOacuteN DE CONCEPTOS 80 105 MATRIZ PARA EL TAMIZAJE DE CONCEPTOS 80 1051 Tamizaje 80 10512 Tamizaje para el sistema iquestCoacutemo seraacute la Interfaz con el sistema ldquoHombre ndash Maacutequinardquo 82 10513 Evaluacioacuten del concepto 83

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10514 Tamizaje para el sistema iquestCoacutemo seraacute medido el caudal de salida de la materia prima del tanque de mezcla al dosificador 84 10515 Tamizaje para el sistema iquestCoacutemo se piensa controlar el caudal de salida de la materia prima del tanque de mezcla al dosificador 84 10516 Tamizaje para el sistema iquestCoacutemo se realizara la ubicacioacuten del recipiente al dosificador 85 10517 Tamizaje para el sistema iquestMedir el volumen requerido de desinfectante o antiseacuteptico seguacuten la presentacioacuten deseada 86 10518 Evaluacioacuten del concepto 87 11 RESULTADOS DE DISENtildeO FINAL 89 111 EVALUACIOacuteN DE LAS ALTERNATIVAS QUE CONTINUacuteAN 90 112 SELECCIOacuteN DE MATERIALES Y DISPOSITIVOS 91 1121 iquestDe queacute material deben ser la tuberiacutea que lleva la materia prima hacia los dosificadores 92 11211 iquestQueacute tipo de mecanismo se va a usar para el desplazamiento 92 de la vaacutelvula dosificadora

11212 iquestQueacute tipo de sensor se va a usar para medir el nivel de materia prima en el tanque de mezcla 93 11213 iquestQueacute material seraacute el utilizado para armar la estructura metaacutelica que soportara el sistema de envasado y dosificado 94 113 DISENtildeO A NIVEL SISTEMA 95 114 ARQUITECTURA DEL PRODUCTO 96 1141 Arquitectura electroacutenica 96 1142 Arquitectura mecaacutenica 97 1143 Arquitectura neumaacutetica 98 115 SELECCIOacuteN DE LA ARQUITECTURA DEL PRODUCTO 98

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116 COMPONENTES DE CADA MODULO DEL SISTEMA 99 1161 Moacutedulo 1 Almacenamiento y Entrega de la materia Prima al 99 sistema

1162 Moacutedulo 2 Salida de la materia prima 99 1163 Moacutedulo 3 Dosificacioacuten y Medicioacuten de cantidad de la materia prima 99 1164 Moacutedulo 4 Control y Visualizacioacuten 99 117 DISENtildeO DETALLADO 99 1171 Disentildeo Virtual del Sistema - Disentildeo Mecaacutenico 100 1172 Gabinete de equipos de control y visualizacioacuten 100 1173 Tanque de Mezcla y Almacenamiento 100 1174 Sensor ultrasoacutenico 101 1175 Tuberiacutea en acero inoxidable 101 1176 Electrovaacutelvula proporcional 102 1177 Sistema Cilindro Neumaacutetico doble efecto 103 1178 Celda de Carga 103 1179 Estructura metaacutelica del sistema de dosificado 104 12 PROTOTIPADO Y DISTRIBUCIOacuteN EN PLANTA 105 121PROTOTIPO FINAL DEL SISTEMA DE ENVASADO Y DOSIFICADO 105 122 DISENtildeO ELECTROacuteNICO Y DE PROGRAMACIOacuteN (ESTRATEGIA DE CONTROL LOacuteGICA SECUENCIAL DEL PROCESO Y GRAFCET) 106 1221 Estrategia de control 107 1222 Diagrama Grafcet del sistema 108

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13 ANALISIS ECONOMICO 110 131 FLUJO DE FONDOS 110 132 TIR Y VPN 111 133 PRESUPUESTO DE COMPONENTES PARA EL DISENtildeO 111 14 BENEFICIOS GENERADOS POR EL PROYECTO 114 141 BENEFICIO DE LA ELIMINACIOacuteN DEL RIESGO ERGONOacuteMICO 114 142 BENEFICIO DE PRODUCCIOacuteN CON EL SISTEMA DISENtildeADO 114 15 CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES 116 16 CONCLUSIONES 117 BIBLIOGRAFIacuteA 118 ANEXOS 123

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LISTA DE FIGURAS

Paacuteg

Figura 1 Proceso de llenado de botellas 25 Figura 2 Maquina Automaacutetica para dosificado de productos liacutequidos 27 Figura 3 Maquina Automaacutetica para dosificado de productos viscosos 28 Figura 4 Maquina Automaacutetica para dosificado de productos corrosivos 29 Figura 5 Flujo del proceso de produccioacuten en una escala de micro empresaartesanal 37 Figura 6 Descripcioacuten general del proceso de produccioacuten de un desinfectante en una escala de micro empresaartesanal 38 Figura 7 Vaacutelvula de control 39 Figura 8 Tipos De Vaacutelvulas De Control 47 Figura 9 PLC Controlador Loacutegico Programable 52 Figura 10 Estructura servomotor y driver 56 Figura 11 Interfaz HMI de un tanque de nivel automatizado 58 Figura 12 Disentildeo concurrente 59 Figura 13 Etapas del disentildeo concurrente 60 Figura 14 Caja negra 68 Figura 15 Descomposicioacuten funcional del sistema 69 Figura 16 Microcontrolador 70 Figura 17 Controlador Loacutegico Programable 71 Figura 18 HMI Panel View 72 Figura 19 Interfaz Graacutefica OPC 72

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Figura 20 Tablero de Control 73 Figura 21 Sensor de Flujo 74 Figura 22 Tipo Sensores de Nivel de Liacutequidos 74 Figura 23 Vaacutelvula Proporcional de 22 viacuteas 75 Figura 24 Electrovaacutelvula de control asistido de 22 viacuteas OnOff 76 Figura 25 Mecanismo para desplazar el dosificador 77 Figura 26 Plataforma Moacutevil 77 Figura 27 Celda de carga 78 Figura 28 Electrovaacutelvula OnOff 79 Figura 29 Sensor Ultrasoacutenico 79 Figura 30 Arquitectura electroacutenica 97 Figura 31 Arquitectura Mecaacutenica 98 Figura 32 Arquitectura Neumaacutetica 98 Figura 33 Gabinete de Control 100 Figura 34 Tanque de Mezcla y Almacenamiento 101 Figura 35 Sensor Ultrasoacutenico 101 Figura 36 Tuberiacutea Acero Inoxidable 102 Figura 37 Vaacutelvula Proporcional 102 Figura 38 Sistema Cilindro Neumaacutetico de Doble Efecto 103 Figura 39 Celda de carga 103 Figura 40 Estructura metaacutelica del sistema de dosificado 104 Figura 41 Prototipo final ensamblado (vista Isomeacutetrica) 105 Figura 42 Prototipo final ensamblado (vista Frontal) 106

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Figura 43 Prototipo final ensamblado (vista lateral derecha) 106 Figura 44 Diagrama de bloques de las sentildeales independientes (flujo y volumen en lazo cerrado) 107 Figura 45 Diagrama de bloques aplicando un control proporcional 107 Figura 46 Diagrama grafcet del Sistema 109 Figura 47 Diagrama de Flujo de Fondos 110

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LISTA DE CUADROS Paacuteg Cuadro 1 Escala de produccioacuten seguacuten la dimensioacuten de la empresa 34 Cuadro 2 Tipos de sensores 54 Cuadro 3 Planteamiento de las necesidades y requerimientos 65 Cuadro 4 Lista de especificaciones preliminares se califican de 1 maacutes bajo a 5 maacutes alto 66 Cuadro 5 Matriz de Tamizaje Sistema de control 81 Cuadro 6 Matriz de Tamizaje Interfaz ldquoHombre ndash Maacutequinardquo 82 Cuadro 7 Matriz de Tamizaje Evaluacioacuten del Concepto Interfaz ldquoHombre ndash Maacutequinardquo 83 Cuadro 8 Matriz de Tamizaje Medicioacuten de Caudal 84 Cuadro 9 Matriz de Tamizaje control del caudal 85 Cuadro 10 Matriz de Tamizaje ubicacioacuten del recipiente al dosificador 86 Cuadro 11 Matriz de Tamizaje Medir el volumen de la materia prima 87 Cuadro 12 Matriz de Tamizaje Evaluacioacuten del Concepto volumen de la materia prima 88 Cuadro 13 Alternativas generadas para los conceptos de disentildeo 89 Cuadro 14 Matriz de tamizaje para evaluar alternativas 90 Cuadro 15 Matriz de Tamizaje Evaluacioacuten las alternativas que continuacutean 91 Cuadro 16 Matriz de Tamizaje de Material de Tuberiacuteas 92 Cuadro 17 Matriz de tamizaje para el desplazamiento del dosificador 93

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Cuadro 18 Matriz de tamizaje para el sensor de nivel se usara para el 94 tanque de mezcla

Cuadro 19 Matriz de Tamizaje de Material de la estructura metaacutelica 95 Cuadro 20 Arquitectura del producto 96 Cuadro 21 Variables del programa y su significado 108 Cuadro 22 Listado de entradas y salidas al sistema 109 Cuadro 23 Lista del costo de los componentes y mano de obra del sistemaCOP (Peso Colombiano) 112 Cuadro 24 Lista del costo total de los componentes del sistema 113 Cuadro 25 Diagrama de Gantt o Cronograma de Actividades 116

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LISTA DE ANEXOS

Paacuteg

Anexo A Estructura de tubo cuadrado que soportara el sistema 123 Anexo B Tuberiacutea acero Inoxidable 124 Anexo C Mecanismo que va con el pistoacuten neumaacutetico 125 Anexo D Interfaz Graacutefica Envasadora 126 Anexo E Tabla de los Aceros Inoxidables 127 Anexo F Cilindro Neumaacutetico Doble Efecto Tipo Tirantes 129 Anexo G Vaacutelvula proporcional de 22 viacuteas Servopilotada 130 Anexo H QFD o Casa de la Calidad 131

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GLOSARIO

ACTUADOR es un dispositivo capaz de transformar energiacutea hidraacuteulica neumaacutetica o eleacutectrica en la activacioacuten de un proceso con la finalidad de generar un efecto sobre un proceso automatizado Este recibe la orden de un regulador o controlador y en funcioacuten de ella genera la orden para activar un elemento final de control como por ejemplo una vaacutelvula CONDICIONES INICIALES (CI) se le llama asiacute al estado de la variable antes que el sistema reciba alguna entrada o por perturbacioacuten CONTROLADOR elemento que compara la variable fiacutesica a controlar con un valor deseado y ejercen una accioacuten correctiva de acuerdo a la desviacioacuten El tipo de sentildeal de salida de un controlador es estaacutendar como el transmisor En la industria se tiene una gran variedad de controladores como los PID los digitales y los inteligentes basados en teacutecnicas como la loacutegica difusa y las redes neuronales ETHERNET es un estaacutendar de redes de aacuterea local para computadores con acceso al medio por contienda (CSMACD) Su nombre viene del concepto fiacutesico de ether Ethernet define las caracteriacutesticas de cableado y sentildealizacioacuten de nivel fiacutesico y los formatos de tramas de datos del nivel de enlace de datos del modelo OSI GABINETES O TABLEROS los gabinetes o tableros (tambieacuten llamados carcasas cajas torres o chasises) Armazoacuten que contiene los componentes de la computadora GRAFCET del ingleacutes Graphe Fonctionnel de Commande Etape Transition Es un modelo de representacioacuten graacutefica de los sucesivos comportamientos de un sistema loacutegico predefinido por sus entradas y salidas HMI del ingleacutes Human Machine Interface se usa para referirse a la interaccioacuten entre humanos y maacutequinas Aplicable a sistemas de Automatizacioacuten de procesos MOTOBOMBA Bomba aspirante e impelente que funciona por medio de un motor eleacutectrico o de explosioacuten acoplado a ella

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PC Las siglas PC computadora personal (u ordenador personal) del ingleacutes personal computer PLC del ingleacutes Programmable Logic Controller es una computadora o dispositivo electroacutenico utilizada en la ingenieriacutea automaacutetica o automatizacioacuten industrial destinado a gobernar maacutequinas o procesos loacutegicos yo secuenciales PROTOCOLO DE COMUNICACIOacuteN es un protocolo de comunicaciones es un conjunto de reglas y normas que permiten que dos o maacutes entidades de un sistema de comunicacioacuten se comuniquen entre ellos para transmitir informacioacuten por medio de cualquier tipo de variacioacuten de una magnitud fiacutesica Se trata de las reglas o el estaacutendar que define la sintaxis semaacutentica y sincronizacioacuten de la comunicacioacuten asiacute como posibles meacutetodos de recuperacioacuten de errores Los protocolos pueden ser implementados por hardware software o una combinacioacuten de ambos CONTACTOR el releacute o relevador es un dispositivo electromecaacutenico Funciona como un interruptor controlado por un circuito eleacutectrico en el que por medio de una bobina y un electroimaacuten se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos eleacutectricos independientes SENSORES TRANSMISORES un sensor no es maacutes que un dispositivo disentildeado para recibir informacioacuten de una magnitud del exterior y transformarla en otra magnitud normalmente eleacutectrica que seamos capaces de cuantificar y manipular Un transmisor es un dispositivo transductor que convierte una sentildeal de un tipo de energiacutea en otra y se encarga de transmitirla hacia un dispositivo con el mismo protocolo de comunicacioacuten SET POINT (SP) Es el valor objetivo en un sistema de control automaacutetico por ejemplo controlador PID tendraacute como objetivo alcanzar el valor x TCPIP El modelo TCPIP es un modelo de descripcioacuten de protocolos de red desarrollado en los antildeos 70 por Vinton Cerf y Robert E Kahn Fue implantado en la red ARPANET la primera red de aacuterea amplia desarrollada por encargo de DARPA una agencia del Departamento de Defensa de los Estados Unidos y predecesora de la actual red Internet EL modelo TCPIP se denomina a veces como Internet Model Modelo DoD o Modelo DARPA

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Dosificar Graduar la cantidad o porcioacuten de otras cosas TIR Tasa Interna de Retorno es un indicador de la rentabilidad de un proyecto que se lee a mayor TIR mayor rentabilidad Por esta razoacuten se utiliza para decidir sobre la aceptacioacuten o rechazo de un proyecto de inversioacuten VPN Valor Presente Neto es el meacutetodo maacutes conocido a la hora de evaluar proyectos de inversioacuten a largo plazo Permite determinar si una inversioacuten cumple con el objetivo baacutesico financiero Diagrama de Gantt es una herramienta graacutefica cuyo objetivo es exponer el tiempo de dedicacioacuten previsto para diferentes tareas o actividades a lo largo de un tiempo total determinado

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RESUMEN

El siguiente documento habla sobre el proyecto se realizoacute en la empresa BIOS COLOMBIA SAS como parte del desarrollo de una pasantiacutea institucional de la facultad de ingenieriacutea de la UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE OCCIDENTE El proyecto se dio gracias a la aparicioacuten de problemas de tipo teacutecnico logiacutestico y ergonoacutemico en el aacuterea de Produccioacuten de la planta de desinfectantes veterinarios BIOS COLOMBIA SAS Para este caso en especial se identifican las necesidades del cliente y se pasa a obtener informacioacuten adicional mediante entrevistas a personal teacutecnico y operario dentro del aacuterea de la planta donde se encuentra el proceso productivo en el cual ejecutan una labor constante de solucionar problemas que se presentan con los sistemas actuales Con el enfoque del proyecto definido previamente se mostraraacute en este documento los estudios pertinentes realizados a la zona de trabajo los recursos de la empresa y los demaacutes aspectos que se ven involucrados en el proceso de los productos para identificar los requerimientos y restricciones y seguir en orden la metodologiacutea del disentildeo concurrente hacia la generacioacuten de conceptos que permitan ayudar al disentildeador a un correcto desarrollo del proyecto Por uacuteltimo se muestran los estudios que se hicieron en los cuales se calcula lo que la empresa debe financiar en caso de implementar el sistema Adicionalmente se exponen los ahorros generados y el tiempo de recuperacioacuten de dicha inversioacuten junto con los demaacutes beneficios que genera implementar el nuevo sistema disentildeado y se presenta el prototipo virtual de lo que es la conclusioacuten del disentildeo del proyecto Palabras Clave Sistema mecatroacutenico Desinfectantes Automatizado Veterinario Simulacioacuten Prototipo CAD Disentildeo Concurrente Grafcet Modelos Virtuales flujo de Fondos ergonoacutemico teacutecnico logiacutestico

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INTRODUCCIOacuteN La automatizacioacuten de procesos industriales maacutes que una opcioacuten es una necesidad que se presenta en la actualidad para el mejoramiento de procesos productivos hoy en diacutea en pequentildeas y medianas industrias del paiacutes En el sector de produccioacuten de desinfectantes veterinarios existen ya varias microempresas dedicadas al envasado de estos productos donde los procesos se realizan de forma manual Cada vez este mercado va presentando mayor competencia por lo cual introducir tecnologiacutea a este proceso no solo incrementa el aprovechamiento de los recursos sino que adicionalmente genera mejoras en los tiempos de produccioacuten y en la calidad final de los productos ocasionando mayores utilidades para el productor y mejores precios y productos para el consumidor final En este proyecto se describe el disentildeo de un sistema automatizado para el envasado y dosificacioacuten de productos desinfectantes veterinarios en envases de diferentes tamantildeos Este proceso se estaacute realizando manualmente y se identifican dos fases baacutesicas La primera es la ubicacioacuten del envase en la llave dosificadora y la segunda corresponde al llenado de los envases en sus diferentes presentaciones A partir de estas dos etapas se integra el proceso con un sistema de ubicacioacuten de los envases y un moacutedulo de supervisioacuten de llenado de la maacutequina dando inicio a un sistema automaacutetico

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1 ANTECEDENTES

BIOS Colombia SAS lleva en el mercado local maacutes de 10 antildeos buscando posicionarse como una empresa pionera en la produccioacuten de productos desinfectantes veterinarios En sus inicios esta empresa arranca en el sector del barrio obrero en Cali en unas instalaciones pequentildeas que no supliacutean con las necesidades de esta Por tal razoacuten es que ha decidido trasladar y ampliar sus instalaciones al Parque Industrial Acerosa Autopista Cali-Yumbo y asiacute mejorar su produccioacuten de tal manera que pueda suplir con las necesidades que los clientes necesitan La empresa desde sus inicios y hasta la actualidad viene realizando el proceso de produccioacuten de manera manual tanto en la dosificacioacuten de la materia prima y la mezcla de los compuestos como en el envasado del producto final Este proceso se viene realizando por medio de dos operarios distribuidos a lo largo del proceso En la actualidad los procesos de produccioacuten para el envasado de diferentes liacutequidos o sustancias estaacuten avanzando a un ritmo acelerado La globalizacioacuten de los mercados y el aumento exponencial de la competencia asiacute como la progresiva demanda ha conllevado a una continua optimizacioacuten de los procesos El objetivo final de este proceso continuo es lograr una mayor produccioacuten aumentando la calidad de los productos

Para entender el proceso de llenado de liacutequidos es necesario conocer la secuencia baacutesica que se requiere la cual consta de seis etapas tales como la recepcioacuten de botellas a llenar transporte de las mismas posicionamiento de botellas en zona de llenado dosificacioacuten del liacutequido en las botellas proceso de tapado de botellas y transporte hacia destino final 11 LLENADORA DE BOTELLAS

El llenado de botellas es una de las principales operaciones de envasado de productos liacutequidos de la industria de bebidas A la hora de disentildear una liacutenea de embotellado se tiene siempre en mente la idea de que ocupe un miacutenimo de espacio pero con condiciones optimizadas de manejo mantenimiento y puesta en servicio Las etapas principales del proceso se describen brevemente a continuacioacuten

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Las botellas entran por la cinta transportadora que las va colocando sobre unos soportes moacuteviles que las elevan sujetaacutendolas del cuello hasta introducir el grifo en las mismas (Ver Figura 1) En esta etapa dependiendo de las caracteriacutesticas del producto pueden emplearse muy diversos sistemas de dosificacioacuten y llenado por ejemplo llenadoras de presioacuten isobaacutericas a vaciacuteo por peso de pistoacuten lineal rotativa monoblock syncroblock uniblock etc Para productos especiales se incorpora ademaacutes un sistema de inclusioacuten de co2 o n2 Figura 1 Proceso de llenado de botellas

Fuente Bios Colombia SAS [en liacutenea] Yumbo Bioscolombiasasveterineriaco 2016 [consultado 03 de Enero de 2017] Disponible en internet httpbioscolombiasasveterinariablogspotcomco Los dos sistemas principales de llenado son 111 Llenado Volumeacutetrico Este sistema de llenado controla la cantidad de liacutequido introducida en la botella mediante medida del volumen Proporciona flexibilidad tanto en las capacidades a dosificar como en las condiciones de trabajo en funcioacuten del tipo de liacutequido a llenar permitiendo el llenado de productos con viscosidades muy variadas como agua leche zumos detergentes cosmeacuteticos y otros productos quiacutemicos 112 Llenado por Gravedad a Nivel Maacutequina de llenado por sistemas de gravedad a nivel Apropiada para productos muy fluidos como agua vinagre vino

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detergentes o cualquier otro producto 1 12 EQUIPOS DE DOSIFICADO

A continuacioacuten se da a conocer algunas maacutequinas que en la actualidad se estaacuten utilizando en la industria en el proceso de envasado de diferentes sustancias 121 Maquina Automaacutetica para dosificado de productos liacutequidos Para envasar jugos agua leche aceite perfumes jarabes shampoo productos de limpieza etc Disponible con 2 a 12 bocas de llenado y puede acomodar tamantildeos de contenedores que van desde ml a litros muacuteltiples2 (Ver Figura 2)

1211 Caracteriacutesticas

Banda trasportadora con cadena plaacutestica y estructura en acero inoxidable con velocidad variable Tanque de acero inoxidable para recirculacioacuten del producto Una bomba centrifuga de inyeccioacuten de producto en acero inoxidable con velocidad variable Sistema de sube y baja para las vaacutelvulas Sistema de seleccioacuten de envases automaacutetico Panel de control con PLC y pantalla taacutectil Todos los tiempos se regulan a traveacutes de la pantalla Raacutepida instalacioacuten de cambio de un recipiente a otra

1 SALCEDO CASTANtildeO Andreacutes Felipe y GOacuteMEZ TANGARIFE Jorge Andreacutes Disentildeo maacutequina llenadora para planta de mieles del Sena [en liacutenea] Trabajo de Grado Ingeniero Mecatronico Santiago de Cali Universidad Autoacutenoma de Occidente Facultad de Ingenieriacuteas 2012 p181 [consultado 02 de Febrero de 2016] Disponible en internet fileCUsersesperanzaDownloadsTMK01028pdf 2 Advanced technology avan-tec industrial automation system [en liacutenea] Usa Industrialautomsystemnet 2016 [consultado 04 febrero de 2016] Disponible en internet httpwwwindustrialautomsystemnetllenadorashtmgclid=CjwKEAiA58a1BRDw6Jan_PLapw8SJABJz-ZW_6NzZoKd80WL7EDuVcV-30niipzHWJNx2bQ0Gd1TrxoC5Cjw_wcB

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Faacuteciles y precisos ajustes de cantidad deseada de relleno Disponible en formato lineal o rotativo Compatible con otros equipos de llenado Bajo consumo de energiacutea Compatible con maacutequinas de liacutenea como tapadora sellador de induccioacuten lavadora etiquetadora etc Figura 2 Maquina Automaacutetica para dosificado de productos liacutequidos

Fuente Advanced technology avan-tec industrial automation system [en liacutenea] Usa Industrialautomsystemnet 2016 [consultado 04 febrero de 2016] Disponible en internet httpwwwindustrialautomsystemnetllenadorashtmgclid=CjwKEAiA58a1BRDw6Jan_PLapw8SJABJz-ZW_6NzZoKd80WL7EDuVcV-30niipzHWJNx2bQ0Gd1TrxoC5Cjw_wcB

122 Maquina Automaacutetica para dosificado de productos viscosos Ideal para envasar yogurt salsa de tomate cremas jaleas etc 3 (Ver Figura 3)

3Ibiacuted Disponible en internet httpwwwindustrialautomsystemnetllenadorashtmgclid=CjwKEAiA58a1BRDw6Jan_PLapw8SJABJz-ZW_6NzZoKd80WL7EDuVcV-30niipzHWJNx2bQ0Gd1TrxoC5Cjw_wcB

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1221 Caracteriacutesticas Cinta trasportadora con cadena plaacutestica y estructura en acero inoxidable con variador de velocidad Tanque en acero inoxidable para carga del producto Sistema automaacutetico de llenado con vaacutelvulas en acero inoxidable de accioacuten volumeacutetrica comandado por un cilindro neumaacutetico Sistema de seleccioacuten de envase automaacutetico Panel de control con PLC y pantalla taacutectil Figura 3 Maquina Automaacutetica para dosificado de productos viscosos

Fuente Advanced technology avan-tec industrial automation system [en liacutenea] Usa Industrialautomsystemnet2016 [consultado 04 febrero de 2016] Disponible en internet httpwwwindustrialautomsystemnetllenadorashtmgclid=CjwKEAiA58a1BRDw6Jan_PLapw8SJABJz-ZW_6NzZoKd80WL7EDuVcV-30niipzHWJNx2bQ0Gd1TrxoC5Cjw_wcB 123 Maquina Automaacutetica para dosificado de productos corrosivos Equipo fabricado en PVC que es la denominacioacuten por el cual se conoce al policloruroacute de viniacutelo ideal para envasar productos corrosivos como el cloro entre otros 4 ver figura 4 4Ibiacuted Disponible en internet httpwwwindustrialautomsystemnetllenadorashtmgclid=CjwKEAiA58a1BRDw6Jan_PLapw8SJABJz-ZW_6NzZoKd80WL7EDuVcV-30niipzHWJNx2bQ0Gd1TrxoC5Cjw_wcB

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1231 Caracteriacutesticas Cinta trasportadora de 9 pulgadas de largo con cadena y estructura plaacutestica con velocidad variable Volumen a llenar hasta 1 galoacuten Bomba centrifuga de poliacutemero para inyeccioacuten de producto con velocidad variable Sistema de seleccioacuten de envases automaacutetico Panel de control con PLC y pantalla taacutectil Todos los tiempos se regulan a traveacutes de la pantalla Disponible con 2 a 12 bocas de llenado de PVC Capacidad de produccioacuten 1500-2000 LH (litroshora con equipos de 6 vaacutelvulas) Figura 4 Maquina Automaacutetica para dosificado de productos corrosivos

Fuente Advanced technology avan-tec industrial automation system [en liacutenea] Usa Industrialautomsystemnet2016 [consultado 04 febrero de 2016] Disponible en internet httpwwwindustrialautomsystemnetllenadorashtmgclid=CjwKEAiA58a1BRDw6Jan_PLapw8SJABJz-ZW_6NzZoKd80WL7EDuVcV-30niipzHWJNx2bQ0Gd1TrxoC5Cjw_wcB

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2 PROBLEMA DE INVESTIGACION

21 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA La empresa BIOS COLOMBIA SAS estaacute dedicada a la produccioacuten y distribucioacuten de productos desinfectantes y antiseacutepticos veterinarios la cual posee un amplio portafolio de artiacuteculos y clientes en el mercado El proceso de produccioacuten en su totalidad se estaacute realizando de forma manual lo cual estaacute afectando muy seriamente a la empresa en su capacidad productiva generando retrasos a la hora de la entrega de los productos a sus clientes al mismo tiempo que tambieacuten la parte competitiva de la empresa se ve afectada frente a otras empresas del sector En la actualidad uno de los procesos que maacutes afecta la productividad de la empresa es el de envasado y dosificado del producto final pues este presenta una serie de problemas que disminuyen el ritmo de produccioacuten entre los maacutes significativos encontramos Los tiempos muertos es decir tiempo donde la produccioacuten estaacute detenida esto se debe a que la maquina dispensadora depende de un operario para que haga el trabajo manual de envasado y dosificado Otro gran problema que se ve en este proceso es el desperdicio al momento del envasado ya que por errores humanos muchas veces se llenan los recipientes y el operario auacuten no ha cerrado la vaacutelvula Por uacuteltimo y no menos importante a la hora del envasado al abrir la vaacutelvula y empezar con el llenado se genera espuma lo cual interrumpe el proceso normal de envasado pues hay que esperar a que esta se reduzca y poder continuar con el proceso Ademaacutes el proceso de llenado cumple con una funcioacuten fundamental ya que es la uacuteltima etapa entre la liacutenea de produccioacuten y el cliente Es por esto que debe tener un tratamiento esterilizado especial para asiacute cumplir con las normas sanitarias que rijan este sector industrial De acuerdo a lo anterior se puede decir que la etapa de envasado y dosificado es de suma importancia para cualquier proceso productivo sin importar el fluido o sustancia que se esteacute produciendo Entonces nos hacemos la pregunta iquestEs posible mejorar la productividad de la empresa al realizar un buen disentildeo de una estacioacuten de envasado y dosificado que permita aprovechar al maacuteximo el producto elaborado por la planta mediante las diferentes teacutecnicas de automatizacioacuten existentes en la actualidad

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3 JUSTIFICACIOacuteN

En la actualidad en Colombia se presentan innumerables obstaacuteculos que impiden la entrada de los productos de las pequentildeas y medianas empresas al mercado global Uno de los principales obstaacuteculos con los que nos encontramos es la relacionada con la ineficiencia de sus procesos de produccioacuten asiacute como la baja calidad de sus productos El auge de la globalizacioacuten y la competitividad han dado pie a que las compantildeiacuteas actualmente busquen la manera de entrar y crecer en el mercado creando asiacute en las empresas una visioacuten futurista de inversioacuten y expansioacuten como factor de desarrollo Para ello se busca disminuir los problemas que se presentan y tener una modernizacioacuten en los equipos para competir con el mercado Por tal razoacuten la automatizacioacuten industrial se ha convertido en una de las principales soluciones a un sin nuacutemero de problemas en la industria desde labores de mantenimiento hasta aumento de productividad y confiabilidad La totalidad de las maacutequinas de produccioacuten que posee BIOS COLOMBIA SAS son fabricadas artesanalmente por tal razoacuten no cuentan con la tecnologiacutea existente de hoy en diacutea como instrumentacioacuten adecuada sistemas de control de variables como presioacuten caudal nivel entre otros Con el desarrollo de un sistema de monitoreo y control se desea reemplazar y mejorar las caracteriacutesticas de las maacutequinas logrando asiacute tener un mejor conocimiento de las variables importantes del proceso permitiendo automatizarlas Con el disentildeo de este proyecto se quiere beneficiar a la empresa y a las personas que se involucran con la maacutequina y su proceso la calidad del producto mejora porque se tendraacuten menos problemas en los procesos se disminuiraacute la cantidad de producto desperdiciado se podraacute hacer seguimiento continuo del proceso ademaacutes disminuye los costos por perdida de energiacutea KWh En general BIOS COLOMBIA SAS mejorariacutea la calidad de la produccioacuten logrando asiacute mejores resultados e incrementando sus perspectivas ante el cliente seraacuten maacutes eficaces los tiempos de produccioacuten se reduciraacute los tiempos de mantenimiento por parte de los operarios y se tendraacute mayor disponibilidad de productos para poder abarcar el mercado se reduciraacute el consumo de energiacutea y se ampliara la seguridad en el proceso Ademaacutes con el disentildeo de este sistema BIOS COLOMBIA SAS tendraacute una base que sirva para la actualizacioacuten de otras maacutequinas con caracteriacutesticas similares que

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se encuentren en la empresa alcanzando algunas metas como la modernizacioacuten de todo el sistema de produccioacuten y su integracioacuten

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4 OBJETIVOS

41 OBJETIVO GENERAL Disentildear la automatizacioacuten de un sistema de envasado y dosificado de productos desinfectantes veterinarios para incorporarlo al proceso productivo de la empresa BIOS COLOMBIA SAS Utilizando las teacutecnicas de disentildeo de ingenieriacutea 42 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS Determinar las necesidades principales que posee la empresa en el proceso de envasado y dosificado identificando las meacutetricas necesarias para el disentildeo Disentildear los componentes loacutegicos de control y mecaacutenicos del sistema de acuerdo a las necesidades encontradas en la empresa Validar el disentildeo del sistema automatizado mediante prototipos virtuales Estimar un costo del disentildeo y la automatizacioacuten del sistema a desarrollar

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5 MARCO REFERENCIAL

51 MARCO TEORICO Para realizar el disentildeo del sistema automatizado es necesario la documentacioacuten de los puntos teoacutericos relevantes para el desarrollo del proyecto Estos puntos son la base teoacuterica para las soluciones planteadas en los capiacutetulos posteriores A continuacioacuten se presentan dichos temas con la descripcioacuten respectiva de cada uno

511 Proceso de produccioacuten de desinfectantes El proceso de elaboracioacuten de los desinfectantes liacutequidos es homogeacuteneo por ser siempre resultado de la mezcla de las mismas sustancias quiacutemicas soacutelo variacutea en funcioacuten al aroma y colorantes que se le agregan5

Las escalas posibles de produccioacuten que se pueden lograr se pueden apreciar en el cuadro 1 Cuadro 1 Escala de produccioacuten seguacuten la dimensioacuten de la empresa

Descripcioacuten Escala (rango de produccioacuten) Microempresaartesanal De 1 a 1000 Kg diacutea

Pequentildea empresa De 1001 a 2500 Kg diacutea

Mediana empresa De 2501 a 4000 Kg diacutea

Gran empresa Maacutes de 4000 kg diacutea

Fuente Proceso de produccioacuten de productos desinfectantes [en liacutenea] Meacutexico guiacuteas empresariales 2015 [consultado 04 febrero de 2016] Disponible en internet httpwwwcontactopymegobmxguiasempresarialesimagesfm_limpiadores A continuacioacuten se presenta una explicacioacuten del proceso productivo a nivel microempresaartesanal 6

5 Proceso de produccioacuten de productos desinfectantes [en liacutenea] Meacutexico guiacuteas empresariales 2015 [consultado 04 febrero de 2016] Disponible en internet httpwwwcontactopymegobmxguiasempresarialesimagesfm_limpiadores 6Ibiacuted Disponible en internet httpwwwcontactopymegobmxguiasempresarialesimagesfm_limpiadores

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Recepcioacuten y almacenamiento de materia prima En el almaceacuten se reciben las materias primas como son alcohol etiacutelico desnaturalizado nonil fenol etoxilado cloruro de benzolconio perfume limoacuten amarillo tartracina colorante azul directo envases tapas y cajas de cartoacuten Inspeccioacuten de materia prima Por muestreo se les analiza y compara con las especificaciones establecidas Transporte de las materias primas al almaceacuten de tanques Las materias primas se trasladan mediante bombeo hasta el aacuterea de tanques Mezcla de agua alcohol Una vez llegada la cantidad necesaria de alcohol etiacutelico desnaturalizado al tanque nuacutemero 1 mediante la dosificacioacuten se mezcla con agua Las proporciones de cada insumo se detallan en el punto de relacioacuten insumo-producto La mezcla se realiza en friacuteo y mediante agitacioacuten hasta obtener una sustancia homogeacutenea Mezcla del perfume Una vez llegada la cantidad necesaria de nonil fenol etoxilado cloruro de benzalconio y perfume al tanque mediante dosificacioacuten se mezcla en friacuteo y por medio de agitacioacuten hasta obtener una sustancia homogeacutenea Transporte al tanque nuacutemero 1 Una vez hecha la mezcla anterior se transporta mediante bombeo al tanque nuacutemero 1 Mezclado de colorantes En este tanque se disuelven los colorantes (amarillo tartracina y azul directo) con el de agua restante La mezcla se realiza por medio de agitacioacuten hasta obtener una composicioacuten homogeacutenea Transporte al tanque nuacutemero 1 La mezcla obtenida se transporta mediante bombeo al tanque nuacutemero 1 Mezcla de las sustancias Cuando se han mezclado las sustancias lentamente y con agitacioacuten en el tanque receptor Se realiza la misma operacioacuten con el contenido del tanque y se continuacutea el agitado o mezclado durante 5 minutos al cabo de los cuales cesa el agitado y el limpiador estaacute listo para envasarse

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Envasado Mediante bombeo se llenan los envases previa filtracioacuten del limpiador a temperatura ambiente cuidando no derramar el producto Los envases utilizados son de plaacutestico y deben estar completamente limpios y etiquetados o marcados sobre el mismo envaseDespueacutes se cierran automaacuteticamente por medio de un dispositivo de pistoacuten integrado en la maacutequina o bien manualmente por medio de un golpe Inspeccioacuten final Se toma una muestra del producto terminado para su anaacutelisis y para verificar que tenga la calidad y caracteriacutesticas programadas Entre las caracteriacutesticas que se verifican estaacuten pH gravedad especiacutefica contenido de no volaacutetiles alcalinidad apariencia color y olor Empaque Esta actividad consiste en introducir las botellas con el producto en cajas de cartoacuten las cuales se cierran con cinta adhesiva Transporte al almaceacuten Los envases llenos perfectamente cerrados se trasladan en cajas de cartoacuten mediante una plataforma con ruedas hasta el almaceacuten Almacenamiento El producto terminado se almacena quedando listo para su distribucioacuten 7 Ver figura 5 y 6

7Ibiacuted Disponible en internet httpwwwcontactopymegobmxguiasempresarialesimagesfm_limpiadores

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Figura 5 Flujo del proceso de produccioacuten en una escala de micro empresaartesanal

Fuente Proceso de produccioacuten de productos desinfectantes [en liacutenea] Meacutexico guiacuteas empresariales 2015 [consultado 04 febrero de 2016] Disponible en internet httpwwwcontactopymegobmxguiasempresarialesimagesfm_limpiadores

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Figura 6 Descripcioacuten general del proceso de produccioacuten de un desinfectante en una escala de micro empresaartesanal


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512 Sistemas de dosificacioacuten Cualquier liacutequido se puede dosificar controladamente usando sistemas de dosificacioacuten Los liacutequidos de baja viscosidad como desinfectantes disolventes etc no son una excepcioacuten Para el envasado de desinfectantes se requiere que el sistema de dosificacioacuten a utilizar cumpla con los estaacutendares requeridos para la entrada y salida del liacutequido 8 513 Teoriacutea de vaacutelvulas La vaacutelvula se comporta esencialmente como un orifico de paso variable que permite la circulacioacuten de un cierto caudal con una determinada peacuterdida de carga9 (Ver Figura 7) Figura 7 Vaacutelvula de control

Fuente CREUS Antonio Instrumentacioacuten Industrial 6 ed Espantildea Alfaomega 1997 p223 5131 Vaacutelvulas de control Descripcioacuten Las vaacutelvulas de control son las encargadas de regular el caudal del fluido de control que modifica a su vez el valor de la variable medida y por lo tanto la variable controlada comportaacutendose como un orificio de aacuterea continuamente variable 10 8Ibiacuted Disponible en internet httpwwwcontactopymegobmxguiasempresarialesimagesfm_limpiadores 9 CREUS Antonio Instrumentacioacuten Industrial 6 ed Espantildea Alfaomega 1997 p223 10 Ibiacuted p 223

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El cuerpo Es el alojamiento de las partes internas de la vaacutelvula (Asiento-Obturador) que estaacuten en contacto con el fluido por lo tanto debe ser de material adecuado para resistir altas temperaturas y presiones del fluido sin peacuterdidas tener un tamantildeo adecuado al caudal que se debe controlar y ser resistente a la erosioacuten o corrosioacuten producidas por el fluido 11 Tapa de la vaacutelvula Permite la unioacuten del cuerpo con el actuador y a su vez se desliza al vaacutestago del obturador Este vaacutestago accionado por el motor dispone generalmente de un iacutendice que sentildeala la posicioacuten de apertura y cierre de la vaacutelvula12 La empaquetadura Para que el fluido no se escape a traveacutes de la tapa es necesario disponer de una caja de empaquetadura entre la tapa y el vaacutestago Para temperaturas superiores a 200ordmC se le adicionan a la caja unas aletas de radiacioacuten La empaquetadura que se utiliza normalmente es de tefloacuten cuya temperatura maacutexima de servicio es de 200ordmC A temperaturas superiores es necesario utilizar otro material o alejar la empaquetadura de cuerpo de la vaacutelvula En el caso de fluidos corrosivos toacutexicos radiactivos o muy valiosos hay que asegurar un cierre total en la estopada lo cual se consigue mediante el uso de fuelles de estanqueidad o empaquetaduras dobles La empaquetadura normal suele ser de aros de tefloacuten de seccioacuten en V comprimidos con un resorte con la ventaja de que el tefloacuten es auto lubricante y no necesita engrase 13 Partes Internas (Obturador y Asiento) Como partes internas se consideran generalmente las piezas metaacutelicas internas desmontables que estaacuten en contacto directo con el fluido Estas piezas son el vaacutestago la empaquetadura los anillos guiacuteas del vaacutestago el obturador y el asiento14

11 Ibiacuted p 223 12 Ibiacuted p 223 13 Ibiacuted p 223 14 Ibiacuted p 223

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Para efectuar la seleccioacuten del conjunto obturador-asiento se recomienda evaluar los siguientes aspectos Materiales aptos y especiales para contrarrestar la corrosioacuten la erosioacuten y el desgaste producidos por el fluido Caracteriacutesticas del caudal en funcioacuten de la carrera (caracteriacutesticas del caudal inherente) Tamantildeo normal o reducido que permite obtener varias capacidades de caudal de la vaacutelvula con el mismo tamantildeo del cuerpo

Materiales Generalmente son construidos en acero inoxidable por ser este un material muy resistente a la corrosioacuten y a la erosioacuten del fluido pero se fabrican de otros materiales de acuerdo a la aplicacioacuten15 Caracteriacutesticas de caudal inherente La caracteriacutestica de un fluido incompresible fluyendo en condiciones de presioacuten diferencial constante a traveacutes de una vaacutelvula se denomina caracteriacutestica de caudal inherente y se representa usualmente considerando como abscisas la carrera del obturador y como ordenadas el porcentaje de caudal maacuteximo bajo una presioacuten diferencial constante Las curvas caracteriacutesticas maacutes significativas son las de apertura raacutepida lineal e isoporcentual Otras curvas son las paraboacutelicas y las correspondientes a las vaacutelvulas de tajadera mariposa Saunders y con obturador exceacutentrico rotativo Las curvas caracteriacutesticas se obtienen mecanizando el obturador para que al variar la carrera el orificio de paso variable existente entre el contorno del obturador y el asiento configure la caracteriacutestica de la vaacutelvula En el obturador con caracteriacutestica lineal el caudal (q) es directamente proporcional a la carrera (I) seguacuten la ecuacioacuten

q=Kl Donde q= caudal

15 Ibiacuted p 223

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K= constante l= carrera de la vaacutelvula El obturador con caracteriacutestica isoporcentual produce un cambio en el cambio en el caudal que es proporcional al caudal que fluiacutea antes de la variacioacuten La ecuacioacuten correspondiente es

qadl

dq

q= caudal a perdida de carga a= constante l= carrera de la vaacutelvula

De aquiacute dlaq

dq

Si se integra la expresioacuten anterior dlaq

dq

Se obtiene

laebq a= constante b= constante e= Base de logaritmos neperianos

La curva isoporcentual se caracteriza por que al principio de la carrera de la vaacutelvula la variacioacuten de caudal es pequentildea y al final pequentildeos incrementos en la carrera se traducen en grandes variaciones de caudal Este tipo de vaacutelvulas presentan una rangeabilidad de 50 a 116 Actuador de la vaacutelvula o servomotor Es el dispositivo que mueve el vaacutestago de la vaacutelvula pueden ser neumaacuteticos eleacutectricos hidraacuteulicos y digitales generalmente es neumaacutetico por ser simple de accioacuten raacutepida y tener gran capacidad de esfuerzo

16 Ibiacuted p 223

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Se verifica entonces que para cualquier posicioacuten la fuerza ejercida por la presioacuten de entrada sobre el diafragma es igual y opuesta a la fuerza ejercida por el resorte17 xKAP Donde P= Presioacuten de entrada A= Aacuterea del diafragma K= Constante del resorte x= desplazamiento del vaacutestago Accesorios Las vaacutelvulas de control pueden tener incorporados ciertos tipos de accesorios para realizar funciones adicionales de control tales como reguladores de presioacuten sensores etc18 Posicionador El posicionador es un accesorio para la vaacutelvula cuyo objetivo es compensar las fuerzas de desequilibrio que actuacutean en la vaacutelvula y que influyen en la posicioacuten del vaacutestago de la vaacutelvula y hacen que el control sea erraacutetico Estas fuerzas en los actuadores neumaacuteticos son esencialmente las siguientes -Fuerza de rozamiento del vaacutestago al deslizarse a traveacutes de la empaquetadura -Fuerza estaacutetica del fluido sobre el actuador creada por la presioacuten diferencial del fluido El posicionador estaacute acoplado mecaacutenicamente al vaacutestago a traveacutes de una leva de tal forma que el movimiento de este es realimentado en el posicionador y comparado con la sentildeal de entrada utilizando normalmente el equilibrio de fuerzas 19 Volante de accionamiento manual En los casos en que se exige maacutexima seguridad de funcionamiento de una instalacioacuten y el proceso debe continuar trabajando independiente de las fallas que se presentan en el bucle de control es necesario mantener un control de apertura de la vaacutelvula lo cual se realiza

17 Ibiacuted p 223 18 Ibiacuted p 223 19 Ibiacuted p 223

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mediante el volante de accionamiento manual que puede estar ubicado en la parte superior o lateralmente 20

Las vaacutelvulas pueden ser de varios tipos seguacuten el disentildeo del cuerpo y el movimiento del obturador Las vaacutelvulas de movimiento lineal en las que el obturador se mueve en la direccioacuten de su propio eje se clasifican como se especifica a continuacioacuten 21 Vaacutelvula de globo Las vaacutelvulas de globo pueden ser de simple asiento de doble asiento y de obturador equilibrado respectivamente ver Figura 8 a b y c Las vaacutelvulas de simple asiento precisan de un actuador de mayor tamantildeo para que el obturador cierre en contra de la presioacuten diferencial del proceso Por lo tanto se emplean cuando la presioacuten del fluido es baja y se precisa que las fugas en posicioacuten de cierre sean miacutenimas En la vaacutelvula de doble asiento o de obturador equilibrado la fuerza de desequilibrio desarrollada por la presioacuten diferencial a traveacutes del obturador es menor que en la vaacutelvula de simple asiento 22 Vaacutelvula en aacutengulo Esta vaacutelvula representada en la Figura 8d permite obtener un flujo de caudal regular sin excesivas turbulencias y es adecuada para disminuir la erosioacuten cuando esta es considerable por las caracteriacutesticas del fluido o por la excesiva presioacuten diferencial 23 Vaacutelvula de tres viacuteas Este tipo de vaacutelvula se emplea generalmente para mezclar fluidos ndash vaacutelvulas mezcladoras ver Figura 8e - o bien para derivar de un flujo de entrada dos de salida - vaacutelvulas diversoras ver Figura 8f Las vaacutelvulas de tres viacuteas intervienen tiacutepicamente en el control de temperatura de intercambiadores de calor 24 Vaacutelvula de compuerta Esta vaacutelvula efectuacutea su cierre con un disco vertical plano o de forma especial y que se mueve verticalmente al flujo del fluido Por su disposicioacuten es adecuada generalmente para control todo-nada ya que en posiciones intermedias tiende a bloquearse Tiene la ventaja de presentar muy poca resistencia al flujo de fluido cuando estaacute en posicioacuten de apertura total ver Figura 8h 25 20 Ibiacuted p 223 21 Ibiacuted p 223 22 Ibiacuted p 223 23 Ibiacuted p 223 24 Ibiacuted p 223 25 Ibiacuted p 223

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Vaacutelvula de jaula Consiste en un obturador ciliacutendrico que desliza en una jaula con orificios adecuados a las caracteriacutesticas de caudal deseadas en la vaacutelvula ver Figura 8g Se caracterizan por el faacutecil desmontaje del obturador y porque eacuteste puede incorporar orificios que permiten eliminar praacutecticamente el desequilibrio de fuerzas producido por la presioacuten diferencial favoreciendo la estabilidad del funcionamiento Por este motivo este tipo de obturador equilibrado se emplea en vaacutelvulas de gran tamantildeo o bien cuando deba trabajarse con una alta presioacuten diferencial Como el obturador estaacute contenido dentro de la jaula la vaacutelvula es muy resistente a las vibraciones y al desgaste 26 Vaacutelvula en Y En la Figura 8i se puede ver su forma Es adecuada como vaacutelvula de cierre y de control Como vaacutelvula todo-nada se caracteriza por su baja peacuterdida de carga y como vaacutelvula de control presenta una gran capacidad de caudal Posee una caracteriacutestica de auto drenaje cuando estaacute instalada inclinada con un cierto aacutengulo Se emplea usualmente en instalaciones criogeacutenicas27 Vaacutelvula de cuerpo partido Esta vaacutelvula en la Figura 8j es una modificacioacuten de la vaacutelvula de globo de simple asiento teniendo el cuerpo partido en dos partes entre las cuales estaacute presionado el asiento Esta disposicioacuten permite una faacutecil sustitucioacuten del asiento y facilita un flujo suave del fluido sin espacios muertos en el cuerpo Se emplea principalmente para fluidos viscosos y en la industria alimentaria28 Vaacutelvula Saunders En la vaacutelvula Saunders Figura 8k el obturador es una membrana flexible que a traveacutes de un vaacutestago unido a un servomotor es forzada contra un resalte del cuerpo cerrado asiacute el paso del fluido La vaacutelvula se caracteriza porque el cuerpo puede revestirse faacutecilmente de goma o de plaacutestico para trabajar con fluidos agresivos Tiene la desventaja de que el servomotor de accionamiento debe ser muy potente Se utiliza principalmente en procesos quiacutemicos difiacuteciles en particular en el manejo de fluidos negros o agresivos o bien en el control de fluidos conteniendo soacutelidos en suspensioacuten29 Vaacutelvula de compresioacuten Esta vaacutelvula funciona mediante el pinzamiento de dos o maacutes elementos flexibles por ejemplo un tubo de goma Igual que las vaacutelvulas de diafragma se caracterizan porque proporcionan un oacuteptimo control en


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posicioacuten de cierre parcial y se aplican fundamentalmente en el manejo de fluidos negros corrosivos viscosos o conteniendo partiacuteculas soacutelidas en suspensioacuten ver Figura 8l Las vaacutelvulas en las que el obturador tiene un movimiento circular se clasifican como se detalla a continuacioacuten 30 Vaacutelvula de obturador exceacutentrico rotativo Consiste en un obturador de superficie esfeacuterica que tiene un movimiento rotativo exceacutentrico y que estaacute unido al eje de giro por uno o dos brazos flexibles ver Figura 8m El eje de giro sale al exterior del cuerpo y es accionado por el vaacutestago de un servomotor El par de eacuteste es reducido gracias al movimiento exceacutentrico de la cara esfeacuterica del obturador La vaacutelvula puede tener un cierre estanco mediante aros de tefloacuten dispuestos en el asiento y se caracteriza por su gran capacidad de caudal comparable a las vaacutelvulas mariposa y a las de bola y por su elevada peacuterdida de carga admisible 31 Vaacutelvula de obturador ciliacutendrico exceacutentrico Esta vaacutelvula Figura 8n tiene un obturador ciliacutendrico exceacutentrico que asienta contra un cuerpo ciliacutendrico El cierre hermeacutetico se consigue con un revestimiento de goma o tefloacuten en la cara del cuerpo donde asienta el obturador La vaacutelvula es de bajo costo y tiene una capacidad relativamente alta Es adecuada para fluidos corrosivos y liacutequidos viscosos o conteniendo soacutelidos en suspensioacuten 32 Vaacutelvula de mariposa El cuerpo estaacute formado por un anillo ciliacutendrico dentro del cual gira transversalmente un disco circular ver Figura 8o La vaacutelvula puede cerrar hermeacuteticamente mediante un anillo de goma encastrado en el cuerpo Un servomotor exterior acciona el eje de giro del disco y ejerce su par maacuteximo cuando la vaacutelvula estaacute totalmente abierta (en control todo-nada se consideran 90deg y en control continuo 60deg a partir de la posicioacuten de cierre ya que la uacuteltima parte del giro es bastante inestable) siempre que la presioacuten diferencial permanezca constante En la seleccioacuten de la vaacutelvula es importante considerar las presiones diferenciales correspondientes a las posiciones de completa apertura y de cierre se necesita una fuerza grande del actuador para accionar la vaacutelvula en caso de una caiacuteda de presioacuten elevada33


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Figura 8 Tipos De Vaacutelvulas De Control

Fuente CREUS Antonio Instrumentacioacuten Industrial 6 ed Espantildea Alfaomega 1997 p 223 514 Sistemas Automatizados La automatizacioacuten es un sistema donde se trasfieren tareas de produccioacuten realizadas habitualmente por operadores humanos a un conjunto de elementos tecnoloacutegicos Entonces un sistema automatizado consta de dos partes principales Parte de Mando y Parte Operativa Una forma claacutesica de abordar el estudio de los sistemas automatizados es la divisioacuten en parte de mando y parte operativa

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La parte operativa es la parte que actuacutea directamente sobre la maacutequina Son los elementos que hacen que la maquina se mueva y realice la operacioacuten Forman parte de ella los accionadores de las maquinas como son motores de corriente continua motores de corriente alterna cilindros neumaacuteticos accionadores hidraacuteulicos compresores bombas etc La parte de mando suele ser un autoacutemata programable que es un equipo electroacutenico programable en lenguaje no informaacutetico disentildeado para controlar en tiempo real y ambiente de tipo industrial procesos secuenciales En un sistema de fabricacioacuten automatizado estaacute el autoacutemata programable en el centro del sistema El autoacutemata programable debe ser capaz de comunicarse con todos los constituyentes del sistema automatizado 34

5141 Objetivos de la Automatizacioacuten

Mejorar la productividad de la empresa reduciendo los costes de la produccioacuten y mejorando la calidad de la misma Mejorar las condiciones de trabajo del personal suprimiendo los trabajos difiacuteciles e incrementando la seguridad Realizar las operaciones imposibles de controlar intelectual o manualmente Mejorar la disponibilidad de los productos pudiendo proveer las cantidades necesarias en el momento preciso Simplificar el mantenimiento de forma que el operario no requiera grandes conocimientos para la manipulacioacuten del proceso productivo Integrar la gestioacuten y produccioacuten 35 5142 Tipos de Tecnologiacuteas de automatizacioacuten

Tecnologiacuteas cableadas Con este tipo de tecnologiacutea el automatismo se realiza interconectando los distintos elementos que lo integran Su funcionamiento es establecido por los elementos que lo componen y por la forma de conectarlos 34 Automatizacioacuten de la Manufactura Sistemas automatizados [en liacutenea] Bogotaacute blogspotcomco 2015 [consultado 04 de Febrero de 2016] Disponible en internet httpmanufacturabustosblogspotcomco200809sistemas-automatizadoshtml 35 CREUS Antonio Instrumentacioacuten Industrial 8 ed Espantildea Alfaomega 2009 p36

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Esta fue la primera solucioacuten que se utilizoacute para crear autoacutematas industriales pero presenta varios inconvenientes Los dispositivos que se utilizan en las tecnologiacuteas cableadas para la realizacioacuten del automatismo son Releacutes electromagneacuteticos moacutedulos loacutegicos neumaacuteticos y tarjetas electroacutenicas Tecnologiacuteas programadas Los avances en el campo de los microprocesadores de los uacuteltimos antildeos han favorecido la generalizacioacuten de las tecnologiacuteas programadas en la realizacioacuten de automatismos Los equipos realizados para este fin son los ordenadores y los autoacutematas programables El ordenador como parte de mando de un automatismo presenta la ventaja de ser altamente flexible a modificaciones de proceso Pero al mismo tiempo y debido a su disentildeo no especiacutefico para su entorno industrial resulta un elemento fraacutegil para trabajar en entornos de liacuteneas de produccioacuten Un autoacutemata programable industrial es un elemento robusto disentildeado especialmente para trabajar en ambientes de talleres con los elementos necesarios y suficientes que usa el ordenador 36

5143 PLC En espantildeol Controlador Loacutegico Programable Un PLC o autoacutemata programable es todo equipo electroacutenico disentildeado para controlar en tiempo real y en medio industrial procesos secuenciales procesos continuos y realizar funciones loacutegicas series paralelos temporizaciones cuentas y otras maacutes potentes como caacutelculos regulaciones etc (Ver Figura 9) La estructura baacutesica del PLC estaacute constituida por Fuente de alimentacioacuten La funcioacuten de la fuente de alimentacioacuten en un controlador es suministrar la energiacutea a la CPU y demaacutes tarjetas seguacuten la configuracioacuten del PLC

bull + 5 V para alimentar a todas las tarjetas

bull + 52 V para alimentar al programador

36 Ibiacuted p36

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bull + 24 V para los canales de lazo de corriente 20 mA

Unidad de procesamiento central (CPU) Es la parte maacutes compleja e imprescindible del controlador programable que en otros teacuterminos podriacutea considerarse el cerebro del controlador

Moacutedulos de entrada digitales o analoacutegicos a los que se conectan pulsadores finales de carrera fotoceacutelulas detectores transmisores entre otros Moacutedulos de salida digitales o analoacutegicos a los que se conectan bobinas de contactores electrovaacutelvulas laacutemparas elementos finales de control como vaacutelvulas entre otros Los Moacutedulos de memorias son dispositivos destinados a guardar informacioacuten de manera provisional o permanente Se cuenta con dos tipos de memorias bull Volaacutetiles (RAM)

bull No volaacutetiles (EPROM y EEPROM) La actuacioacuten de las salidas estaacute en funcioacuten de las sentildeales de entrada que esteacuten activadas en cada momento seguacuten el programa almacenado A diferencia de la loacutegica cableada los elementos tradicionales ndashreleacutes auxiliares releacutes de enclavamiento temporizadores contadoresndash son funciones internas del PLC La tarea del usuario estaacute encaminada a la conexioacuten de los sensores y actuadores al PLC y la implementacioacuten de la estrategia de control para el manejo se requiere conocimientos baacutesicos de informaacutetica El PLC presenta muchas ventajas en relacioacuten a la loacutegica cableada Esto es debido principalmente a la variedad de modelos existentes en el mercado y a las

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innovaciones teacutecnicas que surgen constantemente (Estas consideraciones nos obligan a referirnos a las ventajas que proporciona un PLC de tipo medio) A continuacioacuten se mencionaran algunas gamas de PLCacuteS con su referencia y sus fabricantes Gama baja aplicaciones simples cantidad de entradas y salidas menores a 50 TSX nano de SCHNEIDER ELECTRIC AUTOMATION

SIMATIC S7-200 de SIEMENS PLC contrologix 5 de ALLEN BRADLEY Gama media aplicaciones de mediana complejidad cantidad de entradas y salidas menores a 300 TSX micro de SCHNEIDER ELECTRIC AUTOMATION S7-300 de SIEMENS PLC contrologix 500 de ALLEN BRADLEY

Gama alta aplicaciones complejas cantidad de entradas y salidas menores a 2000 TSX Premium de SCHNEIDER ELECTRIC AUTOMATION

S7-400 de SIEMENS PLC contrologix 5000 de ALLEN BRADLEY

Ventajas

La condicioacuten favorable baacutesica que presenta un PLC es el menor tiempo empleado en la elaboracioacuten de proyectos debido a que

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No se hace diagrama de contactos pero si se debe realizar un modelo de la estrategia de control Grafcet Un PLC facilita automatizar tareas ahorrar mano de obra y los costos finales del proyecto disminuyen Existe posibilidad de introducir modificaciones sin cambiar el cableado ni antildeadir aparatos Presenta menor costo de mano de obra de la instalacioacuten Tiene economiacutea de mantenimiento ademaacutes de aumentar la fiabilidad del sistema al eliminar contactos moacuteviles los mismos PLC pueden detectar e indicar averiacuteas Presenta la posibilidad de gobernar varias maacutequinas con un mismo PLC Exige menor tiempo para la puesta en funcionamiento del proceso al quedar reducido el tiempo de cableado Posteriormente el paso a seguir despueacutes de la adquisicioacuten de datos seraacute mostrar esos datos en la HMI o interfaz de la maacutequina con la ayuda de software labview Matlab entre otros se hace posible mostrar los datos obtenidos por el PLC 37 Figura 9 PLC Controlador Loacutegico Programable

Fuente Cooperativa de Agua Luz y Fuerza [en liacutenea] Argentina Calf 2015 [consultado 04 febrero de 2016] Disponible en internet httpwwwcooperativacalfcomarpre-inscripcion-curso-de-micro-controladores-logicos-plc-automatizacion-industrial

37 Ibiacuted p36

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Elementos de medicioacuten y transmisioacuten Son los dispositivos que se encargan de transformar la variable de ingenieriacutea (temperatura por ejemplo) en una sentildeal mecaacutenica eleacutectrica etc que puede ser usada por otros instrumentos (indicadores controladores registradores etc) Estos dispositivos tienen dos partes Elemento primario es el que capta la variable a medir y produce cambios en propiedades fiacutesicas que luego puede transformarse en una sentildeal Elemento secundario capta la sentildeal elaborada por el elemento primario y la transforma en una salida (indicacioacuten por ejemplo) o genera una sentildeal estandarizada que puede ser captada por otro instrumento en forma local o remota Entre estos tenemos Sensores Como las personas necesitan de los sentidos para percibir lo que ocurre en su entorno los sistemas automatizados precisan de los transductores para adquirir informacioacuten de 38 La variacioacuten de ciertas magnitudes fiacutesicas del sistema

El estado fiacutesico de sus componentes

En el cuadro 2 se muestra algunos tipos de sensores electroacutenicos que se podriacutean utilizar en el desarrollo del proyecto Ver cuadro 2 38 Ibiacuted p36

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Cuadro 2 Tipos de sensores

Variable Sensor

Temperatura

Termopar RTD Termistor NTC Termistor PTC Sensor de temperatura lm35 Ad590

Presioacuten

Piezoeleacutectricos Sensor de presioacuten positiva Sensor presioacuten negativa

Tensioacuten

Ceacutelulas de carga Galgas Extensiomeacutetricas Sensor de fuerza resistivo

Fuente CREUS Antonio Instrumentacioacuten Industrial 8 ed Espantildea Alfaomega 2009p36

Transductores Los dispositivos encargados de convertir las magnitudes fiacutesicas en magnitudes eleacutectricas se denominan transductores los cuales se pueden clasificar en funcioacuten del tipo de sentildeal que transmiten en 39 Transductor todo o nada Suministran untildea sentildeal binaria claramente diferenciada Ej Finales de carrera Transductores numeacutericos Transmiten valores numeacutericos en forma de combinaciones binarias Ej Encoders Transductores analoacutegicos Suministran una sentildeal continua que es fiel reflejo de la variacioacuten de la magnitud fiacutesica medida Ej Sensor de temperatura Algunos de los transductores maacutes utilizados en la industria son Final de carrera foto celdas pulsadores encoders entre otros

39 Ibiacuted p36

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5144 Elementos finales de control o Actuadores Los elementos finales de control en respuesta a la sentildeal de mando que recibe actuacutea sobre la variable o elemento final del proceso Un actuador transforma la energiacutea de salida del dispositivo de control en otra uacutetil para el entorno industrial de trabajo Los actuadores pueden ser clasificados en eleacutectricos neumaacuteticos e hidraacuteulicos y los maacutes utilizados en la industria son Cilindros (Pistones) motores de corriente alterna y motores de corriente continua Los actuadores son gobernados por la parte de mando sin embargo pueden estar bajo el control directo de la misma o bien requerir alguacuten pre accionamiento para amplificar la sentildeal de mando Esta pre amplificacioacuten se traduce en establecer o interrumpir la circulacioacuten de energiacutea desde la fuente al actuador Los pre-actuadores disponen de una parte de mando o de control que se encarga de conmutar la conexioacuten eleacutectrica hidraacuteulica o neumaacutetica entre los cables o conductores del circuito de potencia Ahora bien la parte de control del dispositivo suele ser realizada desde un autoacutemata programable (tecnologiacutea programada) aunque hasta hace poco tiempo se utilizaba releacutes electromagneacuteticos tarjetas electroacutenicas o moacutedulos loacutegicos (tecnologiacutea cableada) En un sistema de fabricacioacuten automatizado el autoacutemata programable estaacute en el centro del sistema Este debe ser capaz de comunicarse con todos los componentes de sistema automatizado40 De los diversos elementos finales de control los de maacutes amplia difusioacuten son la vaacutelvula automaacutetica con actuadores neumaacuteticos o eleacutectricos y los servomotores La vaacutelvula de control En el control automaacutetico de los procesos industriales la vaacutelvula de control juega un papel muy importante en el bucle de regulacioacuten Realiza la funcioacuten de variar el caudal del fluido de control que modifica a su vez el valor de la variable medida comportaacutendose como un orificio de aacuterea continuamente variable Dentro del bucle de control tiene tanta importancia como el elemento primario el transmisor y el controlador Se compone baacutesicamente del cuerpo y del servomotor El cuerpo de la vaacutelvula contiene en su interior el obturador y los asientos y estaacute provisto de rosca o de bridas para conectar la vaacutelvula a la tuberiacutea El obturador es quien realiza la funcioacuten de control de paso del fluido y puede actuar en la direccioacuten 40 Ibiacuted p36

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de su propio eje o bien tener un movimiento rotativo Estaacute unido a un vaacutestago que pasa a traveacutes de la tapa del cuerpo y que es accionado por el servomotor Servomotores Los servomotores con su correspondiente driver son dispositivos de accionamiento para el control de velocidad torque y posicioacuten Estos reemplazan los accionamientos neumaacuteticos e hidraacuteulicos (salvo en aplicaciones de alto torque) y constituyen la alternativa de mejor desempentildeo frente a accionamientos mediante convertidores de frecuencia ya que eacutestos no proporcionan control de posicioacuten y son poco efectivos a bajas velocidades como frente a soluciones con motores paso a paso ya que eacutestos uacuteltimos otorgan un control de posicioacuten no de tanta precisioacuten y estaacuten limitados a aplicaciones de baja potencia La principal desventaja de los sistemas con servomotores es que son en general maacutes caro que las otras alternativas eleacutectricas Un servomotor contiene en su interior un encoder y un amplificador (driver) que en su conjunto forman un circuito realimentado para comandar posicioacuten torque y velocidad como lo muestra la figura 10 En Esquema del servomotor con el driver Figura 10 Estructura servomotor y driver

Fuente Estructura servomotor y driver [en liacutenea] Meacutexico embcl 2013 [consultado 04 febrero de 2017] Disponible en internet httpwwwembclelectroindustriaarticulomvcxid=744 5145 Ergonomiacutea Ergonomiacutea es la adaptacioacuten del medio al hombre dejando a un lado el encasillamiento del concepto en el aacuterea del trabajo La Ergonomiacutea se aplica a todo el entorno de las personas ya sea en el aacutembito laboral en el hogar en el transporte en el deporte etc Al referirse especiacuteficamente al aacuterea del trabajo la Ergonomiacutea suele definirse como la humanizacioacuten del trabajo y el confort laboral La Ergonomiacutea se encarga de adaptar el medio a las personas mediante la

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determinacioacuten cientiacutefica de la conformacioacuten de los puestos de trabajo Por adaptacioacuten al medio ese entiende el haacutebitat en general pero cuando se aborda especiacuteficamente la adaptacioacuten al trabajo se encamina esencialmente a los siguientes toacutepicos Anaacutelisis y conformacioacuten de los puestos de trabajo y del medio laboral aacuterea de trabajo maacutequinas equipos herramientas etc Anaacutelisis y conformacioacuten del medio ambiente ruido vibraciones iluminacioacuten clima etc Anaacutelisis y conformacioacuten de la organizacioacuten del trabajo tarea laboral contenido del trabajo ritmo de trabajo y regulacioacuten de pausas Anaacutelisis y conformacioacuten del medio a elaborar accioacuten nociva sobre el Individuo a corto y largo plazo La adecuacioacuten del trabajo a las personas estaacute dada por

Planificacioacuten del personal incorporaciones que adecuen las condiciones individuales al perfil del puesto tomando en cuenta la edad el sexo la constitucioacuten fiacutesica estado de salud etc Adiestramiento y experiencia para efectuar la tarea El objetivo principal de la Ergonomiacutea lo constituye la humanizacioacuten del trabajo Este no se concreta sin la existencia de una real rentabilidad para la empresa que efectuacutea la inversioacuten necesaria para llevar a cabo la meta excepto que exista una ley o una normativa que reglamente la aplicacioacuten siendo su implementacioacuten obligatoria Este principio es baacutesico no se pueden hacer cambios que no impliquen una rentabilidad para la empresa que hace las inversiones con la finalidad de obtener un beneficio

Importancia para las empresas En un primer momento el conocimiento de la Ergonomiacutea se consideroacute un lujo para las empresas tomaacutendolo incluso como un gasto absurdo de no existir previamente un estatus de bienestar y rentabilidad econoacutemica Esta actitud fue producto del desconocimiento de varios factores como por ejemplo la necesidad de humanizacioacuten del trabajo el mayor provecho

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teacutecnico posible con el correcto funcionamiento de los medios en los puestos de trabajo y la influencia de estos factores sobre la productividad 515 Interfaz HMI HMI o interfaz hombre-maacutequina es simplemente la manera en que los humanos interactuacutean con las maacutequinas Un HMI es un sistema que permite el interfaz entre la persona y la maacutequina se estaacuten masificando cada vez maacutes a nivel industrial con el objetivo de tener un control maacutes preciso y agudo de las variables de produccioacuten y de contar con informacioacuten relevante de los distintos procesos en tiempo real

Los programas que existen en la actualidad para realizar un HMI son muchos esto depende de la marca del PLC con el cual se vaya a trabajar Tambieacuten existen programas para realizarlos desde una computadora entre los cuales tenemos LabView que es uno de los maacutes conocidos en el medio de la automatizacioacuten iquestPor queacute es importante disentildear un HMI bull Entrenamiento del Operario bull Indicadores claves de comportamiento bull Eficiencia General del Equipo(OEE del ingleacutes Overall Equipment Efficiency) bull Dantildeos de Maacutequina Figura 11 Interfaz HMI de un tanque de nivel automatizado

Fuente All power microcontroller [en liacutenea] Meacutexico Apm 2013 [consultado 04 febrero de 2016] Disponible en internet httpwikifabdimfetsiiupmeswikifabindexphpusuario113_fabortizv

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6 METODOLOGIacuteA DE LA INVESTIGACIOacuteN

61 DISENtildeO CONCURRENTE

Figura 12 Disentildeo concurrente

Fuente Fundamentos de Ingenieriacutea Concurrente [en liacutenea] Meacutexico Ciateq Tecnologiacuteas de Manufactura Avanzada 2014 [consultado 04 febrero de 2016] Disponible en internet httpstecnologiasmanufacturaavanzadawikispacescomfileviewFundamentos+de+IC+-+Arturo+CalderC3B3npdf

Para la ejecucioacuten del proyecto existen metodologiacuteas que hacen maacutes flexible el proceso de disentildeo es por eso que se ha decidido emplear una metodologiacutea de optimizacioacuten llamada disentildeo concurrente Eacutesta permite un disentildeo simultaacuteneo de sistemas mecaacutenicos eleacutectricos y de control El proyecto seraacute abordado con las fases del disentildeo concurrente sustituyendo la forma secuencial que se emplea en el desarrollo del producto teniendo en cuenta los ciclos de vida de un producto desde el disentildeo conceptual hasta su disponibilidad (Ver Figura 12)

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62 ETAPAS DEL PROYECTO

El modelo lineal del proceso de disentildeo permite identificar las fases del disentildeo que son comuacutenmente aceptadas por la mayoriacutea de investigadores La Figura 13 nos muestra las fases del disentildeo concurrente Figura 13 Etapas del disentildeo concurrente

Fuente Fundamentos de Ingenieriacutea Concurrente [en liacutenea]Meacutexico Ciateq Tecnologiacuteas de Manufactura Avanzada 2014 [consultado 04 febrero de 2016] Disponible en internet httpstecnologiasmanufacturaavanzadawikispacescomfileviewFundamentos+de+IC+-+Arturo+CalderC3B3npdf

621 Identificacioacuten de las necesidades ldquoRecoleccioacuten de informacioacutenrdquo Realizar visitas a la empresa para conocer a detalle la produccioacuten de desinfectantes los equipos utilizados dispositivos de medicioacuten caracteriacutesticas generales de las maacutequinas etc Tener conversaciones tipo entrevista y realizar cuestionarios a los operarios de las maacutequinas para asiacute identificar claramente las necesidades especiacuteficas y detalladas del proyecto a disentildear Buscar en las paacuteginas oficiales de los manuales las maacutequinas productoras de desinfectantes ademaacutes recopilar informacioacuten de PLCacutes protocolos de comunicacioacuten y sensores de variables fiacutesicas

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622 Disentildeo Conceptual ldquoObtencioacuten de datos y especificaciones teacutecnicas de los instrumentos de medicioacuten y controlrdquo Elegir los instrumentos adecuados para el disentildeo del sistema tales como sensores acondicionadores actuadores etc De acuerdo a la informacioacuten recolectada Determinar las caracteriacutesticas teacutecnicas del posible controlador que se desea instalar en la maacutequina Ubicar los sensores en la maacutequina e interpretar los datos generados Establecer las estrategias de control y realizar una base de datos para mantener la informacioacuten

623 Disentildeo Preliminar ldquoDisentildeo loacutegico del sistemardquo

Disentildear la estrategia de control que permita obtener las caracteriacutesticas deseadas en el proceso Determinar la informacioacuten requerida a visualizar en los sistemas HMI ubicados en la maacutequina Realizar los caacutelculos necesarios para definir el sistema de medicioacuten y control adecuado

624 Disentildeo Detallado ldquoDisentildeo de arquitectura y planos de conexioacutenrdquo Disentildear los planos del sistema eleacutectrico neumaacutetico y mecaacutenico Elaborar planos de conexiones entradas y salidas de los equipos de control

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625 Disentildeo Final ldquoPrueba del disentildeo final del sistema mediante simulacioacutenrdquo Se procede a disentildeo final con el disentildeo de las estrategias y tablero de control seleccioacuten de los equipos adecuados para la propuesta disentildeada evaluacioacuten del presupuesto y alcance del proyecto

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7 PROCESO DE PLANIFICACIOacuteN DEL PROYECTO

71 DESCRIPCIOacuteN DEL PRODUCTO Un sistema automatizado de envasado y dosificado de productos desinfectantes veterinarios consiste en un conjunto de subsistemas que trabajan de forma coordinada secuencial y combinacional Estos subsistemas se encuentran distribuidos fiacutesicamente en la estructura de apoyo proceso y transporte donde se lleva a cabo el envasado del producto terminado La responsabilidad del sistema automatizado es el efectuar correctas ejecuciones de movimientos monitorear o sensar constantemente las diferentes variables durante el proceso y verificar los estados de los subsistemas proporcionando al operario la informacioacuten a traveacutes de una interfaz de usuario homogeacutenea faacutecilmente accesible 711 Principales objetivos de Marketing

Disentildear un oacuteptimo sistema de envasado para asiacute avanzar tecnoloacutegicamente en la industria de los desinfectantes y antiseacutepticos Crecer a nivel local y nacional para lograr una buena participacioacuten en el mercado

7111 Mercado Primario

Medianas y pequentildeas empresas que se desempentildean en la industria de desinfectantes y antiseacutepticos

7112 Mercado Secundario Industria de quiacutemicos Industria de licores Industria de envasados de liacutequidos en general

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712 Premisas y restricciones Una de las restricciones maacutes importantes o que maacutes restringe al proyecto es la de centildeirse a un presupuesto no superior a doce millones ($12000000) Maacutequina de ensamble modular Sistema de control configurable para el envasado de las diferentes presentaciones del producto Materiales y equipos de faacutecil consecucioacuten en la regioacuten La maacutequina debe ser flexible para adaptarse a diferentes liacutequidos Interfaz graacutefica de faacutecil manejo o interpretacioacuten ndashinductiva-

7121 Partes Implicadas Empresas del sector de produccioacuten y envasado de desinfectantes y antiseacutepticos Equipo de disentildeo Teacutecnicos y operarios encargados de mantenimiento operacioacuten y control de la maacutequina

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8 LEVANTAMIENTO DE NECESIDADES

De acuerdo con las necesidades manifestadas por el cliente en este caso BIOS COLOMBIA SAS obtenidas mediante entrevistas y encuestas realizadas a los operarios y personal del aacuterea se hizo una clasificacioacuten de estas con sus respectivas calificaciones En el siguiente cuadro(Ver Cuadro 3) se presentan las necesidades del cliente estas son valoradas seguacuten criterios del cliente teniendo en cuenta su importancia y van estandarizadas con calificaciones entre 1 y 5 donde 5 es la calificacioacuten asignada a un alto grado de importancia y 1 al de menor importancia Cuadro 3 Planteamiento de las necesidades y requerimientos

Nuacutem Planteamiento del cliente Identificacioacuten o interpretacioacuten de las

necesidades

Importancia

1

Que el sistema en lo posible no necesite de un operario para su funcionamiento

El sistema debe tener un alto nivel de automatizacioacuten

4

2 Eliminar la espuma que se produce a la hora del llenado

El sistema debe reducir en lo maacutes miacutenimo la generacioacuten de espuma durante el llenado

4

3 El sistema se pueda parar en caso de alguacuten incidente y asiacute dar cumplimiento de la normativa de seguridad industrial

El sistema debe contar con mecanismos de parada de emergencia para cumplir con las normas de seguridad

5

4 Reducir los tiempos entre cada llenado

El sistema debe reducir los tiempos muertos entre llenados

4

5 Que el desinfectante no se contamine El producto permanezca sin impurezas durante el proceso

5

6 Que el sistema pueda con el llenado de varios tipos de desinfectantes yo antiseacutepticos

El sistema se debe adaptar a diferentes tipos de sustancias liquidas

3

7 Debe poder usarse para diferentes tipos de presentaciones que hay en la empresa

El sistema se puede adaptar a diferentes presentaciones por producto

4

8 Que se acomode a los espacios que posee la planta y funcione con los suministros que posee estaacute

El sistema dispondraacute de los recursos del aacuterea (espacios presioacuten del agua electricidad etc)

4

9 El sistema no ponga en riesgo a los operarios

El sistema cumple con las normas de seguridad de la planta

5

10 Que el sistema pueda mostrar fallos de la maquina

El sistema posee indicadores y detectores de fallos

5

Fuente Elaboracioacuten propia

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9 MEacuteTRICAS

A partir de las necesidades previamente descritas se procede a establecer los paraacutemetros que serviraacuten como cuantificadores de estos requerimientos y serviraacuten de guiacutea para desarrollar el sistema (Ver cuadro 4) Cuadro 4 Lista de especificaciones preliminares se califican de 1 maacutes bajo a 5 maacutes alto

Meacutetricas Necesidades Especificaciones

Teacutecnicas Importancia Unidad

1 8 Dimensiones 4 m 2 4 Velocidad 3 Unidadess 3 3 9 Normas de seguridad

industrial 5 Lista

4 1 2 10 Tipo de control 4 Lista 5 6 7 Adaptabilidad 4 Lista 6 4 5 Eficiencia 5 7 9 Ergonomiacutea 4 Subjetivo 8 8 Energiacutea 3 Lista 9 2 7 Tipo de actuador 4 Lista 10 6 10 Tipo de visualizacioacuten 3 Lista

Fuente Elaboracioacuten propia 91 MEacuteTODO QFD La aplicacioacuten de la QFD del ingleacutes Quality Function Deployment o casa de la calidad tiene como objetivo que el disentildeo del producto cumpla con las necesidades de los clientes Cuando se termina de llenar la QFD se pasa a realizar los caacutelculos para determinar el peso relativo de las necesidades y de las meacutetricas De esta manera se obtienen los criterios teacutecnicos en los que hay que enfatizar ademaacutes de las necesidades maacutes relevantes De acuerdo con la casa de la calidad las especificaciones maacutes importantes a tener en cuenta en el desarrollo del proyecto son

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Tipo de Actuador (131) Tipo de control (113) Adaptabilidad (113) Tipo de Visualizacioacuten (106) Eficiencia (10) Los resultados muestran que el disentildeo debe ser un sistema abierto que sea capaz de comunicarse con diferentes tipos tecnologiacuteas o dispositivos que sea compatible con los sistemas existentes de la planta La calidad de los productos es uno de los puntos maacutes importantes por lo tanto el sistema deberaacute garantizar que el producto final se mantenga con los mejores estaacutendares y el personal pueda estar tranquilo con su funcionamiento (Ver Anexo H)

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Sistema Automatizado de Envasado y Dosificacioacuten de

Productos Desinfectantes Veterinarios

10 GENERACION DE CONCEPTOS

Durante la generacioacuten de conceptos se busca generar soluciones a los problemas funcionales maacutes evidentes para el futuro disentildeo de la maacutequina En esta etapa del disentildeo se divide el proceso en sub-sistemas maacutes simples encontrando diferentes opciones de disentildeo para cada uno de ellos identificando las ventajas y desventajas de cada sub-sistema y al final obtener una alternativa de disentildeo que cumpla con nuestro objetivo

101 CAJA NEGRA

En esta fase se realiza la planeacioacuten del problema en instancias muy generales se simplifica lo que se desea hacer con el sistema Se tienen en cuenta las entradas que tendraacute el sistema y que saldraacute luego de procesar estas entradas oacutesea lo que entrega la maacutequina como salida El coacutemo se realizara en este punto no se tiene en cuenta Figura 14 Caja negra

Fuente Elaboracioacuten propia Como se puede observar en la Figura 14 se tiene como entradas la materia prima los recipientes la energiacutea con la cual se pondraacute en funcionamiento el sistema y los paraacutemetros de la maacutequina que determinaran la presentacioacuten del desinfectante que se desea envasar

Energiacutea (eleacutectrica neumaacutetica

mecaacutenica)

Recipiente

Recipiente lleno con la

materia Prima en la

presentacioacuten Deseada

de la

Materia Prima

Paraacutemetros de Control

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102 DESCOMPOSICIOacuteN FUNCIONAL

Con la descomposicioacuten funcional se muestran las operaciones internas que se dan dentro de la caja negra como lo muestra la Figura 15 Figura 15 Descomposicioacuten funcional del sistema

Recipiente

Parametros

de control

Materia Prima

Actuadores Receptor de

Energiacutea

Sensores

Sistema de

Control

Interfaz Usuario-

Maquina

Almacenamiento

Materia Prima

Distribucioacuten de la Materia

Prima en las tuberiacuteas

Trasporte del

Recipiente

Posicionamiento del

Recipiente

e

Receptor de

Energiacutea

Recipiente

lleno con la

Materia

Prima en la

presentacioacuten

Deseada

Energiacutea (eleacutectrica

neumaacutetica

mecaacutenica)

Indicadores

de Datos

Se acondiciona la sentildeal de

los sensores a sentildeales de

instrumentacioacuten



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103 DISENtildeO DE CONCEPTOS

En este punto se plantean las posibles ideas que pueden dar solucioacuten a las diferentes interrogantes que genera cada subsistema despueacutes de analizar la descomposicioacuten funcional 1031 iquestQueacute tipo de controlador se va a utilizar para el sistema Como todo el proceso de produccioacuten de desinfectantes y antiseacutepticos en esta empresa se hacen de forma manual se tiene a consideracioacuten los diferentes tipos de controladores que hay en la actualidad en el mercado para implementar al sistema y cumpla de la mejor forma con las necesidades expuestas por eacutel cliente 10311 Concepto 1 Una opcioacuten a considerar es la utilizacioacuten de un microcontrolador pues las aplicaciones de los microcontroladores son vastas se puede decir que solo estaacuten limitadas por la imaginacioacuten del usuario Es comuacuten encontrar microcontroladores en campos como la roboacutetica y el automatismo en la industria del entretenimiento en las telecomunicaciones en la instrumentacioacuten en el hogar en la industria automotriz etc (Ver Figura16) El caraacutecter programable de los microcontroladores simplifica el disentildeo de circuitos electroacutenicos Permiten modularidad y flexibilidad ya que un mismo circuito se puede utilizar para que realice diferentes funciones con solo cambiar el programa del microcontrolador

Figura 16 Microcontrolador

Fuente Microcontrolador [en liacutenea] Usa Learnmikroe2015 [consultado 12 de Enero de 2017] Disponible en internet httpslearnmikroecomebooksmicrocontroladorespiccchapterintroduccion-al-mundo-de-los-microcontroladores

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10312 Concepto 2 Se puede pensar como una opcioacuten en esta etapa del proceso en un PLC que es un pequentildeo computador industrial que ha sido altamente especializado para prestar el maacuteximo rendimiento en un ambiente industrial En su esencia un PLC mira sensores digitales y analoacutegicos y switches (entradas) lee su programa de control hace caacutelculos matemaacuteticos y como resultado controla diferentes tipos de hardware (salidas) tales como vaacutelvulas luces releacutes servomotores etc en un marco de tiempo de milisegundos (Ver Figura 17) Figura 17 Controlador Loacutegico Programable

Fuente PLC [en liacutenea] Usa rocatek2015 [consultado el 12 de Enero de 2017] disponible en internet httpwwwrocatekcomforum_plc1php

1031 iquestCoacutemo seraacute la interaccioacuten con el sistema ldquohombre ndash maacutequinardquo Este proceso como todos los que se hacen en la produccioacuten de desinfectantes y antiseacutepticos en esta empresa se hacen de forma manual esto se hace a consideracioacuten del operario dependiendo del pedido o la presentacioacuten a envasar por lo cual se ve la necesidad de automatizar esta etapa del proceso 10311 Concepto 1 En esta etapa del proceso en la interaccioacuten ldquohombre ndash maacutequinardquo se considera la opcioacuten de utilizar una Panel View para la seleccioacuten de las diferentes presentaciones que se deseen seleccionar de llenado Estaacute es una pequentildea pantalla taacutectil con una interfaz graacutefica como se puede observar en la figura 18 que se comunica con el controlador que se vaya a utilizar permitiendo interactuar con los datos de entrada y salida del sistema

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Figura 18 HMI Panel View

Fuente Embedded HMI Solution [en liacutenea] Usa Progea2015 [consultado 12 de Enero de 2017] Disponible en internet httpwwwprogeausembedded-hmi 10312 Concepto 2 Otra opcioacuten a considerar en esta etapa del proceso es la utilizacioacuten de una OPC del ingleacutes OLE for Process Control que es un estaacutendar de comunicacioacuten en el campo del control y supervisioacuten de procesos industriales basado en una tecnologiacutea Microsoft El cual consiste en un PC o equipo de coacutemputo con ciertas caracteriacutesticas maacutes un software para la comunicacioacuten con el controlador y poder ingresar paraacutemetros de entrada y salida y programacioacuten de este (Ver Figura17) Figura 19 Interfaz Graacutefica OPC

Fuente Control de la Maqueta IPC-201c de SMC Mediante LabVIEW Aplicacioacuten Didaacutectica [en liacutenea]Usa sinecom2015 [consultado el 12 de Enero de 2017] disponible en internet httpsinenicomcsappdocpidcs-12665prettyPhoto

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10313 Concepto 3 Se considera como otra opcioacuten la utilizacioacuten de un tablero de control para la interaccioacuten ldquoHombre ndashMaacutequinardquo En teacuterminos generales los tableros de control como lo muestra la figura 20 son gabinetes en los que se concentran los dispositivos de conexioacuten control maniobra proteccioacuten medida sentildealizacioacuten y distribucioacuten todos estos dispositivos permiten que funcione adecuadamente el dispositivo Figura 20 Tablero de Control

Fuente Caja de control [en liacutenea] Santiago de Cali corporacioacuten electricalima [consultado 12 de Enero de 2017] Disponible en internet httpwwwcorporacionelectricalimacomwebtablerodecontroldemotoresbtmthtml

1032 iquestCoacutemo seraacute medido el caudal de salida de la materia prima del tanque de mezcla al dosificador En este momento no se cuenta con una medicioacuten de caudal de la materia prima lo cual genera algunos inconvenientes al momento del envasado A mayor nivel mayor caudal y a medida de que en el tanque va disminuyendo el nivel de materia prima el caudal disminuye Por lo cual se generan estos dos conceptos para medicioacuten de caudal de salida de la materia prima 10321 Concepto 1 Como primer concepto se tiene la medicioacuten de flujo existen varios meacutetodos de medicioacuten de flujo en una tuberiacutea de acuerdo con el meacutetodo a usar se deben tener en cuenta las caracteriacutesticas del fluido como su viscosidad velocidad y el aacuterea de la tuberiacutea (Ver Figura 21)

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Figura 21 Sensor de Flujo

Fuente Sensor de medida de caudal de fluidos [en liacutenea] Usalioso2015 [consultado 12 de enero de 2017] disponible en internet httpliosonetp=638

10322 Concepto 2 Para esta opcioacuten se necesita implementar al tanque de mezcla un sensor o dispositivo que detecte el nivel del liacutequido asiacute como se muestra en la figura 22 A medida que este se vaya desocupando este dispositivo pueda medir el nivel real del tanque en cierto instante y asiacute dependiendo del nivel de liacutequido en el tanque de mezcla poder medir el caudal

Figura 22 Tipo Sensores de Nivel de Liacutequidos

Fuente Medicioacuten de nivel [en liacutenea] Bogotaacute blogspot2014 [consultado el 12 de Enero 2017] Disponible en internet http1bpblogspotcom_SxqX8ha_1QoSVee36RcfkIAAAAAAAAAMEU448u1-1th4s400nive1bmp

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1033 iquestCoacutemo se piensa controlar el caudal de salida de la materia prima del tanque de mezcla al dosificador Por el momento no hay ninguacuten tipo de control de caudal del producto esto se hace por gravedad por tal motivo se estaacute generando ciertos problemas a la hora del envasado Uno de los maacutes importantes es que cuando hay mucho caudal se forma una espuma que interrumpe el proceso de envasado Para contrarrestar este problema se conciben estos dos conceptos 10331 Concepto 1 Como se viene diciendo anteriormente no hay control del caudal de la materia prima al salir del taque de mezcla hacia el dosificador Esto se trabaja actualmente por gravedad Por tal razoacuten se toma como opcioacuten acoplar una vaacutelvula proporcional que pueda controlar el caudal de salida de la materia prima del tanque de mezcla hacia el dosificador seguacuten sea la necesidad (Ver Figura 23)

Figura 23 Vaacutelvula Proporcional de 22 viacuteas

Fuente Vaacutelvula proporcional de 22 viacuteas servo piloteada [en liacutenea]Usa Burket2014 [consultado 12 de Enero de 2017] Disponible en internet httpswwwburkertesestype6223

10332 Concepto 2 Como otra opcioacuten se tiene implementar al sistema una Electrovaacutelvula de control asistido de 2 viacuteas para liacutequido OnOff la cual nos permitiraacute abrir o cerrar el paso de la materia prima hacia el dosificador (Ver Figura 24)

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Figura 24 Electrovaacutelvula de control asistido de 22 viacuteas OnOff

Fuente Electrovaacutelvula de control asistido de 22 viacuteas para liacutequido [en liacutenea] Espantildea directindustry 2015 [consultado el 12 de enero] disponible en internet httpwwwdirectindustryesprodmagnatrol-valve-corporationproduct-9103-397305html 1034 iquestCoacutemo se realiza la ubicacioacuten del recipiente al dosificador Como en todos los subsistemas del proceso este se realiza actualmente de forma manual la ubicacioacuten y movimiento del recipiente a la llave dispensadora la hace un operario por esta razoacuten presentan estos dos conceptos para automatizar esta etapa 10341 Concepto 1 Se puede pensar como una opcioacuten que la vaacutelvula dosificadora sea la que se desplace hasta la posicioacuten de llenado realice el proceso y vuelva a su posicioacuten inicial Esto se realice mediante la implementacioacuten de alguacuten tipo de mecanismo mecaacutenico o neumaacutetico (Ver Figura 25)

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Figura 25 Mecanismo para desplazar el dosificador

Fuente Pantallazo video de simulacioacuten de dosificado [en liacutenea]Usa Youtubecom 2015[consultado el 12 de Enero de 2017] Disponible en internet httpswwwyoutubecomwatchv=WjnQ3BkjcQk

10342 Concepto 2 Otra opcioacuten para este subsistema es disentildear una plataforma moacutevil donde se posicionara el recipiente y esta plataforma sea la que suba hasta la altura de la vaacutelvula dosificadora se llene el recipiente y una vez terminado el proceso vuelva la plataforma a su posicioacuten (Ver Figura 26)

Figura 26 Plataforma Moacutevil

Fuente Mesa elevadora de doble tijera vertical [en liacutenea] Espantildea edmmolift 2015 [consultado 12 de Enero de 2017] Disponible en internet httpwwwedmoliftesmesas-elevadorasmesa-elevadora-de-doble-tijera-verticalCRD_200

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1035 iquestMedir el volumen requerido de desinfectante o antiseacuteptico seguacuten la presentacioacuten deseada Igual que en los subsistemas anteriores todo se hace de forma manual la medida de volumen requerida de materia prima en el recipiente se hace a consideracioacuten del operario con una llave de paso manual que se abre y se cierra cuando este lo vea conveniente Para dar solucioacuten a esto mediremos el volumen deseado en el recipiente mediante otras medidas indirectas que pueden ayudar a esto estas magnitudes pueden ser por peso por nivel o por tiempo Para esto se presentan los siguientes conceptos 10351 Concepto 1 Una idea para esta parte del sistema es por medicioacuten de peso Consiste en ubicar unas celdas de carga en la superficie en donde se ubica el recipiente que transforman la deformacioacuten causada por la masa de liacutequido en ellas en un valor de peso Este meacutetodo se encuentra implementado en muchas plantas de envasado de liacutequidos(Ver Figura 27)

Figura 27 Celda de carga

Fuente Celda de carga [en liacutenea] Meacutexico Tebasculascom2015 [consultado 12 de Julio de 2016] Disponible en internet httptebasculascommxattachmentsImageCelda20de20carga20tipo20Sjpg 10352 Concepto 2 Como otra opcioacuten para el sistema el uso de una electrovaacutelvula Se considera implementar una electrovaacutelvula onoff como se

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muestra en la figura 28 la cual se active durante un tiempo determinado que seraacute calculado de acuerdo a la cantidad de materia prima que desee dosificar

Figura 28 Electrovaacutelvula OnOff

Fuente Electrovaacutelvula OnOff [en liacutenea]Bogotaacute Destaco ingenieros 2015[consultado 12 de Enero de 2017] Disponible en internet httpwwwdestacoingenieroscomelectrovalvulas-hidraulicas-hanshanghtmlprettyPhoto[galeria]2

10353 Concepto 3 Se considera como opcioacuten a tomar para la regulacioacuten y dosificacioacuten del desinfectante en la cantidad que sea necesario seguacuten la presentacioacuten a llenar por medio de un sensor ultrasoacutenico Cuando se detecte el nivel deseado en el recipiente este envieacute una sentildeal al controlador y cierre el paso de liacutequido (Ver Figura 29) Figura 29 Sensor Ultrasoacutenico

Fuente Sensor ultrasoacutenico [en liacutenea] Bogotaacute Automatismos 2012 [consultado el 12 de Julio de 2016] Disponible en internet httpunnomadaeneldesiertoblogspotcomco201206automatismos-industriales-captacion-dehtml

80

104 PRUEBA Y SELECCIOacuteN DE CONCEPTOS De acuerdo con la evaluacioacuten de requerimientos funcionales y las necesidades planteadas por el cliente se obtienen unos criterios que permitiraacuten hacer una evaluacioacuten de los conceptos generados y tener la mejor opcioacuten de disentildeo Estos criterios son Dimensiones

Velocidad

Normas de seguridad industrial

Tipo de control

Adaptabilidad

Eficiencia

Ergonomiacutea

Energiacutea

Tipo de actuador

Tipo de visualizacioacuten

105 MATRIZ PARA EL TAMIZAJE DE CONCEPTOS

Esta matriz tiene como objetivo la depuracioacuten de los conceptos seleccionados comparaacutendolos con cada requerimiento Para evaluar los criterios seleccionados se tiene la siguiente nomenclatura 1051 Tamizaje + Mejor que 0 Igual que - Peor que

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Cada criterio tendraacute un valor de 1 a 5 de acuerdo con su importancia relativa siendo 5 muy importante y 1 poco importante Es importante en este capiacutetulo tener en cuenta que no se dispone con un concepto referencia puesto que se estaacute haciendo un disentildeo propio seguacuten las necesidades y recursos de la empresa y no se encuentran sistemas comercialmente conocidos para hacer la comparacioacuten 10511 Tamizaje para el sistema iquestQueacute tipo de controlador se va a utilizar para el sistema

Cuadro 5 Matriz de Tamizaje Sistema de control

No Criterio de seleccioacuten Concepto de

disentildeo 1 Concepto de disentildeo 2

1 Dimensiones + + 2 Velocidad - + 3 Normas de seguridad

industrial - +

4 Tipo de control - + 5 Adaptabilidad - + 6 Eficiencia - + 7 Ergonomiacutea - + 8 Energiacutea + - 9 Tipo de actuador - + 10 Tipo de visualizacioacuten - +

Positivos 2 9 Iguales 0 0

Negativos 8 1 Total -6 8

Orden 2 1 iquestContinua No Si


Se demuestra asiacute que la mejor opcioacuten para el sistema de control es el meacutetodo propuesto por el concepto nuacutemero 2 que es la utilizacioacuten de un PLC para el tipo de controlador El concepto del PLC se ajusta muy bien a los requerimientos del proyecto no solo debido a lo expresado en la tabla sino tambieacuten porque estaacute contemplado para aplicaciones industriales modernas en la actualidad

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10512 Tamizaje para el sistema iquestCoacutemo seraacute la Interfaz con el sistema ldquoHombre ndash Maacutequinardquo

Cuadro 6 Matriz de Tamizaje Interfaz ldquoHombre ndash Maacutequinardquo

No Criterio de

seleccioacuten Concepto de disentildeo 1

Concepto de disentildeo 2


1 Dimensiones + + - 2 Velocidad 0 0 0 3 Normas de

seguridad industrial

0 0 0

4 Tipo de control + + - 5 Adaptabilidad + + - 6 Eficiencia 0 0 0 7 Ergonomiacutea + + - 8 Energiacutea + - - 9 Tipo de

actuador + + -

10 Tipo de visualizacioacuten

+ + -

Positivos 7 6 0 Iguales 3 3 3

Negativos 0 1 7 Total 7 5 -7

Orden 1 2 3 iquestContinua Si Si No

Fuente Elaboracioacuten propia Se puede ver que la matriz de tamizaje (Ver Cuadro 6) arroja dos opciones para la interfaz Hombre-Maacutequina El concepto de disentildeo 1que trata de una panel view y el concepto de disentildeo 2 que es por medio de una OPC Por tal razoacuten se debe realizar una evaluacioacuten de conceptos (Ver Cuadro 7) para poder escoger la opcioacuten que mejor se ajuste a nuestras necesidades Para llevar a cabo este paso se da una ponderacioacuten porcentual a cada criterio y se pasa a calificar Para este caso se asigna una ponderacioacuten mayor a dimensiones y tipo de visualizacioacuten debido a la importancia de estos criterios en el sistema teniendo en cuenta que no sea muy grande y de faacutecil apreciacioacuten se pasa a los criterios de un nivel medio como son adaptabilidad eficiencia ergonomiacutea y energiacutea con una ponderacioacuten menor pero no menos importante de igual forma a los criterios que

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no afecten de gran manera al sistema con una ponderacioacuten maacutes baja Esto se establece seguacuten los anaacutelisis oportunamente realizados 10513 Evaluacioacuten del concepto Cuadro 7 Matriz de Tamizaje Evaluacioacuten del Concepto Interfaz ldquoHombre ndash Maacutequinardquo

Concepto de disentildeo 1 Concepto de disentildeo 2 Criterio de seleccioacuten

() Ponderaci

oacuten

Nota

Criterio de porcentaje

Nota


Dimensiones 15 50 075 45 0675 Velocidad 8 40 032 38 0304 Normas de seguridad industrial

7 35 0245 35 0245

Tipo de control 8 40 032 35 028 Adaptabilidad 10 45 045 42 042 Eficiencia 10 40 04 4 04 Ergonomiacutea 10 45 045 37 037 Energiacutea 10 45 045 4 04 Tipo de Actuador 7 35 0245 35 0245 Tipo de Visualizacioacuten 15 45 0675 45 0675

Total 4305 4014 iquestContinua Si No

Fuente Elaboracioacuten propia A pesar de que el concepto de disentildeo 2 Interfaz usuario-maquina por medio de una OPC genera una buena calificacioacuten esta no sigue En cuanto al concepto de Pantalla Taacutectil que resulto viable para continuar cabe resaltar que la posibilidad de comunicacioacuten con el concepto viable para realizar el sistema de control el PLC es mucho maacutes econoacutemico y de menor complejidad debido a que hoy en diacutea estos dispositivos en su mayoriacutea presentan tipos de comunicacioacuten las cuales son estructuradas pensadas y desarrolladas para realizarse directamente entre ellos sin necesidad de mayor desarrollo de ingenieriacutea o accesorios (Ver Anexo D)

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10514 Tamizaje para el sistema iquestCoacutemo seraacute medido el caudal de salida de la materia prima del tanque de mezcla al dosificador Cuadro 8 Matriz de Tamizaje Medicioacuten de Caudal



1 Dimensiones - + 2 Velocidad + - 3 Normas de seguridad

industrial 0 0

4 Tipo de control + + 5 Adaptabilidad - + 6 Eficiencia + + 7 Ergonomiacutea - + 8 Energiacutea - + 9 Tipo de actuador + - 10 Tipo de visualizacioacuten 0 0


Negativos 4 2 Total 0 4


Fuente Elaboracioacuten propia Se demuestra asiacute que la mejor opcioacuten para medir el caudal de salida de la materia prima del tanque mezclador es el meacutetodo propuesto por el concepto nuacutemero 2 que es de medir el nivel de materia prima que hay en el tanque por medio de alguacuten tipo de sensor de nivel 10515 Tamizaje para el sistema iquestCoacutemo se piensa controlar el caudal de salida de la materia prima del tanque de mezcla al dosificador Ver cuadro 9

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Cuadro 9 Matriz de Tamizaje control del caudal



1 Dimensiones 0 0 2 Velocidad + + 3 Normas de seguridad

industrial 0 0

4 Tipo de control + - 5 Adaptabilidad + + 6 Eficiencia + - 7 Ergonomiacutea 0 0 8 Energiacutea 0 0 9 Tipo de actuador + - 10 Tipo de visualizacioacuten 0 0


Negativos 0 3 Total 5 -1

Orden 2 1 iquestContinua Si No


Asiacute se puede notar que la mejor opcioacuten para controlar el caudal de salida de la materia prima del tanque mezclador es el meacutetodo formulado en el concepto 1 el cual trata de utilizar una vaacutelvula proporcional A pesar de que la vaacutelvula proporcional tiene una actuacioacuten maacutes lenta que la Electrovaacutelvula de control asistido on-off esta tiene la ventaja de que a la hora de controlarla aparte de ser una Vaacutelvula de control on-off tambieacuten es modulada o regulada 10516 Tamizaje para el sistema iquestCoacutemo se realizara la ubicacioacuten del recipiente al dosificador Ver cuadro 10

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Cuadro 10 Matriz de Tamizaje ubicacioacuten del recipiente al dosificador



1 Dimensiones + + 2 Velocidad + - 3 Normas de seguridad

industrial 0 0

4 Tipo de control + + 5 Adaptabilidad + - 6 Eficiencia + - 7 Ergonomiacutea + - 8 Energiacutea + - 9 Tipo de actuador 0 0 10 Tipo de visualizacioacuten 0 0




Fuente Elaboracioacuten propia Con los resultados obtenidos se puede constatar que el concepto 1 el cual es un mecanismo que permita desplazar el dosificador hacia arriba o hacia abajo seguacuten sea la necesidad es el maacutes viable ya que hay una buena estabilidad del recipiente al momento de llenado y esto no genera riesgos de derrame de los mismos evitando asiacute el aumento de desperdicio y por ende la ineficiencia del sistema 10517 Tamizaje para el sistema iquestMedir el volumen requerido de desinfectante o antiseacuteptico seguacuten la presentacioacuten deseada Ver cuadro 11

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Cuadro 11 Matriz de Tamizaje Medir el volumen de la materia prima

No Criterio de




1 Dimensiones + + + 2 Velocidad + - + 3 Normas de

seguridad industrial 0 0 0

4 Tipo de control + - + 5 Adaptabilidad + + + 6 Eficiencia + - - 7 Ergonomiacutea + - + 8 Energiacutea 0 0 0 9 Tipo de actuador + + + 10 Tipo de

visualizacioacuten 0 0 0


Negativos 0 4 1 Total 7 -1 5

Orden 2 3 1 iquestContinua Si No Si

Fuente Elaboracioacuten propia Seguacuten los resultados del cuadro 11 se presentan dos opciones para regular la cantidad de materia prima en el recipiente seguacuten la presentacioacuten deseada El concepto 1 medir el peso del reciente por medio de una celda de carga y el concepto 3 detectar el nivel deseado de la materia prima en el recipiente a traveacutes de un sensor ultrasoacutenico En este caso se debe realizar una evaluacioacuten de conceptos como en el caso anterior del numeral 10512 ya que se presentan dos opciones para implementar en el sistema Se da una ponderacioacuten porcentual mayor a dimensioacuten velocidad y adaptabilidad una ponderacioacuten media a tipo de control eficiencia ergonomiacutea y tipo de actuador y una ponderacioacuten menor a normas de seguridad energiacutea y tipo de visualizacioacuten Esta ponderacioacuten se da dependiendo de la importancia del concepto en el sistema seguacuten los estudios realizados 10518 Evaluacioacuten del concepto Ver cuadro 12

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Cuadro 12 Matriz de Tamizaje Evaluacioacuten del Concepto volumen de la materia prima


() Ponderaci

oacuten

Nota


Nota



7 30 0210 35 0245



Fuente Elaboracioacuten propia El sistema de medicioacuten de celda de carga implica un costo un poco maacutes elevado a la hora de adaptarlo al sistema que el sensor ultrasoacutenico Pero es un meacutetodo muy eficaz ya probado en otras aplicaciones de envasado de liacutequidos en la industria

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11 RESULTADOS DE DISENtildeO FINAL De acuerdo a los conceptos seleccionados anteriormente se obtienen las siguientes alternativas que combinaraacuten las mejores posibles soluciones para el disentildeo final como se puede observar en el cuadro 13 Cuadro 13 Alternativas generadas para los conceptos de disentildeo

Subsistemas Alternativa 1 Alternativa 2 Alternativa 3 Alternativa 4 Tipo de controlador PLC PLC PLC PLC Interfaz Hombre-maquina

Panel View OPC Panel View OPC

Medir el caudal de salida de materia prima

Sensor de Nivel

Sensor de Nivel

Sensor de Nivel Sensor de Nivel

Controlar el caudal de salida de materia prima

Vaacutelvula Proporcional




Ubicacioacuten del Recipiente en el dosificador

Desplazamiento de la vaacutelvula dosificadora + pistoacuten doble efecto




Medir la cantidad de materia prima

Celda de carga Celda de carga

Sensor ultrasoacutenico


Fuente Elaboracioacuten propia Despueacutes de generar 4 alternativas con los mejores conceptos para cada subsistema se realiza una nueva matriz de tamizaje en la cual se califica cada alternativa de acuerdo a los criterios anteriores utilizados en la prueba y seleccioacuten de conceptos Ver cuadro 14

90

Cuadro 14 Matriz de tamizaje para evaluar alternativas

No Criterio de seleccioacuten

Alternativa 1

Alternativa 2 Alternativa 3 Alternativa 4

1 Dimensiones 0 0 0 0 2 Velocidad + 0 + 0 3 Normas de


0 0 0 0

4 Tipo de control + 0 + 0 5 Adaptabilidad - + - + 6 Eficiencia + 0 + 0 7 Ergonomiacutea 0 + 0 + 8 Energiacutea + + 0 0 9 Tipo de

actuador + + 0 -


+ + 0 0

Positivos 6 5 3 2 Iguales 3 5 6 7

Negativos 1 0 -1 -1 Total 5 5 2 1

Orden 3 1 4 2 iquestContinua Si Si No No


111 EVALUACIOacuteN DE LAS ALTERNATIVAS QUE CONTINUacuteAN Igual que en la evaluacioacuten de conceptos en esta parte se va a realizar una evaluacioacuten pero ahora es de las alternativas que continuacutean Se realiza el mismo procedimiento y se pasa a perderaacuten los criterios de seleccioacuten dando una alta ponderacioacuten a los criterios de mayor relevancia una ponderacioacuten media y baja a los criterios restantes seguacuten juicios basados en estudios realizados durante el desarrollo del proyecto Ver cuadro 15

91

Cuadro 15 Matriz de Tamizaje Evaluacioacuten las alternativas que continuacutean

Alternativa 1 Alternativa 2

Criterio de seleccioacuten

() Ponderaci

oacuten

Nota


Nota



9 40 036 40 021



Fuente Elaboracioacuten propia De acuerdo a la evaluacioacuten realizada se tiene que la alternativa 1 es la maacutes conveniente para el proyecto por su adaptabilidad al espacio de trabajo su instrumentacioacuten a utilizar sus medios de control su forma de visualizacioacuten y su facilidad de operacioacuten Hay que tener en cuenta que los conceptos desarrollados son muy similares en cuanto a su disentildeo fiacutesico y a la instrumentacioacuten requerida la diferencia que se tiene es la forma que se pretende usar para ingresar los datos que en unos es mediante un HMI del PLC y el otro requiere del uso de un computador conectado al PLC La principal ventaja con que cuenta el concepto ganador es que no se necesita realizar ninguna modificacioacuten en el aacuterea de trabajo ya que la implementacioacuten de un computador requeririacutea modificar esta aacuterea para que eacuteste no quede expuesto a posibles riesgos o dantildeos a la hora del proceso 112 SELECCIOacuteN DE MATERIALES Y DISPOSITIVOS Teniendo ya seleccionada la alternativa maacutes adecuada con los conceptos generados se procede a escoger los materiales de los cuales deben estar

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fabricados ciertos conceptos y los componentes fiacutesicos que hacen parte del disentildeo como tuberiacuteas tanques actuadores y otros sistemas De la misma manera como se hizo para la seleccioacuten de conceptos se realizan matrices de tamizaje para seleccionar el material adecuado para cada dispositivo con criterios de seleccioacuten diferentes 1121 iquestDe queacute material deben ser la tuberiacutea que lleva la materia prima hacia los dosificadores Los productos que se fabrican en BIOS COLOMBIA SAS tienen como funcioacuten principal la desinfeccioacuten por lo tanto el material con el que se realice la tuberiacutea debe ajustarse a normas sanitarias que garantizan que no se presentara problema alguno de contaminacioacuten del producto al ser fabricado Otras caracteriacutesticas que se deben tener en cuenta son resistencia mecaacutenica a trabajo arduo vida uacutetil a largo plazo costo funcionalidad y faacutecil mantenimiento Cuadro 16 Matriz de Tamizaje de Material de Tuberiacuteas

Materiales


Acero Inoxidable 304

Aluminio

Costo - + Funcionalidad + - Mantenimiento 0 0 Vida uacutetil + - Resistencia Mecaacutenica

+ -

Positivos 3 1 Iguales 1 1 Negativos 1 3 Total 2 -2 Orden 1 2 iquestContinuar SI NO

Fuente Elaboracioacuten propia A partir de la matriz de tamizaje para la seleccioacuten del material de las tuberiacuteas se demuestra que el acero inoxidable AISI 304 es el mejor material para eacutestas Ver Anexo E 11211 iquestQueacute tipo de mecanismo se va a usar para el desplazamiento de la vaacutelvula dosificadora Mediante los estudios realizados y los conceptos planteados se demuestra la necesidad de garantizar un preciso desplazamiento

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de la vaacutelvula dosificadora para envasado del producto por lo cual se va a tener a consideracioacuten el costo y complejidad del mecanismo vida uacutetil mantenimiento partes y funcioacuten como se puede ver en el cuadro 17 Cuadro 17 Matriz de tamizaje para el desplazamiento del dosificador

Criterio

Sistema de poleas y guaya

Cilindro Neumaacutetico Doble Efecto

Mantenimiento - + Partes - + Funcioacuten + + Costo + - Vida Uacutetil - + Complejidad - + Positivos 2 5 Iguales 0 0 Negativos 4 1 Total -2 4 Orden 2 1 Continuar No Si

Fuente Elaboracioacuten propia Seguacuten los resultados obtenidos se determina que el mecanismo que mejor se acomoda a nuestro sistema es el del cilindro neumaacutetico doble efecto 11212 iquestQueacute tipo de sensor se va a usar para medir el nivel de materia prima en el tanque de mezcla Seguacuten los conceptos planteados se tiene la necesidad de garantizar el nivel correcto en el tanque de mezcla seguacuten se vaya vaciando para asiacute regular la salida del producto por medio de la vaacutelvula proporcional y poder continuar con el para envasado por lo cual se va a tener a consideracioacuten el costo la precisioacuten complejidad del mecanismo vida uacutetil mantenimiento y funcioacuten Ver cuadro 18

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Cuadro 18 Matriz de tamizaje para el sensor de nivel se usara para el tanque de mezcla

Criterio Sensor

ultrasoacutenico Sensor por Presioacuten hidrostaacutetica

Sensor Capacitivo

Mantenimiento + - -

Precisioacuten - - +

Funcioacuten 0 0 0

Costo + - -

Vida Uacutetil + 0 0

Complejidad + 0 0

Positivos 4 0 1

Iguales 0 3 3

Negativos 1 -3 -2

Total 3 -3 -1

Orden 2 1 3

Continuar Si No No

Fuente Elaboracioacuten propia 11213 iquestQueacute material seraacute el utilizado para armar la estructura metaacutelica que soportara el sistema de envasado y dosificado La seleccioacuten del material de la estructura que va a soportar los dispositivos mecanismos y actuadores se realiza teniendo en cuenta el costo la resistencia mecaacutenica del material funcionalidad mantenimiento y vida uacutetil

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Cuadro 19 Matriz de Tamizaje de Material de la estructura metaacutelica

Materiales Criterio de seleccioacuten

Tubo cuadrado Acero Inoxidable

Tubo cuadrado Aluminio

Costo - + Funcionalidad + + Mantenimiento 0 0 Vida uacutetil + - Resistencia Mecaacutenica

+ -

Positivos 3 2 Iguales 1 1 Negativos 1 2 Total 2 0 Orden 1 2 iquestContinuar SI NO

Fuente Elaboracioacuten propia La estructura se elaborara con tubo cuadrado de acero inoxidable (40mm x 40mm x 2mm) el cual tiene mayor durabilidad y presenta un moacutedulo de resistencia a la deformidad mayor que el aluminio como material estructural En la estructura se encuentra tambieacuten una laacutemina de acero inoxidable AISI 304 ubicada entre las vigas inferiores y que serviraacute como base para posicionar la celda de carga y ademaacutes recolector de los recipientes de plaacutestico para tener a mano a la hora del envasado Ver Anexo E 113 DISENtildeO A NIVEL SISTEMA

Se realiza la distribucioacuten de las funciones del producto con el anaacutelisis de cada una de sus iteraciones y se subdivide en arquitectura mecaacutenica arquitectura neumaacutetica y arquitectura electroacutenica Se dispondraacute de unos bloques que interpretan el sistema fiacutesico del producto y se conectan a otros que tendraacuten elementos funcionales esto permitiraacute reconocer que tipo de arquitectura es la adecuada mejorando el concepto escogido

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114 ARQUITECTURA DEL PRODUCTO En la arquitectura del producto se muestran las partes que componen el sistema a fondo como se muestra en el cuadro 20 Cuadro 20 Arquitectura del producto

ARQUITECTURA DEL PRODUCTO

DISENtildeO DE UN SISTEMA

AUTOMATIZADO DE ENVASADO Y

DOSIFICACIOacuteN DE PRODUCTOS

DESINFECTANTES VETERINARIOS

Alimentacioacuten Neumaacutetica

suministro de aire a 80 PSI

Alimentacioacuten Eleacutectrica

Red eleacutectrica 110-220 Vac - (60 Hz)

Control y Visualizacioacuten

PLC

HMI Panel View

Sensor de Nivel


Almacenamiento y dispensacioacuten Tanques de Mezcla

Tuberiacutea

Fuente Elaboracioacuten propia A continuacioacuten se presentaran unos bloques los del lado izquierdo representan la parte fiacutesica de la estacioacuten que se relacionaran con los del lado derecho que muestran la parte funcional del sistema 1141 Arquitectura electroacutenica Por medio de la arquitectura electroacutenica se puede observar de forma detallada las funciones que tiene cada uno de los componentes electroacutenicos en el sistema La etapa de control por medio del PLC la etapa de la visualizacioacuten de variables por medio del HMI Panel view y la etapa de

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instrumentacioacuten que permite el desarrollo del proceso y define la informacioacuten a controlar (Ver Figura 30) Figura 30 Arquitectura electroacutenica

Fuente Elaboracioacuten propia Arquitectura mecaacutenica La arquitectura mecaacutenica juega un papel muy importante en el funcionamiento del sistema para el almacenamiento del producto y tambieacuten la distribucioacuten de este (Ver Figura 31)

Sensor Ultrasoacutenico

Celda de carga

PLC

HMI


Medir el nivel del tanque de mezcla

Regular la cantidad de Producto

Modos de Operacioacuten

Visualizacioacuten de Variables del Proceso

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Figura 31 Arquitectura Mecaacutenica


1142 Arquitectura neumaacutetica La arquitectura neumaacutetica es muy importante en el sistema pues es quien va a generar los movimientos requeridos para el funcionamiento de este (Ver Figura 32) Figura 32 Arquitectura Neumaacutetica


115 SELECCIOacuteN DE LA ARQUITECTURA DEL PRODUCTO En la arquitectura del producto se realiza el proceso de seleccioacuten para que el disentildeo sea ideal y cumpla con el proceso deseado inicialmente cuenta con varios factores individuales para el trabajo de la planta por esta razoacuten se puede denominar arquitectura modular ya que estaacute compuesta por varias partes para cumplir con la tarea final deseada

Tanques de Mezcla y almacenamiento

Tuberiacuteas

Mezcla y almacenamiento de la

materia prima

Distribucioacuten de la materia prima hacia las

liacuteneas de envasado

Cilindro Doble Efecto Desplaza la vaacutelvula dosificadora hasta la boca del recipiente

Estructura Metaacutelica Soporte de dispositivos del sistema de

envasado

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De igual manera por teacuterminos de economiacutea simplicidad y actualizacioacuten se cree conveniente la implementacioacuten de una arquitectura modular que de la facilidad de mantenimiento y recambio de piezas por parte del operador 116 COMPONENTES DE CADA MODULO DEL SISTEMA 1161 Moacutedulo 1 Almacenamiento y Entrega de la materia Prima al sistema Tanque de mezcla

Tuberiacuteas en acero Inoxidable 1162 Moacutedulo 2 Salida de la materia prima Sensor ultrasoacutenico

Vaacutelvula Proporcional 1163 Moacutedulo 3 Dosificacioacuten y Medicioacuten de cantidad de la materia prima Cilindro Neumaacutetico doble efecto

Celda de Carga 1164 Moacutedulo 4 Control y Visualizacioacuten PLC

HMI panel View 117 DISENtildeO DETALLADO A continuacioacuten se presentan los modelos que hacen parte del disentildeo Se restringe el mismo a un desarrollo de prototipos se describiraacute las partes del sistema

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detalladamente desde la fabricacioacuten hasta su funcionalidad con los elementos requeridos para cumplir el objetivo 1171 Disentildeo Virtual del Sistema - Disentildeo Mecaacutenico Para el disentildeo del sistema automatizado de envasado y dosificacioacuten se crearon los modelos 3D de cada parte del sistema que lo forman dando asiacute una descomposicioacuten virtual de sus elementos utilizando el software SOLIDWORKS Las imaacutegenes que aparecen a continuacioacuten dentro de la descripcioacuten de cada una de las partes del disentildeo son bosquejos y graacuteficas representativas de las mismas tomadas de los modelos 3D de la simulacioacuten 1172 Gabinete de equipos de control y visualizacioacuten Este gabinete o Rack seraacute el encargado de alojar instrumentos y dispositivos eleacutectricos mecaacutenicos y cableados en planta tales como relevadores interruptores visualizadores dispositivos auxiliares el PLC quien controla los procesos existentes en el sistema de envasado y dosificado una fuente de 24v para la alimentacioacuten de la parte de sensores y actuadores al igual que la pantalla taacutectil que permitiraacute la interaccioacuten hombrendashmaacutequina y entregaraacute informacioacuten ya sea sobre el proceso o alarmas por fallas (Ver Figura 33) Figura 33 Gabinete de Control


1173 Tanque de Mezcla y Almacenamiento El tanque de mezcla y almacenamiento se encuentra a una altura mayor que la estructura que soporta el sistema de envasado y dosificado para facilitar por gravedad el transporte de la materia prima hacia la vaacutelvula proporcional Este tanque en su parte inferior es de forma coacutenica redondeada para facilitar el escurrimiento del producto(Ver Figura 34)

101

Figura 34 Tanque de Mezcla y Almacenamiento


1174 Sensor ultrasoacutenico En este disentildeo se dispone de 1 sensor ultrasoacutenico para realizar la deteccioacuten de nivel del producto en el tanque Este sensor estaacute constantemente enviando una sentildeal al PLC a medida que el nivel del tanque varia una vez enviada la sentildeal el PLC controla los actuadores en este caso la vaacutelvula proporcional para iniciar proceso de envasado y dosificado (Ver Figura 35) Figura 35 Sensor Ultrasoacutenico

Fuente Elaboracioacuten propia 1175 Tuberiacutea en acero inoxidable Para este disentildeo se disentildea la tuberiacutea en acero inoxidable 304 esta tuberiacutea es la encargada por medio de la gravedad de distribuir la materia prima desde el tanque de mezcla hacia la vaacutelvula proporcional(Ver Figura 36)

102

Figura 36 Tuberiacutea Acero Inoxidable (Ver anexo H)

Fuente Elaboracioacuten propia 1176 Electrovaacutelvula proporcional Esta Vaacutelvula es la encargada de dejar salir la materia prima de las tuberiacuteas hacia el dosificador y posteriormente al recipiente Esta vaacutelvula es controlada proporcionalmente por el PLC seguacuten la sentildeal que enviacutee el sensor ultrasoacutenico y tambieacuten es controlada por el PLC seguacuten la sentildeal que enviacutee la celda de carga para ser cerrara o abierta seguacuten sea la sentildeal

Esta vaacutelvula proporcional pasa a reemplazar a la vaacutelvula de bola que se encuentran en el proceso actual las cuales son de operacioacuten manual y no permiten ninguacuten tipo de automatizacioacuten (Ver Figura 37) Figura 37 Vaacutelvula Proporcional (Ver anexo G)


103

1177 Sistema Cilindro Neumaacutetico doble efecto Consiste en un pistoacuten neumaacutetico de doble efecto acoplado con una base y unas guiacuteas en la parte final del vaacutestago para desplazar el dosificador El cilindro se activa con la sentildeal que enviacutee la celda de carga al PLC cuando se ubique el recipiente en la posicioacuten de envasado el vaacutestago del cilindro estaacute afuera y desplaza el dosificador hacia la boca del recipiente Cuando la celda de carga enviacutee la sentildeal que se completa la medida requerida el vaacutestago se contrae y pasa a su posicioacuten inicial (Ver Figura 38) Figura 38 Sistema Cilindro Neumaacutetico de Doble Efecto (Ver anexo C y F)

Fuente Elaboracioacuten propia 1178 Celda de Carga La celda de carga es la encargada de transformar la fuerza que ejerce el peso de la materia prima al llenar el recipiente sobre ella Por medio de los datos que proyecte la celda de carga se calcula el volumen para llenar el recipiente seguacuten la presentacioacuten deseada (Ver Figura 39) Figura 39 Celda de carga


104

1179 Estructura metaacutelica del sistema de dosificado Esta estructura seraacute la encargada de dar soporte a los dispositivos que conforma el sistema de envasado y dosificado ademaacutes sirve para poder tener a la mano recipientes vaciacuteos a la hora del envasado (Ver Figura 40) Figura 40 Estructura metaacutelica del sistema de dosificado (Ver anexo A)


105

12 PROTOTIPADO Y DISTRIBUCIOacuteN EN PLANTA

En este capiacutetulo se muestran los mecanismos estructuras dispositivos interfaz graacutefica programacioacuten y esquemaacutetico de conexiones eleacutectricas disentildeados para la solucioacuten prototipo final y distribucioacuten en planta del sistema mecatroacutenico 121 PROTOTIPO FINAL DEL SISTEMA DE ENVASADO Y DOSIFICADO Modelo 3D del sistema de envasado y dosificado realizado en Solid Works como se ve en las figuras 4142 y 43 Disentildeo elaborado a partir de las necesidades del proyecto y materiales con que cuenta la planta Figura 41 Prototipo final ensamblado (vista Isomeacutetrica)


106

Figura 42 Prototipo final ensamblado (vista Frontal)

Fuente Elaboracioacuten propia Figura 43 Prototipo final ensamblado (vista lateral derecha)


107

122 DISENtildeO ELECTROacuteNICO Y DE PROGRAMACIOacuteN (ESTRATEGIA DE CONTROL LOacuteGICA SECUENCIAL DEL PROCESO Y GRAFCET) 1221 Estrategia de control Para la estrategia de control se aplica un control proporcional a la vaacutelvula para regular asiacute el caudal del flujo de salida de la materia prima esto con el fin de reducir la espuma que se produce a la hora del envasado Dependiendo de la sentildeal del sensor ultrasoacutenico y el nivel que este sense la vaacutelvula se abre o cierra proporcionalmente seguacuten sea lo requerido Esta salida tambieacuten seraacute controlada por la sentildeal que enviacutee la celda de carga al PLC se cierra totalmente si la celda de carga detecta que la deformacioacuten de esta corresponde al peso del recipiente con la cantidad requerida para llenar este(Ver Figura 44 y 45) Figura 44 Diagrama de bloques de las sentildeales independientes (flujo y volumen en lazo cerrado)


Figura 45 Diagrama de bloques aplicando un control proporcional


108

1222 Diagrama Grafcet del sistema El diagrama da claridad al tipo y manera de programacioacuten que debe tener el sistema para cumplir con las funciones planteadas para este El modelo es una representacioacuten de la secuencia loacutegica del sistema que se puede ver en la figura 46 tiene como predeterminado unas entradas y salidas que corresponden a sensores y a actuadores respectivamente lo que se pretende con este diagrama es plantear un modelo funcional que permita ver el proceso automatizado En el cuadro 21 se presentan las variables del programa y se tiene una breve descripcioacuten de lo que permiten realizar asiacute como tambieacuten en el cuadro 22 se muestran entradas y salidas que tendraacute el sistema Cuadro 21 Variables del programa y su significado

Etiqueta Descripcioacuten E0-- E14 Etapas que tiene el Proceso que va desde la

etapa 0 a la etapa 14 Start Botoacuten de Inicio del Proceso Stop Botoacuten de pausa del Proceso PE Paro de Emergencia DR Detectar Recipiente VlE0 Volver a etapa 0 SP Seleccionar Presentacioacuten deseada BP Bajar Pistoacuten SP Subir Pistoacuten SN Sensar Nivel Tanque NA Nivel alto NB Nivel bajo AV Abrir vaacutelvula seguacuten estrategia de control CV Cerrar vaacutelvula seguacuten estrategia de control P1 Presentacioacuten 500 ml P2 Presentacioacuten 1000 ml P3 Presentacioacuten 1 Galoacuten = 3780 ml CO Confirmar Presentacioacuten AD Abrir Dosificar NvCc= Volumen dosificado seguacuten celda de carga igual

a la presentacioacuten deseada NvCclt Volumen dosificado seguacuten celda de carga

menor a la presentacioacuten deseada Fuente Elaboracioacuten propia

109

Cuadro 22 Listado de entradas y salidas al sistema

Entradas Digitales (0 a 24 v) Salidas Digitales (0 a 24 v) Start Cerrar Vaacutelvula Sensor de disparo Abrir Vaacutelvula Paro de emergencia Subir Pistoacuten Stop Bajar Pistoacuten Entradas Anaacutelogas (0 a 20 mA) Salidas Anaacutelogas (0 a 20 mA) Sensor Ultrasoacutenico Vaacutelvula Proporcional Celda de Carga


Figura 46 Diagrama grafcet del Sistema


110

13 ANALISIS ECONOMICO

131 FLUJO DE FONDOS

Para tener una idea maacutes aproximada de la inversioacuten del proyecto se realiza un flujo de fondos como se muestra en la figura 47 en el cual se muestra cada uno de los valores que se deben considerar para desarrollar el proyecto planteado para ello se estima un periodo de tres antildeos para el proyecto en el cual se presentan las etapas de desarrollo de disentildeo prototipado montaje produccioacuten en cuanto a costos e ingresos generados en caso de implementarse con aproximaciones realizadas gracias a la ayuda del personal directivo y operativo de la empresa

Figura 47 Diagrama de Flujo de Fondos


Concepto M1 M2 M3 M5 M11 M24 M36

Costo de desarrollo

Proceso de disentildeo

Mano de obra 153000000 153000000

Gastos Varios 25000000 25000000

Materiales 120000000 120000000

Prototipado

Mano de obra 153000000

Materiales 35000000

gastos Varios 25000000

Subtotal (-) 298000000 298000000 213000000

Costo de montaje


Materiales 852641400

Gastos Varios 141764100

Depreciacioacuten equipos 1181368

Subtotal (-) 1560586868

Costos de produccioacuten

Costo variable (Energia) 180000000 198450000 198450000

Costos fijos (Mantenimiento) 99750000 104737500 104737500

Subtotal (-) 279750000 303187500 303187500

Ingresos

Ahorro 25000000 27510000 27510000

Ahorro Por dantildeos 32000000 35280000 35280000

Beneficios 550000000 606375000 606375000

Salvamento 150000000

Ingresos totales (+) 607000000 669165000 819165000

Flujo neto -298000000 -298000000 -213000000 -1560586868 327250000 365977500 515977500

PRI Mes 15

VPN $ 46882016

TIR 11

111

132 TIR Y VPN Los indicadores de rentabilidad TIR y VPN determinan la viabilidad del proyecto El VPN que se muestra en la figura 47 presenta un valor superior a cero esto permite determinar que a partir de los supuestos y anaacutelisis realizados para la duracioacuten del proyecto como el caso de la tasa de intereacutes y decir asiacute que el sistema es viable

El proyecto tiene un alto margen de factor TIR como se puede observar en la figura 47 determinando la no viabilidad del proyecto esto es determinante para la eleccioacuten del proyecto pero estaacute sujeto a que muchos de los datos no son reales

En cuanto al periodo de recuperacioacuten de la inversioacuten toma 15 meses y los siguientes aportan ganancias sobre el proyecto 133 PRESUPUESTO DE COMPONENTES PARA EL DISENtildeO Una parte del presupuesto para el desarrollo del proyecto es la inversioacuten necesaria para la compra de los componentes y materiales que se utilizaran para desarrollar el sistema A continuacioacuten se presenta el cuadro 23 con la lista de iacutetems materiales y mano de obra con un costo aproximado Ver cuadro 23

112

Cuadro 23 Lista del costo de los componentes y mano de obra del sistema COP (Peso Colombiano)

ITEM PRECIO

UNITARIO CANTIDAD TOTAL

COP Vaacutelvula proporcional 22 viacuteas Burkert tipo 6223 24 VDC 5-10bar

527393 1 527393

Cilindro Neumaacutetico Doble Efecto Tipo Tirantes

317098 1 317098

Viga Ipe 120mm 70lbft 57860 7 mt 405020 Tubo cuadrado 40x40x2 Acero Inoxidable 47200 15 mt 708000 Tanque Acero Inoxidable 304500 L 3245000 1 3245000 Tuberiacutea Acero Inoxidable 304 Oslash508x478 47000 1 mt 47000

Chapa Acero Inoxidable 3042x1x0001 276000 1 276000 codo Acero Inoxidable 304 Oslash508x478 22000 1 22000 Reductor de 2rdquo a 1rdquo 17000 1 17000 Conector macho de 1rdquo 12000 1 12000 Acople raacutepido 1rdquo salida frac12rdquo 15000 3 45000 Codo galvanizado 1 ldquo 4500 1 4500 Manguera plaacutestica 5200 2 mt 10400 Allen Bradley Panelview Plus 600 (Usada) 1009949 1 1009949

AB Micro logix 1100 1763L16DWD 1273184 1 1273184

Celda de carga punto uacutenico tipo viga 0 a 65 kg

178890 1 178890

Cable de red Cat 6 de 5 mt 33000 1 33000 Tornilleriacutea y accesorios en general varias medidas

150000 150000

Cables de conexiones y eleacutectricos 230000 130000 switch standard actuator 2 nc + 1 no (bbm) 3 x m20 gold contacts

115000 1 115000

TOTAL COMPONENTES Y MATERIALES IVA INCLUIDO $ 8526434 MANO DE OBRA DEL PERSONAL NECESARIO PARA EL DESARROLLO DEL

SISTEMA AUTOMATIZADO Subsistema

Tiempo (semana)

Personas

Costo persona

Costo Total

Estructura metaacutelica de tubo cuadrado

1 1 1200000 1200000

Instrumentista Instalaciones eleacutectricas y neumaacuteticas

2 2 1250000 2500000

Programacioacuten PLC

3 1 1200000 1200000

Teacutecnico operario y pruebas 1 1 750000 750000 TOTAL MANO DE OBRA SISTEMA $ 5650000


113

Cuadro 24 Lista del costo total de los componentes del sistema

Valor del Proyecto 14176434 Imprevistos (10 del Valor del Proyecto) 1417643 Valor total del proyecto 15594077 Fuente Elaboracioacuten propia

114

14 BENEFICIOS GENERADOS POR EL PROYECTO

141 BENEFICIO DE LA ELIMINACIOacuteN DEL RIESGO ERGONOacuteMICO Con la eliminacioacuten del riesgo ergonoacutemico se mejoran procesos por este lado no es posible tener valores detallados debido a que es un proceso que se desea implementar en un futuro Los costos de las enfermedades profesionales que se generan si el proceso se realiza de forma manual son los siguientes Costo de rotacioacuten profesional generada por incapacidades

Costo de entrenamiento del personal nuevo Costo del manejo de enfermedad de la persona 142 BENEFICIO DE PRODUCCIOacuteN CON EL SISTEMA DISENtildeADO Mejora de la calidad del producto Al ser implementado un sistema automatizado se evita la manipulacioacuten directa del producto por parte del operario permitiendo asiacute que la materia prima no se contamine y tambieacuten que la cantidad de materia prima que se dispense sea siempre la misma Reduccioacuten de carga laboral Actualmente se cuenta con dos operarios realizando la misma labor siendo uno de ellos de rango superior y por consiguiente teniendo un beneficio econoacutemico mayor Con el desarrollo del proyecto de automatizacioacuten la carga laboral se reduce a la operacioacuten de una interfaz graacutefica Aumento de la Produccioacuten Al ser implementado un sistema automatizado se reducen los tiempos muertos en el proceso y se disminuye la generacioacuten de espuma a la hora del envasado lo cual permite que la produccioacuten aumente Posibilidad de ampliacioacuten En caso que en un futuro se requiera un aumento en la produccioacuten el sistema lo permite ademaacutes se pueden agregar las

115

liacuteneas de dosificado que se necesiten y la programacioacuten no se altera para lo ya existente simplemente se repite lo ya programado para cada nuevo elemento

116

15 CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES

A continuacioacuten en el cuadro 25 se muestra el diagrama de Gantt con la lista de actividades que son necesarias para la realizacioacuten de ese proyecto y el tiempo estipulado en semanas para cada actividad este diagrama es de mucha ayuda a la hora de la planificacioacuten el proyecto pues establece un tiempo para cada actividad y asiacute se determina el tiempo que toma la ejecucioacuten de este Cuadro 25 Diagrama de Gantt o Cronograma de Actividades


117

16 CONCLUSIONES Con este proyecto se logra aplicar y determinar que para el correcto desarrollo de un proceso de disentildeo de ingenieriacutea es de suma importancia la aplicacioacuten del meacutetodo concurrente porque gracias a este es posible llevar un proceso loacutegico y secuencial que por medio de sus etapas proporciona fluidez en el proceso de disentildeo permitiendo en sus etapas iniciales de disentildeo el poder realizar tareas paralelamente comenzando con la buacutesqueda inicial de oportunidades y continuando con el proceso de desarrollo conceptual desarrollo a nivel de sistema hasta llegar al disentildeo de detalle para un prototipo de tipo completo virtual incluyendo un disentildeo mecaacutenico eleacutectrico y de control Se desarrolla el modelo virtual de la estructura mecaacutenica del disentildeo mediante software de simulacioacuten 3D permitiendo la visualizacioacuten del sistema en su espacio real Gracias a la seleccioacuten de una arquitectura modular el sistema se adapta faacutecilmente a un aumento en la produccioacuten y a una ampliacioacuten del aacuterea Gracias a los estudios realizados se pueden detectar las ventajas y desventajas en cada sistema planteado en el desarrollo de disentildeo Permitiendo asiacute escoger la indicada Con el disentildeo se logra aplicar todos los conocimientos adquiridos en el trayecto de formacioacuten acadeacutemica universitaria ademaacutes ganar conocimientos de la vida real que enriquecen el crecimiento como profesional Se consigue tener el disentildeo deseado de un sistema mecatroacutenico que cumple con el requisito de mejorar las condiciones de trabajo en los operarios y las especificaciones de la produccioacuten en la planta

118

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123

ANEXOS

ANEXO A ESTRUCTURA DE TUBO CUADRADO QUE SOPORTARA EL SISTEMA

124

ANEXO B TUBERIacuteA ACERO INOXIDABLE

125

ANEXO C MECANISMO QUE VA CON EL PISTOacuteN NEUMAacuteTICO

126

ANEXO D INTERFAZ GRAacuteFICA ENVASADORA

127

ANEXO E TABLA DE LOS ACEROS INOXIDABLES

128

Anexo E (Continuacioacuten)

129

ANEXO F CILINDRO NEUMAacuteTICO DOBLE EFECTO TIPO TIRANTES

130

ANEXO G VAacuteLVULA PROPORCIONAL DE 22 VIacuteAS SERVOPILOTADA

131

ANEXO H QFD O CASA DE LA CALIDAD

DISENtildeO DE UN SISTEMA AUTOMATIZADO DE ENVASADO Y DOSIFICACIOacuteN

DE PRODUCTOS DESINFECTANTES VETERINARIOS


Pasantiacutea Institucional para optar al tiacutetulo de

Ingeniero Mecatroacutenico

Director JOSE FERNANDO GIL BOTERO

Ingeniero Mecatroacutenico Mg en Ingenieriacutea

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE OCCIDENTE FACULTAD DE INGENIERIacuteA

DEPARTAMENTO DE AUTOMAacuteTICA Y ELECTROacuteNICA PROGRAMA INGENIERIacuteA MECATROacuteNICA

SANTIAGO DE CALI 2017

3





Jurado


Director

4


5


6

CONTENIDO

Paacuteg


7


8


9



10



11



12


13

LISTA DE FIGURAS

Paacuteg


14


15


16


17



18

LISTA DE ANEXOS

Paacuteg


19

GLOSARIO


20


21


22

RESUMEN


23


24

1 ANTECEDENTES




25



26






27





28



29



30



31



32


33

4 OBJETIVOS


34

5 MARCO REFERENCIAL










35


36



37



38



39



40



41




15 Ibiacuted p 223

42


qadl

dq


De aquiacute dlaq

dq


dq

Se obtiene



16 Ibiacuted p 223

43



44



45



46



47



48





49





36 Ibiacuted p36

50





51





Ventajas


52



37 Ibiacuted p36

53




54


Variable Sensor

Temperatura


Presioacuten


Tensioacuten




39 Ibiacuted p36

55


56



57




58




59






60





61





62


63







64



65




necesidades

Importancia

1



4



4



5



4


5



3



4



4



5



5


66

9 MEacuteTRICAS





industrial 5 Lista



67


68





101 CAJA NEGRA




mecaacutenica)

Recipiente


materia Prima en la


de la

Materia Prima


69



Recipiente

Parametros

de control

Materia Prima


Energiacutea

Sensores

Sistema de

Control

Interfaz Usuario-

Maquina

Almacenamiento

Materia Prima



Trasporte del

Recipiente

Posicionamiento del

Recipiente

e

Receptor de

Energiacutea

Recipiente

lleno con la

Materia

Prima en la

presentacioacuten

Deseada


neumaacutetica

mecaacutenica)

Indicadores

de Datos






70





71




72




73




74






75





76



77






78




79






80


Velocidad


Tipo de control

Adaptabilidad

Eficiencia

Ergonomiacutea

Energiacutea

Tipo de actuador




81






industrial - +







82



No Criterio de






0 0 0


actuador + + -


+ + -





83



() Ponderaci

oacuten

Nota


Nota



7 35 0245 35 0245




84





industrial 0 0






85





industrial 0 0







86





industrial 0 0






87


No Criterio de












88



() Ponderaci

oacuten

Nota


Nota



7 30 0210 35 0245




89





Sensor de Nivel

Sensor de Nivel

















90



Alternativa 1




0 0 0 0


actuador + + 0 -


+ + 0 0






91




() Ponderaci

oacuten

Nota


Nota



9 40 036 40 021




92


Materiales



Aluminio


+ -



93


Criterio





94


Criterio Sensor


Sensor Capacitivo

Mantenimiento + - -


Funcioacuten 0 0 0

Costo + - -


Complejidad + 0 0

Positivos 4 0 1

Iguales 0 3 3

Negativos 1 -3 -2

Total 3 -3 -1

Orden 2 1 3

Continuar Si No No


95






+ -




96












PLC

HMI Panel View

Sensor de Nivel



Tuberiacutea


97




Celda de carga

PLC

HMI






98







Tuberiacuteas


materia prima





envasado

99






100




101





102





103




104



105




106




107





108






109






110


131 FLUJO DE FONDOS





Costo de desarrollo


Mano de obra 153000000 153000000

Gastos Varios 25000000 25000000

Materiales 120000000 120000000

Prototipado


Materiales 35000000


Subtotal (-) 298000000 298000000 213000000

Costo de montaje





Subtotal (-) 1560586868




Subtotal (-) 279750000 303187500 303187500

Ingresos

Ahorro 25000000 27510000 27510000


Beneficios 550000000 606375000 606375000



Flujo neto -298000000 -298000000 -213000000 -1560586868 327250000 365977500 515977500

PRI Mes 15

VPN $ 46882016

TIR 11

111




112


ITEM PRECIO



527393 1 527393


317098 1 317098





178890 1 178890


150000 150000


115000 1 115000



Tiempo (semana)

Personas

Costo persona

Costo Total


1 1 1200000 1200000


2 2 1250000 2500000


3 1 1200000 1200000



113



114




115


116




117


118


119


120


121


122


123

ANEXOS


124


125


126


127


128


129


130


131


3





Jurado


Director

4


5


6

CONTENIDO

Paacuteg


7


8


9



10



11



12


13

LISTA DE FIGURAS

Paacuteg


14


15


16


17



18

LISTA DE ANEXOS

Paacuteg


19

GLOSARIO


20


21


22

RESUMEN


23


24

1 ANTECEDENTES




25



26






27





28



29



30



31



32


33

4 OBJETIVOS


34

5 MARCO REFERENCIAL










35


36



37



38



39



40



41




15 Ibiacuted p 223

42


qadl

dq


De aquiacute dlaq

dq


dq

Se obtiene



16 Ibiacuted p 223

43



44



45



46



47



48





49





36 Ibiacuted p36

50





51





Ventajas


52



37 Ibiacuted p36

53




54


Variable Sensor

Temperatura


Presioacuten


Tensioacuten




39 Ibiacuted p36

55


56



57




58




59






60





61





62


63







64



65




necesidades

Importancia

1



4



4



5



4


5



3



4



4



5



5


66

9 MEacuteTRICAS





industrial 5 Lista



67


68





101 CAJA NEGRA




mecaacutenica)

Recipiente


materia Prima en la


de la

Materia Prima


69



Recipiente

Parametros

de control

Materia Prima


Energiacutea

Sensores

Sistema de

Control

Interfaz Usuario-

Maquina

Almacenamiento

Materia Prima



Trasporte del

Recipiente

Posicionamiento del

Recipiente

e

Receptor de

Energiacutea

Recipiente

lleno con la

Materia

Prima en la

presentacioacuten

Deseada


neumaacutetica

mecaacutenica)

Indicadores

de Datos






70





71




72




73




74






75





76



77






78




79






80


Velocidad


Tipo de control

Adaptabilidad

Eficiencia

Ergonomiacutea

Energiacutea

Tipo de actuador




81






industrial - +







82



No Criterio de






0 0 0


actuador + + -


+ + -





83



() Ponderaci

oacuten

Nota


Nota



7 35 0245 35 0245




84





industrial 0 0






85





industrial 0 0







86





industrial 0 0






87


No Criterio de












88



() Ponderaci

oacuten

Nota


Nota



7 30 0210 35 0245




89





Sensor de Nivel

Sensor de Nivel

















90



Alternativa 1




0 0 0 0


actuador + + 0 -


+ + 0 0






91




() Ponderaci

oacuten

Nota


Nota



9 40 036 40 021




92


Materiales



Aluminio


+ -



93


Criterio





94


Criterio Sensor


Sensor Capacitivo

Mantenimiento + - -


Funcioacuten 0 0 0

Costo + - -


Complejidad + 0 0

Positivos 4 0 1

Iguales 0 3 3

Negativos 1 -3 -2

Total 3 -3 -1

Orden 2 1 3

Continuar Si No No


95






+ -




96












PLC

HMI Panel View

Sensor de Nivel



Tuberiacutea


97




Celda de carga

PLC

HMI






98







Tuberiacuteas


materia prima





envasado

99






100




101





102





103




104



105




106




107





108






109






110


131 FLUJO DE FONDOS





Costo de desarrollo


Mano de obra 153000000 153000000

Gastos Varios 25000000 25000000

Materiales 120000000 120000000

Prototipado


Materiales 35000000


Subtotal (-) 298000000 298000000 213000000

Costo de montaje





Subtotal (-) 1560586868




Subtotal (-) 279750000 303187500 303187500

Ingresos

Ahorro 25000000 27510000 27510000


Beneficios 550000000 606375000 606375000



Flujo neto -298000000 -298000000 -213000000 -1560586868 327250000 365977500 515977500

PRI Mes 15

VPN $ 46882016

TIR 11

111




112


ITEM PRECIO



527393 1 527393


317098 1 317098





178890 1 178890


150000 150000


115000 1 115000



Tiempo (semana)

Personas

Costo persona

Costo Total


1 1 1200000 1200000


2 2 1250000 2500000


3 1 1200000 1200000



113



114




115


116




117


118


119


120


121


122


123

ANEXOS


124


125


126


127


128


129


130


131


4


5


6

CONTENIDO

Paacuteg


7


8


9



10



11



12


13

LISTA DE FIGURAS

Paacuteg


14


15


16


17



18

LISTA DE ANEXOS

Paacuteg


19

GLOSARIO


20


21


22

RESUMEN


23


24

1 ANTECEDENTES




25



26






27





28



29



30



31



32


33

4 OBJETIVOS


34

5 MARCO REFERENCIAL










35


36



37



38



39



40



41




15 Ibiacuted p 223

42


qadl

dq


De aquiacute dlaq

dq


dq

Se obtiene



16 Ibiacuted p 223

43



44



45



46



47



48





49





36 Ibiacuted p36

50





51





Ventajas


52



37 Ibiacuted p36

53




54


Variable Sensor

Temperatura


Presioacuten


Tensioacuten




39 Ibiacuted p36

55


56



57




58




59






60





61





62


63







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necesidades

Importancia

1



4



4



5



4


5



3



4



4



5



5


66

9 MEacuteTRICAS





industrial 5 Lista



67


68





101 CAJA NEGRA




mecaacutenica)

Recipiente


materia Prima en la


de la

Materia Prima


69



Recipiente

Parametros

de control

Materia Prima


Energiacutea

Sensores

Sistema de

Control

Interfaz Usuario-

Maquina

Almacenamiento

Materia Prima



Trasporte del

Recipiente

Posicionamiento del

Recipiente

e

Receptor de

Energiacutea

Recipiente

lleno con la

Materia

Prima en la

presentacioacuten

Deseada


neumaacutetica

mecaacutenica)

Indicadores

de Datos






70





71




72




73




74






75





76



77






78




79






80


Velocidad


Tipo de control

Adaptabilidad

Eficiencia

Ergonomiacutea

Energiacutea

Tipo de actuador




81






industrial - +







82



No Criterio de






0 0 0


actuador + + -


+ + -





83



() Ponderaci

oacuten

Nota


Nota



7 35 0245 35 0245




84





industrial 0 0






85





industrial 0 0







86





industrial 0 0






87


No Criterio de












88



() Ponderaci

oacuten

Nota


Nota



7 30 0210 35 0245




89





Sensor de Nivel

Sensor de Nivel

















90



Alternativa 1




0 0 0 0


actuador + + 0 -


+ + 0 0






91




() Ponderaci

oacuten

Nota


Nota



9 40 036 40 021




92


Materiales



Aluminio


+ -



93


Criterio





94


Criterio Sensor


Sensor Capacitivo

Mantenimiento + - -


Funcioacuten 0 0 0

Costo + - -


Complejidad + 0 0

Positivos 4 0 1

Iguales 0 3 3

Negativos 1 -3 -2

Total 3 -3 -1

Orden 2 1 3

Continuar Si No No


95






+ -




96












PLC

HMI Panel View

Sensor de Nivel



Tuberiacutea


97




Celda de carga

PLC

HMI






98







Tuberiacuteas


materia prima





envasado

99






100




101





102





103




104



105




106




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131 FLUJO DE FONDOS





Costo de desarrollo


Mano de obra 153000000 153000000

Gastos Varios 25000000 25000000

Materiales 120000000 120000000

Prototipado


Materiales 35000000


Subtotal (-) 298000000 298000000 213000000

Costo de montaje





Subtotal (-) 1560586868




Subtotal (-) 279750000 303187500 303187500

Ingresos

Ahorro 25000000 27510000 27510000


Beneficios 550000000 606375000 606375000



Flujo neto -298000000 -298000000 -213000000 -1560586868 327250000 365977500 515977500

PRI Mes 15

VPN $ 46882016

TIR 11

111




112


ITEM PRECIO



527393 1 527393


317098 1 317098





178890 1 178890


150000 150000


115000 1 115000



Tiempo (semana)

Personas

Costo persona

Costo Total


1 1 1200000 1200000


2 2 1250000 2500000


3 1 1200000 1200000



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116




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ANEXOS


124


125


126


127


128


129


130


131


5


6

CONTENIDO

Paacuteg


7


8


9



10



11



12


13

LISTA DE FIGURAS

Paacuteg


14


15


16


17



18

LISTA DE ANEXOS

Paacuteg


19

GLOSARIO


20


21


22

RESUMEN


23


24

1 ANTECEDENTES




25



26






27





28



29



30



31



32


33

4 OBJETIVOS


34

5 MARCO REFERENCIAL










35


36



37



38



39



40



41




15 Ibiacuted p 223

42


qadl

dq


De aquiacute dlaq

dq


dq

Se obtiene



16 Ibiacuted p 223

43



44



45



46



47



48





49





36 Ibiacuted p36

50





51





Ventajas


52



37 Ibiacuted p36

53




54


Variable Sensor

Temperatura


Presioacuten


Tensioacuten




39 Ibiacuted p36

55


56



57




58




59






60





61





62


63







64



65




necesidades

Importancia

1



4



4



5



4


5



3



4



4



5



5


66

9 MEacuteTRICAS





industrial 5 Lista



67


68





101 CAJA NEGRA




mecaacutenica)

Recipiente


materia Prima en la


de la

Materia Prima


69



Recipiente

Parametros

de control

Materia Prima


Energiacutea

Sensores

Sistema de

Control

Interfaz Usuario-

Maquina

Almacenamiento

Materia Prima



Trasporte del

Recipiente

Posicionamiento del

Recipiente

e

Receptor de

Energiacutea

Recipiente

lleno con la

Materia

Prima en la

presentacioacuten

Deseada


neumaacutetica

mecaacutenica)

Indicadores

de Datos






70





71




72




73




74






75





76



77






78




79






80


Velocidad


Tipo de control

Adaptabilidad

Eficiencia

Ergonomiacutea

Energiacutea

Tipo de actuador




81






industrial - +







82



No Criterio de






0 0 0


actuador + + -


+ + -





83



() Ponderaci

oacuten

Nota


Nota



7 35 0245 35 0245




84





industrial 0 0






85





industrial 0 0







86





industrial 0 0






87


No Criterio de












88



() Ponderaci

oacuten

Nota


Nota



7 30 0210 35 0245




89





Sensor de Nivel

Sensor de Nivel

















90



Alternativa 1




0 0 0 0


actuador + + 0 -


+ + 0 0






91




() Ponderaci

oacuten

Nota


Nota



9 40 036 40 021




92


Materiales



Aluminio


+ -



93


Criterio





94


Criterio Sensor


Sensor Capacitivo

Mantenimiento + - -


Funcioacuten 0 0 0

Costo + - -


Complejidad + 0 0

Positivos 4 0 1

Iguales 0 3 3

Negativos 1 -3 -2

Total 3 -3 -1

Orden 2 1 3

Continuar Si No No


95






+ -




96












PLC

HMI Panel View

Sensor de Nivel



Tuberiacutea


97




Celda de carga

PLC

HMI






98







Tuberiacuteas


materia prima





envasado

99






100




101





102





103




104



105




106




107





108






109






110


131 FLUJO DE FONDOS





Costo de desarrollo


Mano de obra 153000000 153000000

Gastos Varios 25000000 25000000

Materiales 120000000 120000000

Prototipado


Materiales 35000000


Subtotal (-) 298000000 298000000 213000000

Costo de montaje





Subtotal (-) 1560586868




Subtotal (-) 279750000 303187500 303187500

Ingresos

Ahorro 25000000 27510000 27510000


Beneficios 550000000 606375000 606375000



Flujo neto -298000000 -298000000 -213000000 -1560586868 327250000 365977500 515977500

PRI Mes 15

VPN $ 46882016

TIR 11

111




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ITEM PRECIO



527393 1 527393


317098 1 317098





178890 1 178890


150000 150000


115000 1 115000



Tiempo (semana)

Personas

Costo persona

Costo Total


1 1 1200000 1200000


2 2 1250000 2500000


3 1 1200000 1200000



113



114




115


116




117


118


119


120


121


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ANEXOS


124


125


126


127


128


129


130


131


6

CONTENIDO

Paacuteg


7


8


9



10



11



12


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LISTA DE FIGURAS

Paacuteg


14


15


16


17



18

LISTA DE ANEXOS

Paacuteg


19

GLOSARIO


20


21


22

RESUMEN


23


24

1 ANTECEDENTES




25



26






27





28



29



30



31



32


33

4 OBJETIVOS


34

5 MARCO REFERENCIAL










35


36



37



38



39



40



41




15 Ibiacuted p 223

42


qadl

dq


De aquiacute dlaq

dq


dq

Se obtiene



16 Ibiacuted p 223

43



44



45



46



47



48





49





36 Ibiacuted p36

50





51





Ventajas


52



37 Ibiacuted p36

53




54


Variable Sensor

Temperatura


Presioacuten


Tensioacuten




39 Ibiacuted p36

55


56



57




58




59






60





61





62


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65




necesidades

Importancia

1



4



4



5



4


5



3



4



4



5



5


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9 MEacuteTRICAS





industrial 5 Lista



67


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101 CAJA NEGRA




mecaacutenica)

Recipiente


materia Prima en la


de la

Materia Prima


69



Recipiente

Parametros

de control

Materia Prima


Energiacutea

Sensores

Sistema de

Control

Interfaz Usuario-

Maquina

Almacenamiento

Materia Prima



Trasporte del

Recipiente

Posicionamiento del

Recipiente

e

Receptor de

Energiacutea

Recipiente

lleno con la

Materia

Prima en la

presentacioacuten

Deseada


neumaacutetica

mecaacutenica)

Indicadores

de Datos






70





71




72




73




74






75





76



77






78




79






80


Velocidad


Tipo de control

Adaptabilidad

Eficiencia

Ergonomiacutea

Energiacutea

Tipo de actuador




81






industrial - +







82



No Criterio de






0 0 0


actuador + + -


+ + -





83



() Ponderaci

oacuten

Nota


Nota



7 35 0245 35 0245




84





industrial 0 0






85





industrial 0 0







86





industrial 0 0






87


No Criterio de












88



() Ponderaci

oacuten

Nota


Nota



7 30 0210 35 0245




89





Sensor de Nivel

Sensor de Nivel

















90



Alternativa 1




0 0 0 0


actuador + + 0 -


+ + 0 0






91




() Ponderaci

oacuten

Nota


Nota



9 40 036 40 021




92


Materiales



Aluminio


+ -



93


Criterio





94


Criterio Sensor


Sensor Capacitivo

Mantenimiento + - -


Funcioacuten 0 0 0

Costo + - -


Complejidad + 0 0

Positivos 4 0 1

Iguales 0 3 3

Negativos 1 -3 -2

Total 3 -3 -1

Orden 2 1 3

Continuar Si No No


95






+ -




96












PLC

HMI Panel View

Sensor de Nivel



Tuberiacutea


97




Celda de carga

PLC

HMI






98







Tuberiacuteas


materia prima





envasado

99






100




101





102





103




104



105




106




107





108






109






110


131 FLUJO DE FONDOS





Costo de desarrollo


Mano de obra 153000000 153000000

Gastos Varios 25000000 25000000

Materiales 120000000 120000000

Prototipado


Materiales 35000000


Subtotal (-) 298000000 298000000 213000000

Costo de montaje





Subtotal (-) 1560586868




Subtotal (-) 279750000 303187500 303187500

Ingresos

Ahorro 25000000 27510000 27510000


Beneficios 550000000 606375000 606375000



Flujo neto -298000000 -298000000 -213000000 -1560586868 327250000 365977500 515977500

PRI Mes 15

VPN $ 46882016

TIR 11

111




112


ITEM PRECIO



527393 1 527393


317098 1 317098





178890 1 178890


150000 150000


115000 1 115000



Tiempo (semana)

Personas

Costo persona

Costo Total


1 1 1200000 1200000


2 2 1250000 2500000


3 1 1200000 1200000



113



114




115


116




117


118


119


120


121


122


123

ANEXOS


124


125


126


127


128


129


130


131


7


8


9



10



11



12


13

LISTA DE FIGURAS

Paacuteg


14


15


16


17



18

LISTA DE ANEXOS

Paacuteg


19

GLOSARIO


20


21


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RESUMEN


23


24

1 ANTECEDENTES




25



26






27





28



29



30



31



32


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4 OBJETIVOS


34

5 MARCO REFERENCIAL










35


36



37



38



39



40



41




15 Ibiacuted p 223

42


qadl

dq


De aquiacute dlaq

dq


dq

Se obtiene



16 Ibiacuted p 223

43



44



45



46



47



48





49





36 Ibiacuted p36

50





51





Ventajas


52



37 Ibiacuted p36

53




54


Variable Sensor

Temperatura


Presioacuten


Tensioacuten




39 Ibiacuted p36

55


56



57




58




59






60





61





62


63







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necesidades

Importancia

1



4



4



5



4


5



3



4



4



5



5


66

9 MEacuteTRICAS





industrial 5 Lista



67


68





101 CAJA NEGRA




mecaacutenica)

Recipiente


materia Prima en la


de la

Materia Prima


69



Recipiente

Parametros

de control

Materia Prima


Energiacutea

Sensores

Sistema de

Control

Interfaz Usuario-

Maquina

Almacenamiento

Materia Prima



Trasporte del

Recipiente

Posicionamiento del

Recipiente

e

Receptor de

Energiacutea

Recipiente

lleno con la

Materia

Prima en la

presentacioacuten

Deseada


neumaacutetica

mecaacutenica)

Indicadores

de Datos






70





71




72




73




74






75





76



77






78




79






80


Velocidad


Tipo de control

Adaptabilidad

Eficiencia

Ergonomiacutea

Energiacutea

Tipo de actuador




81






industrial - +







82



No Criterio de






0 0 0


actuador + + -


+ + -





83



() Ponderaci

oacuten

Nota


Nota



7 35 0245 35 0245




84





industrial 0 0






85





industrial 0 0







86





industrial 0 0






87


No Criterio de












88



() Ponderaci

oacuten

Nota


Nota



7 30 0210 35 0245




89





Sensor de Nivel

Sensor de Nivel

















90



Alternativa 1




0 0 0 0


actuador + + 0 -


+ + 0 0






91




() Ponderaci

oacuten

Nota


Nota



9 40 036 40 021




92


Materiales



Aluminio


+ -



93


Criterio





94


Criterio Sensor


Sensor Capacitivo

Mantenimiento + - -


Funcioacuten 0 0 0

Costo + - -


Complejidad + 0 0

Positivos 4 0 1

Iguales 0 3 3

Negativos 1 -3 -2

Total 3 -3 -1

Orden 2 1 3

Continuar Si No No


95






+ -




96












PLC

HMI Panel View

Sensor de Nivel



Tuberiacutea


97




Celda de carga

PLC

HMI






98







Tuberiacuteas


materia prima





envasado

99






100




101





102





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104



105




106




107





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109






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131 FLUJO DE FONDOS





Costo de desarrollo


Mano de obra 153000000 153000000

Gastos Varios 25000000 25000000

Materiales 120000000 120000000

Prototipado


Materiales 35000000


Subtotal (-) 298000000 298000000 213000000

Costo de montaje





Subtotal (-) 1560586868




Subtotal (-) 279750000 303187500 303187500

Ingresos

Ahorro 25000000 27510000 27510000


Beneficios 550000000 606375000 606375000



Flujo neto -298000000 -298000000 -213000000 -1560586868 327250000 365977500 515977500

PRI Mes 15

VPN $ 46882016

TIR 11

111




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ITEM PRECIO



527393 1 527393


317098 1 317098





178890 1 178890


150000 150000


115000 1 115000



Tiempo (semana)

Personas

Costo persona

Costo Total


1 1 1200000 1200000


2 2 1250000 2500000


3 1 1200000 1200000



113



114




115


116




117


118


119


120


121


122


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ANEXOS


124


125


126


127


128


129


130


131


8


9



10



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LISTA DE FIGURAS

Paacuteg


14


15


16


17



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LISTA DE ANEXOS

Paacuteg


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GLOSARIO


20


21


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RESUMEN


23


24

1 ANTECEDENTES




25



26






27





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29



30



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4 OBJETIVOS


34

5 MARCO REFERENCIAL










35


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37



38



39



40



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15 Ibiacuted p 223

42


qadl

dq


De aquiacute dlaq

dq


dq

Se obtiene



16 Ibiacuted p 223

43



44



45



46



47



48





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36 Ibiacuted p36

50





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Ventajas


52



37 Ibiacuted p36

53




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Variable Sensor

Temperatura


Presioacuten


Tensioacuten




39 Ibiacuted p36

55


56



57




58




59






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necesidades

Importancia

1



4



4



5



4


5



3



4



4



5



5


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9 MEacuteTRICAS





industrial 5 Lista



67


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101 CAJA NEGRA




mecaacutenica)

Recipiente


materia Prima en la


de la

Materia Prima


69



Recipiente

Parametros

de control

Materia Prima


Energiacutea

Sensores

Sistema de

Control

Interfaz Usuario-

Maquina

Almacenamiento

Materia Prima



Trasporte del

Recipiente

Posicionamiento del

Recipiente

e

Receptor de

Energiacutea

Recipiente

lleno con la

Materia

Prima en la

presentacioacuten

Deseada


neumaacutetica

mecaacutenica)

Indicadores

de Datos






70





71




72




73




74






75





76



77






78




79






80


Velocidad


Tipo de control

Adaptabilidad

Eficiencia

Ergonomiacutea

Energiacutea

Tipo de actuador




81






industrial - +







82



No Criterio de






0 0 0


actuador + + -


+ + -





83



() Ponderaci

oacuten

Nota


Nota



7 35 0245 35 0245




84





industrial 0 0






85





industrial 0 0







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industrial 0 0






87


No Criterio de












88



() Ponderaci

oacuten

Nota


Nota



7 30 0210 35 0245




89





Sensor de Nivel

Sensor de Nivel

















90



Alternativa 1




0 0 0 0


actuador + + 0 -


+ + 0 0






91




() Ponderaci

oacuten

Nota


Nota



9 40 036 40 021




92


Materiales



Aluminio


+ -



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Criterio





94


Criterio Sensor


Sensor Capacitivo

Mantenimiento + - -


Funcioacuten 0 0 0

Costo + - -


Complejidad + 0 0

Positivos 4 0 1

Iguales 0 3 3

Negativos 1 -3 -2

Total 3 -3 -1

Orden 2 1 3

Continuar Si No No


95






+ -




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PLC

HMI Panel View

Sensor de Nivel



Tuberiacutea


97




Celda de carga

PLC

HMI






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Tuberiacuteas


materia prima





envasado

99






100




101





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131 FLUJO DE FONDOS





Costo de desarrollo


Mano de obra 153000000 153000000

Gastos Varios 25000000 25000000

Materiales 120000000 120000000

Prototipado


Materiales 35000000


Subtotal (-) 298000000 298000000 213000000

Costo de montaje





Subtotal (-) 1560586868




Subtotal (-) 279750000 303187500 303187500

Ingresos

Ahorro 25000000 27510000 27510000


Beneficios 550000000 606375000 606375000



Flujo neto -298000000 -298000000 -213000000 -1560586868 327250000 365977500 515977500

PRI Mes 15

VPN $ 46882016

TIR 11

111




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ITEM PRECIO



527393 1 527393


317098 1 317098





178890 1 178890


150000 150000


115000 1 115000



Tiempo (semana)

Personas

Costo persona

Costo Total


1 1 1200000 1200000


2 2 1250000 2500000


3 1 1200000 1200000



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115


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ANEXOS


124


125


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127


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130


131


9



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LISTA DE FIGURAS

Paacuteg


14


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LISTA DE ANEXOS

Paacuteg


19

GLOSARIO


20


21


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RESUMEN


23


24

1 ANTECEDENTES




25



26






27





28



29



30



31



32


33

4 OBJETIVOS


34

5 MARCO REFERENCIAL










35


36



37



38



39



40



41




15 Ibiacuted p 223

42


qadl

dq


De aquiacute dlaq

dq


dq

Se obtiene



16 Ibiacuted p 223

43



44



45



46



47



48





49





36 Ibiacuted p36

50





51





Ventajas


52



37 Ibiacuted p36

53




54


Variable Sensor

Temperatura


Presioacuten


Tensioacuten




39 Ibiacuted p36

55


56



57




58




59






60





61





62


63







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necesidades

Importancia

1



4



4



5



4


5



3



4



4



5



5


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9 MEacuteTRICAS





industrial 5 Lista



67


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101 CAJA NEGRA




mecaacutenica)

Recipiente


materia Prima en la


de la

Materia Prima


69



Recipiente

Parametros

de control

Materia Prima


Energiacutea

Sensores

Sistema de

Control

Interfaz Usuario-

Maquina

Almacenamiento

Materia Prima



Trasporte del

Recipiente

Posicionamiento del

Recipiente

e

Receptor de

Energiacutea

Recipiente

lleno con la

Materia

Prima en la

presentacioacuten

Deseada


neumaacutetica

mecaacutenica)

Indicadores

de Datos






70





71




72




73




74






75





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79






80


Velocidad


Tipo de control

Adaptabilidad

Eficiencia

Ergonomiacutea

Energiacutea

Tipo de actuador




81






industrial - +







82



No Criterio de






0 0 0


actuador + + -


+ + -





83



() Ponderaci

oacuten

Nota


Nota



7 35 0245 35 0245




84





industrial 0 0






85





industrial 0 0







86





industrial 0 0






87


No Criterio de












88



() Ponderaci

oacuten

Nota


Nota



7 30 0210 35 0245




89





Sensor de Nivel

Sensor de Nivel

















90



Alternativa 1




0 0 0 0


actuador + + 0 -


+ + 0 0






91




() Ponderaci

oacuten

Nota


Nota



9 40 036 40 021




92


Materiales



Aluminio


+ -



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Criterio





94


Criterio Sensor


Sensor Capacitivo

Mantenimiento + - -


Funcioacuten 0 0 0

Costo + - -


Complejidad + 0 0

Positivos 4 0 1

Iguales 0 3 3

Negativos 1 -3 -2

Total 3 -3 -1

Orden 2 1 3

Continuar Si No No


95






+ -




96












PLC

HMI Panel View

Sensor de Nivel



Tuberiacutea


97




Celda de carga

PLC

HMI






98







Tuberiacuteas


materia prima





envasado

99






100




101





102





103




104



105




106




107





108






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131 FLUJO DE FONDOS





Costo de desarrollo


Mano de obra 153000000 153000000

Gastos Varios 25000000 25000000

Materiales 120000000 120000000

Prototipado


Materiales 35000000


Subtotal (-) 298000000 298000000 213000000

Costo de montaje





Subtotal (-) 1560586868




Subtotal (-) 279750000 303187500 303187500

Ingresos

Ahorro 25000000 27510000 27510000


Beneficios 550000000 606375000 606375000



Flujo neto -298000000 -298000000 -213000000 -1560586868 327250000 365977500 515977500

PRI Mes 15

VPN $ 46882016

TIR 11

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ITEM PRECIO



527393 1 527393


317098 1 317098





178890 1 178890


150000 150000


115000 1 115000



Tiempo (semana)

Personas

Costo persona

Costo Total


1 1 1200000 1200000


2 2 1250000 2500000


3 1 1200000 1200000



113



114




115


116




117


118


119


120


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ANEXOS


124


125


126


127


128


129


130


131


10



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LISTA DE FIGURAS

Paacuteg


14


15


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17



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LISTA DE ANEXOS

Paacuteg


19

GLOSARIO


20


21


22

RESUMEN


23


24

1 ANTECEDENTES




25



26






27





28



29



30



31



32


33

4 OBJETIVOS


34

5 MARCO REFERENCIAL










35


36



37



38



39



40



41




15 Ibiacuted p 223

42


qadl

dq


De aquiacute dlaq

dq


dq

Se obtiene



16 Ibiacuted p 223

43



44



45



46



47



48





49





36 Ibiacuted p36

50





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Ventajas


52



37 Ibiacuted p36

53




54


Variable Sensor

Temperatura


Presioacuten


Tensioacuten




39 Ibiacuted p36

55


56



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necesidades

Importancia

1



4



4



5



4


5



3



4



4



5



5


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9 MEacuteTRICAS





industrial 5 Lista



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101 CAJA NEGRA




mecaacutenica)

Recipiente


materia Prima en la


de la

Materia Prima


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Recipiente

Parametros

de control

Materia Prima


Energiacutea

Sensores

Sistema de

Control

Interfaz Usuario-

Maquina

Almacenamiento

Materia Prima



Trasporte del

Recipiente

Posicionamiento del

Recipiente

e

Receptor de

Energiacutea

Recipiente

lleno con la

Materia

Prima en la

presentacioacuten

Deseada


neumaacutetica

mecaacutenica)

Indicadores

de Datos






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78




79






80


Velocidad


Tipo de control

Adaptabilidad

Eficiencia

Ergonomiacutea

Energiacutea

Tipo de actuador




81






industrial - +







82



No Criterio de






0 0 0


actuador + + -


+ + -





83



() Ponderaci

oacuten

Nota


Nota



7 35 0245 35 0245




84





industrial 0 0






85





industrial 0 0







86





industrial 0 0






87


No Criterio de












88



() Ponderaci

oacuten

Nota


Nota



7 30 0210 35 0245




89





Sensor de Nivel

Sensor de Nivel

















90



Alternativa 1




0 0 0 0


actuador + + 0 -


+ + 0 0






91




() Ponderaci

oacuten

Nota


Nota



9 40 036 40 021




92


Materiales



Aluminio


+ -



93


Criterio





94


Criterio Sensor


Sensor Capacitivo

Mantenimiento + - -


Funcioacuten 0 0 0

Costo + - -


Complejidad + 0 0

Positivos 4 0 1

Iguales 0 3 3

Negativos 1 -3 -2

Total 3 -3 -1

Orden 2 1 3

Continuar Si No No


95






+ -




96












PLC

HMI Panel View

Sensor de Nivel



Tuberiacutea


97




Celda de carga

PLC

HMI






98







Tuberiacuteas


materia prima





envasado

99






100




101





102





103




104



105




106




107





108






109






110


131 FLUJO DE FONDOS





Costo de desarrollo


Mano de obra 153000000 153000000

Gastos Varios 25000000 25000000

Materiales 120000000 120000000

Prototipado


Materiales 35000000


Subtotal (-) 298000000 298000000 213000000

Costo de montaje





Subtotal (-) 1560586868




Subtotal (-) 279750000 303187500 303187500

Ingresos

Ahorro 25000000 27510000 27510000


Beneficios 550000000 606375000 606375000



Flujo neto -298000000 -298000000 -213000000 -1560586868 327250000 365977500 515977500

PRI Mes 15

VPN $ 46882016

TIR 11

111




112


ITEM PRECIO



527393 1 527393


317098 1 317098





178890 1 178890


150000 150000


115000 1 115000



Tiempo (semana)

Personas

Costo persona

Costo Total


1 1 1200000 1200000


2 2 1250000 2500000


3 1 1200000 1200000



113



114




115


116




117


118


119


120


121


122


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ANEXOS


124


125


126


127


128


129


130


131


11



12


13

LISTA DE FIGURAS

Paacuteg


14


15


16


17



18

LISTA DE ANEXOS

Paacuteg


19

GLOSARIO


20


21


22

RESUMEN


23


24

1 ANTECEDENTES




25



26






27





28



29



30



31



32


33

4 OBJETIVOS


34

5 MARCO REFERENCIAL










35


36



37



38



39



40



41




15 Ibiacuted p 223

42


qadl

dq


De aquiacute dlaq

dq


dq

Se obtiene



16 Ibiacuted p 223

43



44



45



46



47



48





49





36 Ibiacuted p36

50





51





Ventajas


52



37 Ibiacuted p36

53




54


Variable Sensor

Temperatura


Presioacuten


Tensioacuten




39 Ibiacuted p36

55


56



57




58




59






60





61





62


63







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65




necesidades

Importancia

1



4



4



5



4


5



3



4



4



5



5


66

9 MEacuteTRICAS





industrial 5 Lista



67


68





101 CAJA NEGRA




mecaacutenica)

Recipiente


materia Prima en la


de la

Materia Prima


69



Recipiente

Parametros

de control

Materia Prima


Energiacutea

Sensores

Sistema de

Control

Interfaz Usuario-

Maquina

Almacenamiento

Materia Prima



Trasporte del

Recipiente

Posicionamiento del

Recipiente

e

Receptor de

Energiacutea

Recipiente

lleno con la

Materia

Prima en la

presentacioacuten

Deseada


neumaacutetica

mecaacutenica)

Indicadores

de Datos






70





71




72




73




74






75





76



77






78




79






80


Velocidad


Tipo de control

Adaptabilidad

Eficiencia

Ergonomiacutea

Energiacutea

Tipo de actuador




81






industrial - +







82



No Criterio de






0 0 0


actuador + + -


+ + -





83



() Ponderaci

oacuten

Nota


Nota



7 35 0245 35 0245




84





industrial 0 0






85





industrial 0 0







86





industrial 0 0






87


No Criterio de












88



() Ponderaci

oacuten

Nota


Nota



7 30 0210 35 0245




89





Sensor de Nivel

Sensor de Nivel

















90



Alternativa 1




0 0 0 0


actuador + + 0 -


+ + 0 0






91




() Ponderaci

oacuten

Nota


Nota



9 40 036 40 021




92


Materiales



Aluminio


+ -



93


Criterio





94


Criterio Sensor


Sensor Capacitivo

Mantenimiento + - -


Funcioacuten 0 0 0

Costo + - -


Complejidad + 0 0

Positivos 4 0 1

Iguales 0 3 3

Negativos 1 -3 -2

Total 3 -3 -1

Orden 2 1 3

Continuar Si No No


95






+ -




96












PLC

HMI Panel View

Sensor de Nivel



Tuberiacutea


97




Celda de carga

PLC

HMI






98







Tuberiacuteas


materia prima





envasado

99






100




101





102





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104



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131 FLUJO DE FONDOS





Costo de desarrollo


Mano de obra 153000000 153000000

Gastos Varios 25000000 25000000

Materiales 120000000 120000000

Prototipado


Materiales 35000000


Subtotal (-) 298000000 298000000 213000000

Costo de montaje





Subtotal (-) 1560586868




Subtotal (-) 279750000 303187500 303187500

Ingresos

Ahorro 25000000 27510000 27510000


Beneficios 550000000 606375000 606375000



Flujo neto -298000000 -298000000 -213000000 -1560586868 327250000 365977500 515977500

PRI Mes 15

VPN $ 46882016

TIR 11

111




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ITEM PRECIO



527393 1 527393


317098 1 317098





178890 1 178890


150000 150000


115000 1 115000



Tiempo (semana)

Personas

Costo persona

Costo Total


1 1 1200000 1200000


2 2 1250000 2500000


3 1 1200000 1200000



113



114




115


116




117


118


119


120


121


122


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ANEXOS


124


125


126


127


128


129


130


131


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LISTA DE FIGURAS

Paacuteg


14


15


16


17



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LISTA DE ANEXOS

Paacuteg


19

GLOSARIO


20


21


22

RESUMEN


23


24

1 ANTECEDENTES




25



26






27





28



29



30



31



32


33

4 OBJETIVOS


34

5 MARCO REFERENCIAL










35


36



37



38



39



40



41




15 Ibiacuted p 223

42


qadl

dq


De aquiacute dlaq

dq


dq

Se obtiene



16 Ibiacuted p 223

43



44



45



46



47



48





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36 Ibiacuted p36

50





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Ventajas


52



37 Ibiacuted p36

53




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Variable Sensor

Temperatura


Presioacuten


Tensioacuten




39 Ibiacuted p36

55


56



57




58




59






60





61





62


63







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necesidades

Importancia

1



4



4



5



4


5



3



4



4



5



5


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9 MEacuteTRICAS





industrial 5 Lista



67


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101 CAJA NEGRA




mecaacutenica)

Recipiente


materia Prima en la


de la

Materia Prima


69



Recipiente

Parametros

de control

Materia Prima


Energiacutea

Sensores

Sistema de

Control

Interfaz Usuario-

Maquina

Almacenamiento

Materia Prima



Trasporte del

Recipiente

Posicionamiento del

Recipiente

e

Receptor de

Energiacutea

Recipiente

lleno con la

Materia

Prima en la

presentacioacuten

Deseada


neumaacutetica

mecaacutenica)

Indicadores

de Datos






70





71




72




73




74






75





76



77






78




79






80


Velocidad


Tipo de control

Adaptabilidad

Eficiencia

Ergonomiacutea

Energiacutea

Tipo de actuador




81






industrial - +







82



No Criterio de






0 0 0


actuador + + -


+ + -





83



() Ponderaci

oacuten

Nota


Nota



7 35 0245 35 0245




84





industrial 0 0






85





industrial 0 0







86





industrial 0 0






87


No Criterio de












88



() Ponderaci

oacuten

Nota


Nota



7 30 0210 35 0245




89





Sensor de Nivel

Sensor de Nivel

















90



Alternativa 1




0 0 0 0


actuador + + 0 -


+ + 0 0






91




() Ponderaci

oacuten

Nota


Nota



9 40 036 40 021




92


Materiales



Aluminio


+ -



93


Criterio





94


Criterio Sensor


Sensor Capacitivo

Mantenimiento + - -


Funcioacuten 0 0 0

Costo + - -


Complejidad + 0 0

Positivos 4 0 1

Iguales 0 3 3

Negativos 1 -3 -2

Total 3 -3 -1

Orden 2 1 3

Continuar Si No No


95






+ -




96












PLC

HMI Panel View

Sensor de Nivel



Tuberiacutea


97




Celda de carga

PLC

HMI






98







Tuberiacuteas


materia prima





envasado

99






100




101





102





103




104



105




106




107





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131 FLUJO DE FONDOS





Costo de desarrollo


Mano de obra 153000000 153000000

Gastos Varios 25000000 25000000

Materiales 120000000 120000000

Prototipado


Materiales 35000000


Subtotal (-) 298000000 298000000 213000000

Costo de montaje





Subtotal (-) 1560586868




Subtotal (-) 279750000 303187500 303187500

Ingresos

Ahorro 25000000 27510000 27510000


Beneficios 550000000 606375000 606375000



Flujo neto -298000000 -298000000 -213000000 -1560586868 327250000 365977500 515977500

PRI Mes 15

VPN $ 46882016

TIR 11

111




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ITEM PRECIO



527393 1 527393


317098 1 317098





178890 1 178890


150000 150000


115000 1 115000



Tiempo (semana)

Personas

Costo persona

Costo Total


1 1 1200000 1200000


2 2 1250000 2500000


3 1 1200000 1200000



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116




117


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120


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122


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ANEXOS


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125


126


127


128


129


130


131


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LISTA DE FIGURAS

Paacuteg


14


15


16


17



18

LISTA DE ANEXOS

Paacuteg


19

GLOSARIO


20


21


22

RESUMEN


23


24

1 ANTECEDENTES




25



26






27





28



29



30



31



32


33

4 OBJETIVOS


34

5 MARCO REFERENCIAL










35


36



37



38



39



40



41




15 Ibiacuted p 223

42


qadl

dq


De aquiacute dlaq

dq


dq

Se obtiene



16 Ibiacuted p 223

43



44



45



46



47



48





49





36 Ibiacuted p36

50





51





Ventajas


52



37 Ibiacuted p36

53




54


Variable Sensor

Temperatura


Presioacuten


Tensioacuten




39 Ibiacuted p36

55


56



57




58




59






60





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63







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necesidades

Importancia

1



4



4



5



4


5



3



4



4



5



5


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9 MEacuteTRICAS





industrial 5 Lista



67


68





101 CAJA NEGRA




mecaacutenica)

Recipiente


materia Prima en la


de la

Materia Prima


69



Recipiente

Parametros

de control

Materia Prima


Energiacutea

Sensores

Sistema de

Control

Interfaz Usuario-

Maquina

Almacenamiento

Materia Prima



Trasporte del

Recipiente

Posicionamiento del

Recipiente

e

Receptor de

Energiacutea

Recipiente

lleno con la

Materia

Prima en la

presentacioacuten

Deseada


neumaacutetica

mecaacutenica)

Indicadores

de Datos






70





71




72




73




74






75





76



77






78




79






80


Velocidad


Tipo de control

Adaptabilidad

Eficiencia

Ergonomiacutea

Energiacutea

Tipo de actuador




81






industrial - +







82



No Criterio de






0 0 0


actuador + + -


+ + -





83



() Ponderaci

oacuten

Nota


Nota



7 35 0245 35 0245




84





industrial 0 0






85





industrial 0 0







86





industrial 0 0






87


No Criterio de












88



() Ponderaci

oacuten

Nota


Nota



7 30 0210 35 0245




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Sensor de Nivel

Sensor de Nivel

















90



Alternativa 1




0 0 0 0


actuador + + 0 -


+ + 0 0






91




() Ponderaci

oacuten

Nota


Nota



9 40 036 40 021




92


Materiales



Aluminio


+ -



93


Criterio





94


Criterio Sensor


Sensor Capacitivo

Mantenimiento + - -


Funcioacuten 0 0 0

Costo + - -


Complejidad + 0 0

Positivos 4 0 1

Iguales 0 3 3

Negativos 1 -3 -2

Total 3 -3 -1

Orden 2 1 3

Continuar Si No No


95






+ -




96












PLC

HMI Panel View

Sensor de Nivel



Tuberiacutea


97




Celda de carga

PLC

HMI






98







Tuberiacuteas


materia prima





envasado

99






100




101





102





103




104



105




106




107





108






109






110


131 FLUJO DE FONDOS





Costo de desarrollo


Mano de obra 153000000 153000000

Gastos Varios 25000000 25000000

Materiales 120000000 120000000

Prototipado


Materiales 35000000


Subtotal (-) 298000000 298000000 213000000

Costo de montaje





Subtotal (-) 1560586868




Subtotal (-) 279750000 303187500 303187500

Ingresos

Ahorro 25000000 27510000 27510000


Beneficios 550000000 606375000 606375000



Flujo neto -298000000 -298000000 -213000000 -1560586868 327250000 365977500 515977500

PRI Mes 15

VPN $ 46882016

TIR 11

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ITEM PRECIO



527393 1 527393


317098 1 317098





178890 1 178890


150000 150000


115000 1 115000



Tiempo (semana)

Personas

Costo persona

Costo Total


1 1 1200000 1200000


2 2 1250000 2500000


3 1 1200000 1200000



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ANEXOS


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ROLANDO JAVIER MORILLO CALDERON - UAO

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