1. Estudiantes: Christian Camilo Martín
Hugo Armando Rodríguez
Andrés Felipe Arocha
Carlos Andrés Carrillo
Director: Ing. Ricardo Forero
Ing. Manuel Mejía
ESTAMPADORA DE ABRAZADERAS PARA
MEDIDORES DE CAUDAL DE AGUA
Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica
Línea de Investigación, Innovación y Desarrollo Tecnológico
XXIV MUESTRA DE MÁQUINAS Y PROTOTIPOS
2. ANTECEDENTES Y FUNDAMENTACIÓN
Se manifestó la necesidad de la actualización y automatización de la máquina que
realizaba un proceso de forma semiautomática, este proceso llamado “termograbado”
estaba generando un cuello de botella en la fabricación de los medidores de caudal de
agua.
Anteriormente se utilizaba una máquina que se volvió obsoleta. Se prescindió de la
misma porque los costos de mantenimiento y de operación eran muy altos, además, era
demasiado grande, si consideramos el espacio de almacenamiento, ventaja útil,
depreciación, costos y tiempos de producción de la pieza para la cual se diseño la
máquina, pudimos darnos cuenta que era una necesidad imperativa para la empresa el
diseñar una máquina que cumpliera con los requerimientos necesarios para la eficiencia
del proceso de fabricación.
FINANCIADOR: Elster - Coltavira S.A.
VALOR DEL PROYECTO: $ 9.384.674
TIEMPO DE DESARROLLO: 5 Meses.
3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
El problema principal es el mejoramiento del proceso de estampado de
abrazaderas por el método de termograbado, ya que este se estaba realizando
en forma manual.
El objetivo principal es realizar el proceso de estampado por termograbado de
las abrazaderas plásticas que se utilizan en el ensamble y fabricación de los
medidores de caudal de agua de una manera más eficiente, segura y
económica, para mejorar los índices de producción y mantener la empresa
dentro de las mejores en la industria, además, mantener el programa de
aseguramiento de la calidad dentro de los estándares que se requieren.
4. REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE
La empresa requiere que la máquina tenga las siguientes cualidades:
•Automatización del proceso de estampado.
•La máquina debe ocupar el menor espacio posible.
•Marcación de seguridad en color blanco.
•Capacidad de marcación de registros por lotes.
•Capacidad de marcación sobre distintos tipos de plásticos usados para la
fabricación de las abrazaderas.
•Realización de proceso automático a excepción de la ubicación y la remoción
manual de la pieza a grabar.
•Funcionamiento con corriente alterna de 110 voltios o 220 voltios.
•Funcionamiento con un sistema neumático acoplado a la linea neumatica de la
empresa.
•La operación de la máquina debe ser sencilla y además reducir los peligros
mecánicos y ocupacionales para el operario de la máquina (Seguridad Industrial
y Ergonomía).
•Facilidad en el mantenimiento y practicidad en el cambio de herramientas y
componentes.
5. ANÁLISIS DE LA COMPETENCIA (BENCHMARKING)
Como es un proceso que se usa mucho
en la industria de textiles, madera,
plásticos, publicidad y sobre una diversa
variedad de superficies se encontraron
diferentes maquinas nuevas que serian
importadas de España con costo
aproximado de $ 24’500.000, quedando
descartadas por la demora en la entrega
de la maquina y el costo total de la
maquina puesta en la empresa.
Otra opción era el overhaul por medio de
una empresa externa, pero también se
subía demasiado el presupuesto, ya que
facturaría $19’750.000.
6. DIAGRAMA DE DESCOMPOSICIÓN FUNCIONAL
Funciones primarias:
•Selección del tipo de abrazadera (5,32 %).
•Avance del numerador del dado de marcación del lote (6,25%).
•Toque con el marcador en el retorno del cilindro (6,25%).
•Verificar estado de la cinta (6,25%).
Funciones Secundarias:
•Sistema de sujeción (4,5%)
•Sensores de temperatura en la superficie de contacto con la cinta (3%)
•Accionamiento de los cilindros de estampado (4%)
•Accionamiento del cilindro que gira el plato (3,1%)
•Toque con el fin de carrera (3,1%)
•Fijación de la posición con trinquete (3,1%)
•Suministro de cinta de estampado (3,7%)
•Lectura de los sensores (3,2%)
•Conectar el autómata PLC con la interfaz (3,9%)
7. DIAGRAMA DE DESCOMPOSICIÓN FUNCIONAL
Funciones Terciarias:
•Realizar control del registro (0,5%)
•Descripción del ciclo de operación (2,66%)
•Suministro de abrazaderas (1%)
•Dados fijos durante la operación de la máquina (2,5 %)
•Dados removibles durante los mantenimientos requeridos (2,5%)
•Suministro de una fuente de energía (1%)
•Posicionamiento de la resistencia dentro de los dados (1,5%)
•Comparación de la temperatura requerida con la leída (2%)
•Cilindros removibles durante los mantenimientos requeridos (2%)
•Cilindros fijos durante la operación de la máquina (2%)
•Verificación del retorno del cilindro (1,3%)
•Permitir giro de 360º para pasar por las dos etapas de estampado (1,6%)
•Recolección de cinta utilizada (2,5%)
•Medidas de seguridad de la máquina (2,1%)
8. GENERACIÓN DEL CONCEPTO
Las diferentes etapas que nos dan las funciones técnicas de la maquina son:
•El posicionamiento de la abrazadera.
•El estampado.
•El giro del disco.
•La alimentación de la cinta
•El control de la máquina.
De tal forma que el usuario final tenga todas las posibilidades para ajustar y
obtener un producto de óptima calidad.
10. PRESENTACIÓN DE LAALTERNATIVA DE DISEÑO DOMINANTE Y
JUSTIFICACIÓN
Se plantearon tres subsistemas dentro del funcionamiento de la maquina,
unidos de forma ordenada y coordinada por medio de la automatización que
nos brinda el PLC para controlar las variables involucradas en el proceso de
estampado.
1. El giro de posicionamiento del plato donde se encuentran las
abrazaderas colocadas para el termograbado.
2. La impresión, dado por los cilindros neumáticos que nos brinda el toque
de los clises, la cinta de marcado y la abrazadera plástica sobre la que se
va a imprimir.
3. La alimentación de la cinta de marcado y posterior recolección de la cinta
utilizada.
11. GENERACIÓN Y EVALUACIÓN DEL PRODUCTO
Ahorros:
Chatarra Consumo Aire Energía Area Horas/Hombre
75 Kg 55% 66% 60% 40%
ANTES DESPUÉS
13. DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA
El nuevo diseño tiene la virtud de ser
una maquina estandarizada, haciendo
que los mantenimientos sean mucho
mas rápidos, sencillos y económicos,
con implicaciones mucho más profundas
en los tiempos de parada de la maquina
y tiempos de producción.
Otro punto fundamental en el diseño de
maquina fue la seguridad del operario,
ya que en el proceso anterior, había
problemas de seguridad industrial y de
salud ocupacional, haciendo esto un
punto crítico para las directivas de la
empresa.
14. APORTE Y VALOR SOCIAL DEL DISEÑO
Con el desarrollo de esta máquina,
aportamos mejoras en los tiempos de
producción de la empresa solicitante
del proyecto, haciendo que la
compañía continúe siendo líder en el
sector industrial.
Aunque con la implementación de
esta máquina solo se necesita un
operario, se hace necesario que uno
de los dos operarios que realizaban
el proceso manual sea reasignado a
otra labor que se necesite en la
empresa.
15. ANÁLISIS ECONÓMICO
Inversión
Automatización y Control $2.066.860
Sistema Mecánico $3.177.982
Sistema Neumático $4.151.677
Sistema Eléctrico $1.270.900
TOTAL $10.667.419
Comparativo Otras Inversiones
Costo Máquina Nueva $24.500.000.oo
Costo Overhaul Ingeniería externa $19.750.000.oo
16. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Se recomienda en una etapa posterior o mejoramiento al proyecto, realizar la
alimentación de las abrazaderas de forma automática, esta es una posibilidad
no contemplada inicialmente debido a la premura del tiempo, pero que puede
ser retomada ya que incrementa el rendimiento de la máquina y agilización del
proceso.
Un aspecto muy importante a tener en cuenta en los proyectos es el equilibrio
constante entre las prestaciones y calidad final versus los costos de diseño y
materiales, ya que por ejemplo se pueden estar sobredimensionando
elementos de forma innecesaria, o se pueden estar subutilizando las funciones
de un componente que al fin al cabo no es necesario y del cual se puede
prescindir.
17. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Y HERRAMIENTAS DE
INGENIERÍA EMPLEADAS
[1] SENA – FESTO, Iniciación al personal de montaje y mantenimiento.
Neumática Manual de estudio. 3ra Edición. Alemania 1989. 243p.
[2] NORTON Robert L. Diseño de Máquinas, 1ra Edición en español. Ed
Pearson, México 1999. 1080p.
[3] INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TECNICAS, Normas
Colombianas para la presentación de trabajos de investigación. Quinta
actualización. Santafé de Bogotá D.C. ICONTEC, 2002. 34p. NTC 1486.
[4] SUPERINTENDENCIA DE INDUSTRIA Y COMERCIO. Compendio de
normas de protección al consumidor. Santafé de Bogotá D.C. SIC 2004. 288p.
[5] INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TECNICAS Y CERTIFICACION.
Norma Colombiana – “Medidores de agua fría. Tipo desplazamiento, con caja
principal de plástico”. Santafé de Bogotá D.C. ICONTEC NTC 4892
[6] Normas para la seguridad funcional según EN954.
http://www.pilz.com/knowhow/standards/standards/functional_safety/articles/00
238/index.es.jsp
