Proceso de Empaquetado de Chicles

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Manual para el empaquetado de chicles 1

TEMA:

PROCESO DE EMPAQUETADO DE GOMA DE MASCAR TIPO BOLA MARCA AGOGO

FILIACIÓN DE LOAS AUTORES:

EDWIN CAICEDO ([email protected]) ANDREA CÓRDOVA ([email protected]) PABLO REGALADO ([email protected]) CHRISTIAN SOCASI ([email protected])

RESUMEN

Se ha diseñado, analizado y simulado las pruebas necesarias de un equipo automático para el empaquetado de goma de mascar tipo bola. En base a una metodología de diseño se logra elegir la alternativa más viable para el diseño y construcción del equipo automático, considerando para esto los requerimientos tanto tecnológicos, económicos e higiénicos.

Otro aspecto a tomar muy en cuenta en el presente trabajo la utilización de software, ya que permite optimizar tiempo, dinero y espacio. El equipo es totalmente desmontable lo que facilita el proceso de mantenimiento y transporte, además en su estructura se ubican los elementos constitutivos de los diferentes sistemas.

El suministro del producto consta de una alimentación mediante bandas y un conjunto de mecanismos que permiten el empaquetado de goma de mascar tipo bola en fundas de cinco unidades. El sistema de conformado por medio de alas de moldeo realiza los dobleces en el plástico para la obtención del empaque requerido.

El mecanismo del sistema de sellado vertical es accionado por un cilindro neumático el mismo que proporciona una presión establecida la cual permite la termosoldabilidad de las dos caras del plástico. En el sistema de arrastre del plástico, el movimiento de los rodillos es accionado mediante dos motores eléctricos los cuales están acoplados directamente a los rodillos de transmisión. En el sistema de sellado y corte horizontal los elementos móviles se desplazan a través de los ejes guías los cuales son accionados por un cilindro neumático, produciendo de esta manera el sellado y corte deseado.

El control automático de cada uno de los procesos antes mencionados se realiza mediante un PLC.

Una vez diseñado el sistema se realizo un estudio económico determinando los costos y la tasa de producción del sistema.

Palabras Claves: Empaquetado, Goma de Mascar, Sellado Térmico, Mecanismo, Conformado, PLC, Tasa

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INTRODUCCIÓN

El chicle se define como una base de goma de mascar (polímero sintético masticable) [1], la cual sufre diversos cambios hasta obtener una estructura gomosa de sabor agradable.

Para la elaboración del producto se utiliza un conjunto de elementos o ingredientes que permiten obtener un resultado final de alta aceptación y cumpliendo con lo requerimientos establecidos por las autoridades pertinentes, entre los cuales están:

Componentes

 Sustancias sintéticas masticables

 Plastificantes

 Suavizantes / Emulsificantes

 Coadyuvantes insoluble en agua

 Antioxidantes  Glucosa  Sacarosa  Almidón  Esencias  Colorantes

La base o polímero sintético en estado sólido sufre varios cambios durante la elaboración de goma de mascar debido a las etapas de proceso que siguen.

Dichas etapas son: el fundido de la base, mezclado o incorporación con los demás ingredientes donde se forma la goma, laminación y marcado para obtener esferas de goma de dimensiones específicas, y finalmente el recubierto con jarabes de azúcar para posteriormente ser empacadas y distribuidas Fig. 1.

Fig. 1 (Diagrama de flujo del proceso de producción del chicle)

Durante el proceso los ingredientes debe seguir ciertas condiciones de tiempo y temperatura para obtener una mezcla homogénea, la mezcla obtenida es denominada cocido o goma.

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Manual para el empaquetado de chicles 3 La base debe mantenerse en estado gomoso para poder ser mezclada con los demás ingredientes, esto quiere decir que debe mantenerse alrededor de su punto de flexibilidad o ablandamiento.

Banda Trasportadora

Una cinta transportadora o banda transportadora es un aparato para el transporte de objetos formado por dos poleas que mueven una cinta transportadora continua. Las poleas son movidas por motores, haciendo girar la cinta transportadora y asi lograr transportar el material depositado en la misma.

Las cintas o bandas transportadoras se usan extensivamente para transportar materiales agrícolas e industriales, tales como grano, carbón, menas, etcétera, a menudo para cargar o descargar buques cargueros o camiones. Para transportar material por terreno inclinado se usan unas secciones llamadas cintas transportadoras elevadoras. Existe una amplia variedad de cintas transportadoras, que difieren en su modo de funcionamiento, medio y dirección de transporte, incluyendo transportadores de tornillo, los sistemas de suelo móvil, que usan planchas oscilantes para mover la carga, y transportadores de rodillos, que usan una serie de rodillos móviles para transportar cajas o palés.

Las cintas o bandas transportadoras se usan como componentes en la distribución y almacenaje automatizados. Combinados con equipos informatizados de manejo de palés, permiten una distribución minorista, mayorista y manufacturera más eficiente, permitiendo ahorrar mano de obra y transportar rápidamente grandes volúmenes en los procesos, lo que ahorra costes a las empresas que envía o reciben grandes cantidades, reduciendo además el espacio de almacenaje necesario todo esto gracias a las bandas transportadoras.

Esta misma tecnología de bandas transportadoras se usa en dispositivos de transporte de personas tales como cintas transportadoras y en muchas cadenas de montaje industriales. Las tiendas suelen contar con cintas transportadoras en las cajas para desplazar los artículos.

Fig. 2 (Banda Trasportadora) Empaquetado

Tecnología para guardar, proteger y preservar los productos durante su distribución, almacenaje y manipulación, a la vez que sirve como identificación y promoción del producto e información para su uso. El empaquetado debe mantener las condiciones de su contenido. En el caso de los alimentos, ha de extraerse el aire para evitar que su deterioro los haga no aptos para el consumo hasta la fecha de caducidad marcada en el envase. Este último tiene que prevenir el derrame de su contenido, en especial en el caso de productos químicos venenosos o corrosivos. También debe identificar su contenido y composición con

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Manual para el empaquetado de chicles 4 etiquetas y dibujos explicativos, incluyendo instrucciones de uso y advertencias sobre su peligrosidad cuando sea preciso. Esto último es esencial en el caso de fármacos y productos químicos, ya sean de uso doméstico o industrial.

El empaquetado suele ser parte de la planificación de un sistema global de distribución. Así, el tamaño del envase exterior debe tener un diseño específico para optimizar el espacio en los pallets y contenedores. Los envases también han de cumplir la función de disuadir a ciertas personas, como los clientes que intenten probar el producto. Para averiguar si el producto ha sido abierto antes se emplean lengüetas de cierre, tiras alrededor de los tapones y `topes' en la cubierta de las latas que saltan al romperse el vacío.

Empaquetado con el tema del plástico

Una de las aplicaciones principales del plástico es el empaquetado. Se comercializa una buena cantidad de polietileno de baja densidad en forma de rollos de plástico transparente para envoltorios. El polietileno de alta densidad se usa para películas plásticas más gruesas, como la que se emplea en las bolsas de basura. Se utilizan también en el empaquetado: el polipropileno, el poliestireno, el policloruro de vinilo (PVC) [2] y el policloruro de vinilideno. Este último se usa en aplicaciones que requieren estanqueidad, ya que no permite el paso de gases (por ejemplo, el oxígeno) hacia dentro o hacia fuera del paquete. De la misma forma, el polipropileno es una buena barrera contra el vapor de agua; tiene aplicaciones domésticas y se emplea en forma de fibra para fabricar alfombras y sogas.

El empaquetado relacionado con los alimentos

La tecnología alimentaria es también consciente del papel crucial que desempeña el empaquetado de los productos. Los sistemas modernos no sólo ofrecen un recipiente cómodo y atractivo, sino que, en caso de estar adecuadamente sellado y en el supuesto de que esté fabricado con los materiales apropiados, actúa como barrera para, por ejemplo, conservar la leche fresca de alta calidad y larga duración durante varios meses, mantener el pan libre de mohos durante semanas o mantener el color rojo brillante de la carne de vacuno durante muchos días.

Máquinas selladoras

Tipos de selladoras industriales

Existen diversos tipos de selladoras con varias aplicaciones, entre los que se encuentran: Selladoras de pedal Selladoras de mordaza Selladoras continúas Selladoras con codificación o fechadoras prácticas y económicas.

Pero como podemos conocer el principio es el mismo se basa en calentar una resistencia y pegar los dos extremos en el medio las fundas a utilizar por lo que veremos las características de los diferentes tipos: Selladoras de Pedal

La selladora de pedal tiene un control de tiempo de sellado para proteger el material y asegurar un correcto sellado. Cuentan con un pedestal para un mejor manejo del producto, así como un sistema de cierre de las resistencias de sellado a través de un pedal.

Las selladoras manuales de pedal, tienen un ancho de sellado grueso y más rudo, y el tiempo de sellado es muy rápido, 2 segundos aproximadamente. Estos equipos son selladores de mayor capacidad por su motor, pueden trabajar continuamente, también poseen sus protectores de teflón para un terminado ideal. Cuentan con resistencias de sellado a través de un pedal.

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Selladoras Continuas

Este tipo de selladoras tienen la función de banda infinita de cargado y sellado, transporta, sella e imprime (en tinta dependiendo del modelo) en una sola operación. La impresión es de lote, y fecha, con sello en calor; o en el caso de la selladora con impresor, en tinta. Estas máquinas están diseñadas con controles de temperatura y de velocidad de transportación para asegurar una producción y calidad constante, ya sea por un sellado horizontal, vertical (para líquidos, etc.), y/o con stand. Es de gran utilidad para productos largos, y producciones grandes aquí encontramos dos tipos de selladoras continuas

 Selladoras Continuas Verticales

 Selladoras Continuas Horizontales Selladoras Continuas Verticales

Esta es una selladora continua semiautomática vertical, trabaja de manera vertical para un mejor manejo de materiales sólidos y líquidos. El colocado de la bolsa es lateral a una banda de sellado en continuo movimiento, tiene controles de temperatura, de presión (por la fijación del sello y el peso de arrastre de la bolsa a través de la banda transportadora) y de velocidad de la banda transportadora. La máquina también cuenta con un impresor de 12 dígitos alfanuméricos para imprimir un código sobre el sello. La altura máxima de la bolsa es de 60 cm.

Selladoras Continuas Horizontales

Esta es una selladora continua semiautomática, el colocado de la bolsa es lateral a una banda de sellado en continuo movimiento, tiene controles de temperatura, de presión (por la fijación del sello y el peso de arrastre de la bolsa a través de la banda transportadora) y de velocidad de la banda transportadora.

Material para el envase.

El envasado preserva la calidad del producto y los protege de los daños que pudieran producirse durante el almacenamiento, el transporte y la distribución. La protección ejercida puede ser de tres tipos: Química. El envasado puede impedir el paso del vapor de agua, del oxígeno y de otros gases, o actuar de forma selectiva, permitiendo sólo el pasó de algunos de los gases. Física. El envasado puede proteger del polvo y la suciedad, de las pérdidas de peso y de los daños mecánicos. Biológica. El envasado puede impedir el acceso al alimento de microorganismos e insectos, afectar el modo o velocidad de la alteración, o la supervivencia y crecimiento de los gérmenes patógenos que pudiera haber en el producto.

Los envases pueden ser rígidos (latas, papel, cartón, vidrio, plástico) o flexibles (plásticos, yute, hoja de aluminio), los plásticos son cada vez más utilizados. Mediante diversas combinaciones de materiales y técnicas de procesado, es posible producir envases con cualquiera de las propiedades funcionales que se consideren deseables.

Como se observo anteriormente el envase se confecciona en moldes o a partir de películas plásticas. Estas películas plásticas se las adquiere en el mercado generalmente con el nombre de films. Los más utilizados para el envasado de productos son los de polietileno y polipropileno. En este caso se utilizara polipropileno biorientado [3].

Polipropileno

El polipropileno (PP) es el polímero termoplástico de baja densidad, rigidez elevada, resistente a los rayos X, muy poco permeable al agua, resistente a las temperaturas elevadas (<135 °C) y a los golpes,

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Manual para el empaquetado de chicles 6 parcialmente cristalino. Se obtiene de la polimerización del propileno (o propeno). Pertenece al grupo de las poliolefinas [4] y es utilizado en una amplia variedad de aplicaciones que incluyen empaques para alimentos, tejidos, equipo de laboratorio, componentes automotrices y películas transparentes. Tiene gran resistencia contra diversos solventes químicos, así como contra álcalis y ácidos.

REVISIÓN DE LITERATURA

Para el presente proyecto se ha basado en varias fuentes literarias de orden técnico que han permitido el mejor entendimiento y selección de las herramientas utilizadas para desarrollo de la misma.

Además la consulta se ha realizado en documentos físicos así como también digitales que también ha permitido realizar un documento con un alto criterio de investigación y profesionalización. A continuación se describe los diferentes tipos de documentos revisados.

 Libros (físicos y digitales)

 Tesis afines

 Artículos

 En bibliotecas virtuales

 En direcciones electrónicas

HIPÓTESIS Y MÉTODOS.

La tecnología avanza con paso firme en todos los campos y procesos de envasados de productos no es menos. Se ha revolucionado el mercado cuando se empezó a usar los envases plásticos. Todo ello hizo que muchos fabricantes pudieran bajar el costo de sus productos haciéndolos así más competitivos.

Los equipos para sellado térmico o enfundado de productos son diseñados para el embasamiento de productos con gran aplicación principalmente en la industria de la alimentación. Dichos equipos se encargan de realizar un proceso de confeccionado del recipiente, llenado y cierre, obteniéndose un producto higiénicamente terminado.

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Manual para el empaquetado de chicles 7 Alternativas para el moldeo de los embases

Mediante alas de moldeo

Consiste en un sistema que al desplazarse el plástico las alas de moldeo van acoplándolo de manera que quede lista para ser sellado térmicamente tanto verticalmente como horizontalmente, obteniéndose de esta forma el envase donde se envasará el producto.

Las alas de moldeo pueden ser de doble ala la que posee el sellado vertical en la parte central o de un ala la que realiza el sellado vertical en uno de los lados.

Tanto las alas de moldeo de una ala o doble ala están compuestas por los mismos elementos y tienen el mismo principio de funcionamiento.

Fig. 3 (Conformado Mediante alas de Conformado) Mediante anillo de moldeo

Consiste en hacer pasar el material por un anillo, este método se utiliza principalmente para materiales que no pueden ser deformados con facilidad como es el caso del cartón para posteriormente obtener un embace tipo Tetrebrick o Tetrapack.

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Manual para el empaquetado de chicles 8 Fig. 4 (Conformado Mediante Anillo de Moldeo)

Alternativas de alimentación del material

El sistema de arrastre será el encargado de desplazar el material con el cual se formaran bolsas de plástico. Pueden existir varias alternativas para la alimentación del material entre las cuales se tiene:

Por medio de rodillos de arrastre

El sistema consiste en cuatro rodillos agrupados en parejas de dos, los cuales al rotar por medio de fricción con el material efectúan el desplazamiento vertical del plástico. El inconveniente con este sistema es que se debe tener un adecuado control, en la rotación de los rodillos de arrastre para que de esta forma los tamaños de los envases plásticos sean los mismos.

Fig. 5 (Rodillos de Arrastre)

Por medio de mordazas y cilindro de avance

En este sistema el cilindro de desplazamiento horizontal realiza el agarre del material y un cilindro de avance vertical realiza el desplazamiento del plástico verticalmente, en este sistema se tendrá un mayor control y precisión en el desplazamiento del material, sin embargo el tiempo empleado para el avance será mayor que en el caso de los rodillos además que aumenta costos y consumo de energía con los dos cilindros neumáticos.

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Manual para el empaquetado de chicles 9 Fig. 6 (Mordaza y Cilindro de Avance)

Materiales adecuados para el envase y preservación

MATERIAL RANGO DE TEMPERATURA PARA

CORTE Y SELLADO (ºC)

Polimetalcrilato 100 – 150

Polietileno lineal 120 – 160

Polietileno de alta densidad 80 – 120

Polietileno ramificado 130 – 180

Polivinilo 90 – 120

Polipropileno metalizado 92 – 135

Tabla 1: MATERIALES USADOS EN EL EMBASADO.

Como se observa la mayoría de materiales tienen parámetros muy similares de temperaturas, estos valores de temperatura pueden variar debido al aumento o disminución de la presión de sellado. En nuestro caso se ha seleccionado el Polipropileno Metalizado por prestar mejores características para el proceso.

Selección del tipo de equipo

Metodología del diseño

Como base para poder determinar el diseño de nuestra maquina se han planteado las siguientes exigencias y se han añadido algunas características para un mejor funcionamiento y comodidad. Estas exigencias y características son presentadas a continuación.

FUNCIONES

El equipo debe sellar fundas de 5 unidades de goma de mascar tipo bola E

El equipo debe sellar máximo 4000 u/h E

El equipo debe contar con un dosificador por colores de goma de mascar E El sellado térmico se realizara por niquelinas caloríficas E

ENERGÍA

La energía para realizar el proceso de sellado, corte, y dosificado será suministrada por un compresor (aire)

E La energía para realizar el proceso de arrastre será suministrada por un motor E

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Manual para el empaquetado de chicles 10 Tabla 2: Lista de características (C) y Exigencias (E)

Estructura de funciones

Entradas Salidas

Materia prima

Mano de obra caja de chicle con 24 tacos de 5

Energía

Fig. 7(Estructura de Funciones) SEGURIDAD

El equipo irá acompañado de las correspondientes instrucciones de montaje uso y mantenimiento, así como de las medidas preventivas de accidentes

E El equipo tendrá un nivel de seguridad suficiente a fin de preservar a las personas y a los

bienes de los riesgos derivados de instalación, funcionamiento, mantenimiento y reparación

C Evitar el ingreso de elementos perjudiciales a los sistemas E

ERGONOMIA

El acceso a los distintos elementos del equipo deberá ser cómodo para las operaciones de mantenimiento, montaje y desmontaje

C No debe existir contaminación tanto en el producto como en el ambiente C La posición del tablero de control debe de ser de fácil acceso C

FABRICACION

El equipo debe ser de fácil ensamblaje y anclaje E

Los elementos que formen parte del equipo deben ser de fácil manufactura y de forma sencilla C

Los materiales utilizados beben existir en el mercado E

Los elementos del equipo deben resistir esfuerzos a los que están sometidos E La transmisión de fuerzas se realizara por medio de sistemas mecánicos y neumáticos E

El equipo debe tener buena estabilidad y rigidez E

SEÑALES

El equipo deberá tener señales visibles que indiquen que el equipo está en funcionamiento C El equipo deberá tener etiquetas de advertencias para evitar accidentes E

CONTROL

Evitar que los niveles de ruido en el equipo sean elevados C Verificar la calidad de los materiales empleados para la fabricación del equipo E

FUNCIONAMIENTO

Preservar la seguridad del operador E

El funcionamiento del equipo será posible solo si existen las garantías necesarias de seguridad E

MANTENIMIENTO

Los elementos que están en fricción deben ser fáciles de lubricar E Los elementos de recambio deben existir en el mercado nacional E Para lograr un buen mantenimiento los elementos y sistemas del equipo deben ser de fácil

acceso E PROCESOS  Transporte  Control de calidad  Sellado lateral  Pre-empaque (fundas)

 Sellado y corte horizontal

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Manual para el empaquetado de chicles 11 Entradas Salidas Materia Ingreso de materia prima: - Plástico (conformado del envase) - Líquido a embasarse

Producto en las diferentes presentaciones requeridas Energía Proporcionado al equipo: - Compresor (elementos neumáticos) - Motor eléctrico (arrastre)

Ruido, vibraciones, calor

Señales

Inicio del

funcionamiento del equipo

Indica que el equipo está en funcionamiento

Tabla 3: Estructura de Funciones

Los procesos técnicos necesarios será la preparación de la goma de mascar a empaquetar, ejecución del equipo, que cumpla con las características y exigencias planteadas, hasta la culminación del proceso para finalmente verificar la calidad del producto a obtenerse.

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Manual para el empaquetado de chicles 12 Determinación de prototipos Inicio Prototipo 2 Colocación dela bobina de plastico Alimentación de la gomas de mascar tipo bola por color

Accionamiento de las bandas de alimentación Arrastre de plástico mediante mordazas y cilindros de avance. Accionamiento de rodillos térmicos para el sellado vertical Accionamiento de cilindro neumático para el corte Recolección del producto termiando Fin Prototipo 2

Una vez determinados los posibles procesos de empaquetado de la goma de mascar se procede a realizar una matriz morfológica para determinar el camino más conveniente.

Inicio Prototipo 1 Colocación dela bobina de plastico Alimentación de la gomas de mascar tipo bola por color

Accionamiento de las bandas de alimentación Accionamiento de rodillos de arrastre del plastico Accionamiento de rodillos térmicos para el sellado vertical Accionamiento de cilindro neumático para el corte Recolección del producto termiando Fin Prototipo 1

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Manual para el empaquetado de chicles 13 1 Alimentación de Plástico

Colocación del plástico en el porta bobina Manual Automático 2 Sistema de Dosificación

Bandas Trasportadoras Banda

3 Sistema de sellado vertical

Elemento de sellado térmico Niquelina 4 Sistema de sellado y corte horizontal

Elemento de sellado térmico Niquelina Mecanismo de sellado horizontal Cilindro Neumático 5 Sistema de arrastre de plástico

Arrastre de plástico Neumático Mecánico

6 Sistema de moldeo de plástico

Conformado del plástico Alas de Moldeo

Tabla 4: Matriz Morfológica Prototipo 1:

En este prototipo la goma de mascar de cada color es dosificada mediante un banda trasportadora, esta cae por el cuello conformado hasta el empaque plástico el cual previamente ha sido sellado por los rodillos de sellado vertical y pistones de sellado horizontal y el sistema de arrastre neumático.

Prototipo 2:

En este prototipo la goma de mascar de cada color es dosificada [5] mediante una banda trasportadora, esta cae por el cuello conformado hasta el empaque plástico el cual es desplazado verticalmente mediante un sistema de rodillos de arrastre el cual es sellado de forma vertical por el elemento de sellado térmico y por un pistón en el sellado horizontal.

Selección del prototipo más adecuado

CARACTERÍSTICAS OBSERVACIONES Equipo automático De accionamiento electro-neumático, de control electrónico y arrastre por rodillos

Es la opción más adecuada

Modelo Estructura y tubería

vertical Presta mayor facilidad de diseño Tipo de

dosificador Isobárico [6] Eficiente para el sellado térmico Método de

moldeo de los envases

Tubo conformador Presenta facilidad de transporte y seguridad de la calidad del envase

Alimentación

del material Rodillos de arrastre

Da mayor rapidez y mayor facilidad de construcción además de un ahorro de

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Manual para el empaquetado de chicles 14 Materiales a utilizarse en los principales elementos Acero inoxidable A304 Acero A36

Aluminio Acero AISI 1020 Acero cementado 7210

La mayoría de elementos deben ser no corrosivos con características adecuadas

para manejo de alimentos, los elementos estructurales y además elementos que pueden corroerse deben ser debidamente

pintados para evitar la corrosión.

Materiales de envase

Materiales utilizados para el sellado térmico

de productos alimenticios

Debe existir un control tanto en la presión como en las niquelinas, de manera que se pueda realizar un sellado y corte eficiente Número de envases mínimo a llenar Entre 100 u/h y 200 u/h

Los fabricantes de equipos de origen extranjero recomiendan para buenos resultados no sea superior a 1250 u/h. Tabla 5: Características del equipo a construirse

EXPERIMENTOS, ANÁLISIS, O REALIZACIÓN DE SIMULACIONES

Una vez determinadas las características de la máquina se procede al diseño y análisis de la misma, en donde el diseño de varias de sus partes ha sido indispensable con la finalidad de obtener un rendimiento apropiado y un producto final de calidad. A continuación se describe los procesos de selección y cálculos necesarios:

SELECCIÓN DE LA BANDA TRANSPORTADORA INDIVIDUAL DE CHICLES INDIVIDUALES:

- La banda va ser ubicada de manera horizontal sin Angulo de desnivel. - La banda cuenta con elementos recolectores.

Datos iniciales:

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Manual para el empaquetado de chicles 15 Tabla 6: Medidas de la banda transportadora FP15 de la RNA

Longitud L=1.5 m

Ancho de la banda = 2 cm

Material: PVC (bandas para transporte de alimentos, PVC o PU) [3] Peso del chicle Pc= 3.2 gr

Recolectores:

Fig. 8 (Medidas de perfil de banda de PVC) [2] a=5.6 mm

b= 10 mm h= 6 mm

Material PVC, densidad d= 1.4 gr/cm3

Con este tipo de recolectores y una separación de 10mm entre ellos pueden estar 75 chicles sobre la banda y 75 perfile recolectores.

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Manual para el empaquetado de chicles 16 Fig. 9 (Disposición de perfiles en la banda)

75 perfiles peso= 98.28 gr 75 chicles peso= 240 gr Peso total PT= 338.28 gr

Área de trabajo At= 1.5 m * 0.02m = 0.03 m2

La carga del producto M= PT/At (1) M= 0.3382Kg/0.03m2 = 11.276 Kg/m2

Tiempo de accionamiento de la banda:

Fig. 10 (Caída máxima descrita por un chicle en la banda)

Ec=Ep (2) m*g*h=00.5*m*v2

0.0032*9.81*0.087=0.5*0.0032* v2 V= 1.306 m/s

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Manual para el empaquetado de chicles 17 (3) a= 1.3062/(2*0.30675)= 2.7802 m/s2 t= 1.306/2.7802= 0.47 s (4) Vf= 1.306 + 2*9.81*0.19 Vf=5.0338 m/s (5) t=(5.0338-1.306)/9.81=0.38 s Tiempo total tT=0.47 + 0.38 = 0.85 s tbanda= 1.0625 min V=L/ tbanda = 1.5/1.06= 1.412 m/min Peso de la banda:

Tabla 7: Características físicas de la banda [3] W=2.90 kg/m2 [2]

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Manual para el empaquetado de chicles 18 Tabla 8: Coeficientes de rozamiento entre rodillo y banda [4]

Fw= 0.30 sin recubrir Factor de carga:

Como el Angulo de inclinación de la banda es 0°

Tabla 9: Factor debido al ángulo de inclinación de la banda [4] Fp= 1

Carga del producto corregida:

Mp=M*Fp (6) Mp= 11.276*1= 11.276 kg/m2

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Manual para el empaquetado de chicles 19 Tensión de la banda: (7) H=0 por 0° de inclinación

ABP= Tracción ajustada a la banda SF= Factor de servicio

Tabla 10: Factor de servicio [4] SF=1.2

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ABS= Resistencia permitida de la banda

Bs= Resistencia nominal de la banda T= Factor de temperatura

S= Factor de resistencia

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Manual para el empaquetado de chicles 20 Bs= 20 N/mm = 2038.73 Kg/m

Tabla 12: Factor de temperatura [4] T= 0.98 (a 20°C de temperatura ambiente)

S= 0.92

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ABS>ABP Correcto CALCULO DE DEFLEXIONES:

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Manual para el empaquetado de chicles 21 E= 19700 kg/mm2 I= 0.013 in4 = 5411.008533 mm4 Q= 1.33 lb/pie = 1.983 kg/m (10) (11) Deformación mínima.

CALCULO DEL ESFUERZO DEL EJE MOTRIZ:

f´= Coeficiente de rozamiento de los rodillos de soporte sobre sus propios cojinetes.

Tabla 14: Coeficientes de rozamiento entre ejes y bandas [5] (12)

Qp= Peso neto de la cinta + peso de perfiles + peso de rodillos

Peso de la banda= 2.9 kg/m2 (tomado de la tabla 11) Peso neto de la cinta= 2.9*3*0.02=0.174 Kg

Peso de perfiles= 196.56 gr (150 perfiles) Peso de rodillos= 0.20614 Kg

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Manual para el empaquetado de chicles 22 Qp= 0.174+0019656+0.20614= 0.5767 kg

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CALCULO DE ESFUERZO EN VACIO:

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Q= Capacidad del transportador

Q= (3.2gr * 75)/1.06= 0.22642 Kg/min CALCULO DE ESFUERZO CON CARGA:

(15) (16) ESFUERZO TOTAL: (17)

Actuador lineal para cada una las 5 bandas de alimentación de chicles:

El actuador lineal [7] debe tener una carrera corta para realizar el avance secuencial de la banda por medio de un mecanismo de trinquete, procedemos a la elección del actuador.

Actuador lineal: Carrera = 20 mm Elección del actuador:

Escogimos los cilindros compactos AEVULQ/AEVULQZ Hoja de datos del cilindro de simple efecto con vástago cuadrado anti giro.

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Manual para el empaquetado de chicles 23 Fig. 11 (Factor debido al ángulo de inclinación de la banda) [6]

Esfuerzo de empuje= 7.8766 Kg P=77.1907 N

Tabla 15: Coeficientes de rozamiento entre ejes y bandas [6]

Escogemos un embolo con un diámetro de 16mm el cual nos da una fuerza de empuje a una presión de 6 bar de 111N suficiente para superar los 77.1907N que opone la banda.

Calculo de la energía cinética del embolo, con la ayuda del PropNeu [8] obtenemos los siguientes resultados:

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Manual para el empaquetado de chicles 24 Escogimos el pistón:

Fig. 13 (Tipo de cilindro PropNeu) [7]

Con lo que obtuvimos los siguientes resultados:

Fig. 14 (Resultados de simulación no adecuados PropNeu) [7]

Debido a la velocidad de acción del pistón se producía una cantidad de energía residual [9] que produce un choque al final de la carrera la cual comprobamos con el siguiente cálculo.

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Manual para el empaquetado de chicles 25 Masa móvil con carrera de 20mm= 20 gr =0.002 Kg

Esfuerzo total= Esfuerzo de la banda + masa móvil + final pistón Kg Esfuerzo total (Et)= 7.8766 + 0.002 + 0.002 = 7.9166 Kg

Ec=Et*V2/2 (18)

Para sacar la velocidad e incluso nos da el tiempo del ciclo del actuador lineal nos ayudamos del programa ProNeu

V= 0.52 m/s

Ec=7.9166 * 0.522/ 2 = 1.07 J (energía cinética de impacto)

Para reducir esta energía cinética procedemos a colocar un amortiguador el final de la carrera. Amortiguador

Fig. 15 (Escoger tipo de amortiguador para reducir la energía cinética PropNeu) [7]

YSR-7-5-C

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Manual para el empaquetado de chicles 26 Características Propiedades Tamaño 7 Carrera 5 mm Amortiguación autorregulable

Posición de montaje indistinto

Detección de la posición Sin Velocidad máxima del impacto 3 m/s Tiempo de recuperación corto 0,2 s Tiempo de recuperación largo 1 s

Forma de funcionamiento de simple efecto compresión Clase de resistencia a la corrosión KBK 2

Temperatura ambiente -10 ... 80 °C Carrera de amortiguación 5 mm Fuerza máxima del impacto 300 N Consumo máximo de energía por

carrera

2 J Consumo máximo de energía por hora 12.000 J Energía residual máxima 0,01 J

Fuerza de reposición 1,2 N

Peso del producto 16 g

Tipo de fijación con contratuerca

Indicación sobre el material Exento de cobre y PTFE Conforme con RoHS Información sobre el material de las

juntas

NBR Información sobre el material del

cuerpo

Acero de aleación fina Información sobre el material del

vástago

Acero de aleación fina

Tabla 17: Tabla características técnicas del amortiguador PropNeu [7] Lo cual nos produce el siguiente resultado:

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Manual para el empaquetado de chicles 27 Fig. 17 (Resultados de la simulación de la acción del pistón con el amortiguador acoplado PropNeu) [7] Con lo cual obtenemos una energía de impacto dinámica 0, con lo cual aseguramos una larga vida útil del pistón.

Además el software de simulación PropNeu nos ayuda a elegir la válvula de control, el racor de rápido roscado y la manguera de alimentación de aire, los cuales son descritos a continuación:

Válvula de control: MFH-3-M5

Fig. 18 (Electroválvula de simple efecto MFH-3-M5 PropNeu) [7]

Caracter. Propiedades

Función de las válvulas 3/2 cerrada monoestable Tipo de accionamiento eléctrico

Caudal nominal normal 58 l/min Presión de funcionamiento 0 ... 8 bar

Construcción asiento de plato

Tipo de reposición muelle mecánico

(28)

Función de escape no estrangulable

Principio de hermetización blando

Accionamiento manual auxiliar mediante pulsador

Tipo de control directo

Sentido del flujo no reversible

Desconexión del tiempo de conmutación

16 ms Conexión del tiempo de conmutación 9 ms

Fluido Aire comprimido según ISO8573-1:2010

[7:4:4] Indicación sobre los fluidos de

funcionamiento y de mando

Opción de funcionamiento con lubricación (necesaria en otro modo de funcionamiento) Temperatura del medio -15 ... 60 °C

Temperatura ambiente -15 ... 40 °C

Tipo de fijación con taladro pasante

Conexión neumática 1 M5

Tabla 18: Tabla características técnicas de la electroválvula PropNeu [7]

Racor con rosca exterior con hexágono exterior: QSM-M5-3

Fig. 19 (Racor de conexión rápida QSM-M5-3 PropNeu [7])

Característica Propiedades

Tamaño mini

Diámetro nominal 2 mvm

Tipo de junta del eje atornillable Junta

Tamaño del depósito 10

(29)

Manual para el empaquetado de chicles 29 Presión de funcionamiento en función de

la temperatura

-0,95 ... 14 bar

[7:-:-] Indicación sobre los fluidos de

funcionamiento y de mando

Opción de funcionamiento con lubricación Clase de resistencia a la corrosión KBK 1

Homologación Germanischer Lloyd

Par de apriete máximo 1,5 Nm

Peso del producto 3,4 g

Conexión neumática Rosca exterior M5

para diámetro exterior del tubo flexible de 3 mm

Color del anillo extractor azul

Indicación sobre el material Conforme con RoHS Información sobre el material del

cuerpo

latón niquelado Datos sobre el material del anillo de

liberación

POM Información sobre el material de la junta

del tubo flexible

NBR Datos sobre el material del segmento de

sujeción del tubo flexible

Acero inoxidable de aleación fina Tabla 19: Tabla características técnicas del racor de conexión rápida PropNeu [7]

Tubo calibrado exterior, para racores rápidos QS, racores roscados CN y CK de poliuretano: PUN-3x0,5-BL

(30)

Características Propiedades

Diámetro exterior 3 mm

Radio de flexión relevante para el caudal

12 mm

Diámetro interior 2,1 mm

Radio máximo de curvatura 9 mm Presión de funcionamiento en función de

la temperatura

-0,95 ... 10 bar

[7:-:-] Temperatura ambiente -35 ... 60 °C

Homologación TÜV

Peso del producto según la longitud 0,0044 kg/m

Color azul

Dureza Shore D 52 +/-3

Indicación sobre el material Exento de cobre y PTFE Conforme con RoHS Información sobre el material del tubo

flexible

TPE-U(PU)

Tabla 20: Tabla características técnicas de la manguera de conexión PropNeu [7] Calculo de consumo de caudal del pistón:

₍₁₉₎

Q= Consumo de aire (NL/min) d= Diámetro del cilindro (mm) c= Carrera del cilindro (mm)

n= Numero de ciclos completos por minuto p= Presión relativa de trabajo + 1 bar N= Numero de efectos del cilindro n=60/0.85= 70 ciclos/min

SELECCIÓN DE LA BANDA TRANSPORTADORA DE CAJAS DE CHICLES: - La banda va ser ubicada de manera horizontal sin Angulo de desnivel.

(31)

Manual para el empaquetado de chicles 31 Fig. 21 (Banda transportadora de cajas de chicles) [8]

Tabla 21: Medidas de la banda transportadora FK120/FP120 de la RNA Longitud L=0.5 m

Ancho de la banda = 12 cm

Material: PVC (bandas para transporte de alimentos, PVC o PU) [3] Peso de caja de chicle Pcj= 264 gr

(32)

Manual para el empaquetado de chicles 32 Fig. 22 (Medidas de perfil de banda de PVC) [2]

b= 10 mm h= 50 mm

Material PVC, densidad d= 1.4 gr/cm3

Con este tipo de recolectores y una separación de 40mm entre ellos y dejando 75 mm para la caja de chicles, podemos tener 8 perfiles en la banda de 330 gr/m.

Fig. 23 (Disposición de perfiles en la banda) Perfiles peso= 330*0.12m=39.6 gr

8 perfiles= 316.8 gr Peso de caja= 264 gr 4 cajas= 1056 gr

Peso total PT= 1372.8 gr = 1.3728 Kg Área de trabajo At= 0.5 m * 0.12m = 0.06 m2

La carga del producto M= PT/At (20) M= 1.3728Kg/0.06m2 = 22.88 Kg/m2

El tiempo que se demora en caer el paquete de 5 chicles una altura de 51.5 cm es de 0.2s la cual fue tomada de forma experimental en un ambiente controlado con una temperatura de 20°C.

(33)

Manual para el empaquetado de chicles 33 Lo cual sumado al tiempo de producción de cada funda de 5 chicles de 0.85s nos dad un total de 1.05 s t paquete chicle= 1.05 s T24chicles= 1.05*24= 25.2 s tbanda = 25.2*4/60= 1.68 min V=0.5/1.68 = 0.298 m/min Peso de la banda: W=2.90 kg/m2 (tabla7)

Coeficiente de fricción entre la banda y el rodillo motriz: Fw= 0.30 sin recubrir (tabla 8)

Factor de carga:

Como el Angulo de inclinación de la banda es 0°] Fp= 1 (tabla 9)

Carga del producto corregida:

Mp=M*Fp (21) Mp= 22.88*1= 22.88 kg/m2 Tensión de la banda: (22) H=0 por 0° de inclinación

ABP= Tracción ajustada a la banda SF= Factor de servicio

SF=1.2 (tabla 10)

(23)

ABS= Resistencia permitida de la banda

(34)

Manual para el empaquetado de chicles 34 Bs= Resistencia nominal de la banda

T= Factor de temperatura S= Factor de resistencia Bs= 20 N/mm = 2038.73 Kg/m T= 0.98 (a 20°C de temperatura ambiente) S= 0.92 (24) ABS>ABP Correcto CALCULO DE DEFLEXIONES: E= 19700 kg/mm2 I= 0.013 in4 = 5411.008533 mm4 Q= 1.33 lb/pie = 1.983 kg/m (25) (26) Deformación mínima.

CALCULO DEL ESFUERZO DEL EJE MOTRIZ:

f´= Coeficiente de rozamiento de los rodillos de soporte sobre sus propios cojinetes. f´=0.3

(27)

Qp= Peso neto de la cinta + peso de perfiles + peso de rodillos

Peso de la banda= 2.9 kg/m2

(35)

Manual para el empaquetado de chicles 35 Peso de perfiles= 633.6 gr (16 perfiles)

Peso de rodillos= 1.71334 Kg

Qp= 0.348+0.6336+1.71334= 2.695 kg

(28)

CALCULO DE ESFUERZO EN VACIO:

(29)

Q= Capacidad del transportador

Q= (264gr * 4)/1.68= 0.629 Kg/min

CALCULO DE ESFUERZO CON CARGA:

(30) (31) ESFUERZO TOTAL: (32) Potencia absorbida por el transportador:

(33) V=0.298 m/min = 0.00497 m/s

(36)

Manual para el empaquetado de chicles 36 Nt= N1 + N2 = 0.00723574 CV

PISTONES DE CIERRE:

Para realizar el cierre de la caja la cual contendrá 24 chicles se va utilizar 2 pistones y un actuador de giro para realizar el cierre de 3 de las 4 tapas de la caja, la última tapa será cerrada por medio de un tope fijo en la parte superior de la banda de transporte de cajas.

PISTONES:

Necesitamos una carrera de 55mm para doble completamente la tapa lateral de la caja.

Para la selección de estos pistones vamos a contar con la ayuda del ProbNeu, ya que la fuerza de oposición de la tapa lateral de la caja es despreciable:

(37)

Manual para el empaquetado de chicles 37 Fig. 25 (Tipo de cilindro PropNeu) [7]

(38)

Características Propiedades

Carrera 1 ... 300 mm

Diámetro del émbolo 12 mm

En base a la norma ISO 21287

Amortiguación P: Amortiguación por tope elástico/placa a

ambos lados

Construcción Émbolo

Vástago Tubo perfilado

Detección de la posición Para detectores de posición

Variantes

Homologación de protección antideflagrante (ATEX)

Rosca exterior en el vástago prolongado Rosca especial en el vástago

Vástago prolongado Con seguridad torsional

todas las superficies de conexión del cilidnro cumplen los requisitos

especificados en la clase de resistencia a la corrosión KBK3 (gran resistencia a la corrosión)

Movimiento lento constante Mínima fricción

Vástago doble

Juntas termorresistentes hasta máx. 120 °C Placa de tipo grabada con láser

vástago simple

Presión de funcionamiento 1 ... 10 bar

Forma de funcionamiento De efecto doble

Categoría ATEX para gas II 2G

Tipo de protección contra explosión de gas c T4

Categoría ATEX para polvo II 2D

Tipo de protección contra explosión por polvo c 120°C

Temperatura ambiente explosiva -20°C <= Ta <= +60°C

[7:4:4] Indicación sobre los fluidos de funcionamiento y de

mando

Opción de funcionamiento con lubricación (necesaria en otro modo de

funcionamiento)

Marcado CE (ver declaración de conformidad) Según la normativa UE sobre protección contra explosión (ATEX)

Clase de resistencia a la corrosión KBK 2

(39)

Manual para el empaquetado de chicles 39 Fuerza teórica con 6 bar, avance 51 ... 68 N

Tipo de fijación a elegir:

con taladro pasante con rosca interior con accesorios

Conexión neumática M5

Indicación sobre el material Conforme con RoHS

Información sobre el material de la tapa Aleación forjable de aluminio anodizado

Información sobre el material del vástago Acero de aleación fina Información sobre el material de la camisa del

cilndro

Aleación forjable de aluminio Anodizado deslizante

Tabla 22: Tabla de características técnicas del pistón ADN-12-55-A-P-A [7]

(40)

Manual para el empaquetado de chicles 40 Fig. 28 (Resultados de la simulación de la acción del pistón con los reguladores de caudal PropNeu) [7]

Estrangulación del aire, con conexión giratoria. GRLA-M5-QS-4-D

Fig. 29 (Regulador de caudal de aire)

Función de las válvulas Válvula reguladora de caudal, antirretorno del escape

Conexión neumática 1 QS-4

(41)

Elemento de ajuste Tornillo con cabeza ranurada

Tipo de fijación atornillable

Caudal nominal normal en el sentido de la estrangulación

110 l/min Caudal nominal normal en el sentido del

antirretorno

65 ... 110 l/min

Presión de funcionamiento 0,2 ... 10 bar

Fluido Aire comprimido según ISO8573-1:2010 [7:4:4]

Caudal estándar en sentido de regulación del flujo: 6 -> 0 bar

165 l/min Caudal estándar en sentido de bloqueo: 6 -> 0 bar 140 ... 160 l/min Indicación sobre los fluidos de funcionamiento y de

mando

Opción de funcionamiento con lubricación (necesaria en otro modo de funcionamiento)

Temperatura del medio -10 ... 60 °C

Información sobre el material de la chaveta atornillable

latón Información sobre el material de las juntas NBR Datos sobre el material del anillo de liberación POM Datos sobre el material del tornillo de regulación latón

Datos sobre el material de la junta basculante Fundición inyectada de cinc cromado

Tabla 23: Tabla de características técnicas del regulador de caudal ProbNeu [7] Tubo calibrado exterior, para racores rápidos QS, racores roscados CN y CK de poliuretano PUN-4x0,75-BL

(42)

Diámetro exterior 4 mm

Radio de flexión relevante para el caudal 17 mm

Diámetro interior 2,6 mm

Radio máximo de curvatura 8 mm

Presión de funcionamiento en función de la temperatura

-0,95 ... 10 bar

[7:-:-]

Homologación TÜV

Peso del producto según la longitud 0,0089 kg/m

Color azul

Dureza Shore D 52 +/-3

Indicación sobre el material Exento de cobre y PTFE Conforme con RoHS Información sobre el material del tubo flexible TPE-U(PU)

Tabla 24: Tabla de características técnicas de la manguera de conexión ProbNeu [7]

Rosca exterior con hexágono exterior. QSM-M5-4

(43)

Tamaño mini

Diámetro nominal 2,2 mm

Construcción Principio de empuje y tracción

-0,95 ... 14 bar

[7:-:-] Indicación sobre los fluidos de funcionamiento y de

mando

Conexión neumática Rosca exterior M5

para diámetro exterior del tubo flexible de 4 mm

Información sobre el material del cuerpo latón niquelado Datos sobre el material del anillo de liberación POM Información sobre el material de la junta del tubo

flexible

NBR Datos sobre el material del segmento de sujeción del

tubo flexible

Acero inoxidable de aleación fina Tabla 25: Tabla de características técnicas del racor de conexión rápida ProbNeu [7] Electroválvula

(44)

Manual para el empaquetado de chicles 44 Fig. 32 (Electroválvula visitable 5x2)

Función de las válvulas 5/2 biestable

Tipo de accionamiento eléctrico

Ancho 10 mm

Caudal nominal normal 220 l/min

Construcción Corredera

Tipo de protección IP40

IP65

con conector tipo zócalo

Función de escape Estrangulable

Principio de hermetización blando

Accionamiento manual auxiliar con enclavamiento mediante pulsador cubierto

Tipo de control prepilotado

Alimentación del aire de control interno

Presión de control 1,5 ... 8 bar

Cambio del tiempo de conmutación 7 ms

Duración de la conexión 100%

Valores característicos de las bobinas 24V DC: 0,35W con reducción de la corriente de parada

24V DC: 1W sin reducción de la corriente de parada

Fluctuación de tensión permisible +/- 10 %

mando

(45)

Manual para el empaquetado de chicles 45 Limitación de la temperatura ambiente y la

temperatura de medios

-5 - 50 °C

Sin reducción de la corriente de parada Clase de resistencia a la corrosión KBK 2

Temperatura del medio -5 ... 60 °C

Conexión eléctrica Mediante placa base eléctrica

Sobre regleta de bornes con taladro pasante

Información sobre el material de las juntas HNBR NBR

Información sobre el material del cuerpo Aleación forjable de aluminio Tabla 26: Tabla de características técnicas de la electroválvula de control ProbNeu [7] ACTUADOR DE GIRO:

DSM-10-90-P-A #173199

Fig. 33 (Actuador de giro tamaño 10)

Tamaño 10

Ángulo de amortiguación 0,5 deg

Ángulo de giro 0 ... 90 deg

Amortiguación P: Amortiguación por tope elástico/placa

(46)

Construcción Aleta giratoria

Detección de la posición Para detectores de posición Presión de funcionamiento 2,5 ... 8 bar

Frecuencia de giro máxima con 6 bar 3 Hz

Categoría ATEX para gas II 2G

Tipo de protección contra explosión de gas c T4 X

Temperatura ambiente explosiva 0°C <= Ta <= +60°C

[7:-:-]

Marcado CE (ver declaración de conformidad) Según la normativa UE sobre protección contra explosión (ATEX)

Temperatura ambiente 0 ... 60 °C

Momento de giro con 6 bar 0,85 Nm

Momento de inercia admisible de la masa 0,0026 kgm2

Tipo de fijación con rosca interior

Indicación sobre el material Exento de cobre y PTFE

Información sobre el material del eje de salida Acero inoxidable de aleación fina Información sobre el material de las juntas TPE-U(PU)

Información sobre el material del cuerpo Aluminio anodizado

Tabla 27: Tabla de características técnicas del actuador de giro Girable 360°, rosca exterior con hexágono exterior:

QSML-B-M3-3-20

(47)

Tamaño mini

Presión de funcionamiento en todo el margen de temperatura

-0,95 ... 10 bar

[7:-:-] Indicación sobre los fluidos de funcionamiento y de

mando

Conexión neumática 1 Rosca exterior M3

Conexión neumática 2 para diámetro exterior del tubo flexible de 3 mm

Información sobre el material del cuerpo PBT Datos sobre el material del anillo de liberación POM Información sobre el material de la junta del tubo

flexible

NBR Datos sobre el material del segmento de sujeción del

tubo flexible

Acero inoxidable de aleación fina Tabla 28: Tabla de características técnicas del racor de acople rapido

DISEÑO DEL SISTEMA DE SELLADO Y CORTE TRANSVERSAL

Existen varias opciones para realizar el sellado y corte horizontal del plástico, se ha tomado el mecanismo que se indica en la figura debido a la facilidad de construcción, control y además de ser económicamente rentable.

(48)

Manual para el empaquetado de chicles 48 Fig. 35 (Sistema de sellado y corte transversal) [8]

Fig. 36 (Simulación SOLIDWORK sistema de sellado y corte transversal)

El prensado y corte se realiza mediante un cilindro neumático el cual desplaza la placa móvil y la mordaza de corte y sellado, los elementos mecánicos deben ser diseñados adecuadamente para soportar la fuerza que proporcione el cilindro, el cilindro debe ser seleccionado para ser capaz de realizar el proceso de corte y sellado adecuadamente.

DISEÑO PLACA FIJA DEL CORTADOR: Diseño estático:

La carga a la rotura del polipropileno es de:

(34) Para un área de corte y sellado

(49)

Manual para el empaquetado de chicles 49 As= 20 mm2

Fig. 37 (Medidas placa fija) L= 200 mm

Fig. 38 (Corte transversal de la viga) b= 46.5 – 15.87 mm

Distribución de fuerzas:

Fig. 39 (Distribución de fuerzas en la placa fija) P1= 560 N

(50)

Manual para el empaquetado de chicles 50 M= 280 * 100 Nmm

Fig. 40 (Distribución de fuerzas cortantes en la placa fija)

Fig. 41 (Distribución de momentos en la placa fija) (35) (36) b= 46.5 – 15.87 = 30.63 mm Acero inoxidable 304:

Sy= 207 Mpa = 30 Ksi Sut= 552 Mpa = 80 Ksi

(37)

(51)

Manual para el empaquetado de chicles 51 Aceptable Diseño dinámico: Fuerzas de 0 a 280 N (38) (39) Como entonces: (40)

Se´ Límite de fatiga experimental en condiciones ideales. ko Factor de concentración de tensiones.

kf Factor de acabado superficial. ks Factor de tamaño.

kr Factor de confiabilidad. kt Factor de temperatura. km Factor de efectos varios.

(41)

(42)

Kc= Concentración de tensión

(52)

Manual para el empaquetado de chicles 52 Fig. 43 (Factor de concentración en barra plana) [9].

Kc= 1.4 qn= 1 (muesca sensible) (43) kf factor de acabado superficial

(53)

Manual para el empaquetado de chicles 53 Fig. 44 (Factor de superficies para acabados de acero) [9].

kf= 0.9 ks de tamaño: (44) (45) ₍₄₆₎

(54)

kr= 0.9 por una confiabilidad del 90% kt= 1 (para temperatura de 20°C) km= 1 efectos varios (47) DISEÑO DE EJES GUIA:

Fig. 45 (Distribución de fuerzas en los ejes de la mordaza fija)

El peso de la placa y mordaza fija son despreciables en comparación al la fuerza que afecta al eje. F=280 N Mf= 28 Nm Tracción: (48) Flexión:

(55)

Manual para el empaquetado de chicles 55 Teoría de fallas: (49) Podemos aproximar a un eje comercial de 5/8 de in

(50)

Podemos aproximar a un eje comercial de 1 in. DISEÑO DINAMICO: Tracción: Flexión: (51) Kc= Concentración de tensión

qn= Falla de sensibilidad de la muesca

(56)

Manual para el empaquetado de chicles 56 Fig. 46 (Factor de concentración de esfuerzos para ejes a flexión) [9].

Kc= 1.95 qn= 1 (muesca sensible) (52) kf factor de acabado superficial

kf= 0.9

ks de tamaño:

₍₅₃₎

kr= 0.9 por una confiabilidad del 90% kt= 1 (para temperatura de 20°C) km= 1 efectos varios

(57)

Manual para el empaquetado de chicles 57 Diseño de de bocines de desplazamiento de placa móvil:

Fig. 47 (Diseño de bocín) [8]. Se recomienda que el ancho del bocín 2.5 a 3 veces el diámetro del eje.

F=57.084 Kg Carrera de 50mm Peso total= 57.084 + 2.88 + = 59.964 = 60 Kg

Con esta fuerza procedemos a escoger el pistón con el que vamos accionar la mordaza: Carrera = 50 mm

(58)

Manual para el empaquetado de chicles 58 Para esto vamos a realizarlo por medio del programa de simulación PropNeu.

Fig. 48 (Parámetros del sistema para selección del cilindro PropNeu) [7].

(59)

Manual para el empaquetado de chicles 59 Fig. 50 (Optimización de resultados y selección de amortiguador PropNeu) [7].

(60)

Manual para el empaquetado de chicles 60 Pistón

ADN-20-50-A-P-A

Fig. 53 (Pistón doble efecto para mordaza móvil del mecanismo de cortado y sellado)

Características Propiedades

Carrera 50 mm

Diámetro del émbolo 20 mm

Rosca del vástago M8

Amortiguación P: Amortiguación por tope elástico/placa a

ambos lados

Corresponde a la norma ISO 21287

Extremo del vástago Rosca exterior

Detección de la posición Para detectores de posición

Variantes vástago simple

mando

funcionamiento)

Energía del impacto en las posiciones finales 0,2 J Fuerza teórica con 6 bar, retroceso 141 N Fuerza teórica con 6 bar, avance 188 N

(61)

Manual para el empaquetado de chicles 61 con rosca interior

con accesorios

Información sobre el material de la tapa Aleación forjable de aluminio anodizado

Información sobre el material de las juntas TPE-U(PU)

Información sobre el material del vástago Acero de aleación fina Información sobre el material de la camisa del

cilindro

Aleación forjable de aluminio Anodizado deslizante

Tabla 28: Tabla de características técnicas del pistón doble efecto ProbNeu [7] Amortiguador

YSRW-12-20

Fig. 54 (Amortiguador de salida de pistón)

Tamaño 12

Carrera 20 mm

Amortiguación autorregulable

curva característica blanda

Detección de la posición Sin

Velocidad máxima del impacto 3 m/s

Tiempo de recuperación corto 0,3 s

Tiempo de recuperación largo 1 s

Forma de funcionamiento de simple efecto

compresión Clase de resistencia a la corrosión KBK 2

(62)

Fuerza máxima del impacto 1.000 N

Consumo máximo de energía por carrera 12 J Consumo máximo de energía por hora 41.000 J

Energía residual máxima 0,05 J

Fuerza de reposición 5 N

Tipo de fijación con contratuerca

Indicación sobre el material Exento de cobre y PTFE Conforme con RoHS Información sobre el material de las juntas NBR

Información sobre el material del cuerpo Acero cincado

Información sobre el material del vástago Acero de aleación fina

Tabla 29: Tabla de características técnicas del amortiguador del pistón ProbNeu [7] Racor:

QSM-M5-3

Fig. 55 (Racor de conexión rápida de aire)

Tamaño mini

Diámetro nominal 2 mm