DISEÑO DE UN SISTEMA AUTOMÁTICO PARA DISMINUIR LA PERDIDA DE MATERIA PRIMA EN LA LINEA DE MOLDEO POR EXTRUSION EN LA

EMPRESA MADERA PLÁSTICA S.A.S.

IVAN GOMEZ LOPEZ 1006653

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE OCCIDENTE FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE AUTOMÁTICA Y ELECTRÓNICA PROGRAMA INGENIERÍA MECATRÓNICA

SANTIAGO DE CALI 2014

DISEÑO DE UN SISTEMA AUTOMÁTICO PARA DISMINUIR LA PERDIDA DE MATERIA PRIMA EN LA LINEA DE MOLDEO POR EXTRUSION EN LA

EMPRESA MADERA PLÁSTICA S.A.S.

IVAN GOMEZ LOPEZ

Pasantía institucional para optar al título de Ingeniero Mecatrónico

Director JORGE IVAN VELANDIA ROMERO

Ingeniero Electrónico

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE OCCIDENTE FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE AUTOMÁTICA Y ELECTRÓNICA PROGRAMA INGENIERÍA MECATRÓNICA

SANTIAGO DE CALI 2014

Nota de aceptación:

Aprobado por el Comité de Grado en cumplimiento de los requisitos exigidos por la Universidad Autónoma de Occidente para optar al título de Ingeniero Mecatrónico

JIMMY TOMBE ANDRADE Jurado

Santiago de Cali, 07 de noviembre de 2014

3

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Dedico este trabajo a mis padres que aunque llevo muchos años extrañando sus manos, sus enseñanzas siguen guiando este camino y este título es mi forma de agradecer las hermosas intenciones y acciones que ellos entregaron para que hoy sea la persona que soy y para recibir el título de ingeniero.

A mi amada esposa Jisely Johana Uribe que ha caminado junto a mí por todas las topografías y climas de mi vida, quien ha sido mi mapa y la gestora de las mejores experiencias y grandes triunfos. Le agradezco por impulsarme día a día a avanzar, le agradezco por brindarme ese apoyo incondicional y por el inmenso amor que me brinda.

A mi hija Julieta que es el impulso y la esperanza, que es el gran motivo de mantenerse a flote y avanzar y por ser la primera en creer que soy ingeniero sin serlo aún. Agradezco a mi hija por enseñarme lo que es ser un verdadero valiente y por nunca rendirse.

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AGRADECIMIENTOS

A mi familia por alentarme constantemente a alcanzar este logro y por estar presente en cada evento importante de mi vida.

Agradecimiento al director del trabajo de grado, el Ingeniero Jorge Iván Velandia por su compromiso con este proyecto y su total disposición para brindarme la mejor orientación.

A mi hermano Cesar Gómez, por el apoyo y el interés que ha puesto por estos años de estudio también por siempre estar atento a mi carrera.

A mi tía Mary luz López, quien ha estado ahí como una gran compañía por siempre estar vigilante y por esa preocupación de madre.

A mi prima Meggy Andrea por ser un gran soporte en la familia y estar siempre dispuesta a apóyame con su profesionalismo.

A la empresa MADERA PLÁSTICA S.A.S, a su gerente general Ricardo Jiménez, y la gerente financiera Ana Isabel Echeverry quienes me pusieron a total disposición su tiempo y conocimientos, así como también a la empresa y sus recursos físicos y humanos.

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CONTENIDO pág.

GLOSARIO 18

RESUMEN 20

INTRODUCCIÓN 21

1.PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 23

1.1 CALIDAD DEL PERFIL 25

2. JUSTIFICACION 27

3. OBJETIVOS 29

3.1 OBJETIVO GENERAL 29

3.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS 29

4. MARCO TEORICO 30

4.1 PROCESO DE MOLDEO POR EXTRUSION EN MADERA PLÁSTICA S.A.S. 32

5. ANTECEDENTES 34

6. METODOLOGIA 36

6.1 ETAPAS DEL PROYECTO 37

6.1.1 Identificación de las necesidades 37

6.1.2 Estudio del problema 37

6.1.3 Elaboración de especificaciones y restricciones 38

6.1.4 Posibles soluciones 38

7

6.1.5 Selección del concepto más adecuado 38

6.1.6 Elaboración del diseño detallado 38

7. PLANTEAMIENTO DE LA MISION DEL PROYECTO 39

7.1 MERCADO PRIMARIO 39

7.2 MERCADO SECUNDARIO 39

7.3 PREMISAS Y RESTRICCIONES 39

7.4 PARTES IMPLICADAS 40

8. ESPECIFICACIONES DEL PRODUCTO 41

8.1 OBTENCIÓN DE DATOS PRIMARIOS 41

8.2 IDENTIFICACION DE NECESIDADES 42

8.3 METRICAS 44

8.4 RELACION ENTRE METRICAS Y NECESIDADES 45

9. GENERACION DE CONCEPTOS 47

9.1 DESCOMPOSICIÓN FUNCIONAL 47

9.2 BLOQUES SUBFUNCIONALES DEL PROCESO 49

9.2.1 Convertir energía eléctrica a movimiento 49

9.2.2 Detectar molde lleno 49

9.2.3 Posicionar molde lleno 49

9.2.4 Señal de inicio 49

9.2.5 Sistema de control 50

9.2.6 Contener plástico fundido 50

9.2.7 Enfriar molde 50

8

9.3 GENERACIÓN DE CONCEPTOS PARA CADA BLOQUE FUNCIONAL 50

9.3.1 Generación de conceptos para tipos de energía 51

9.3.2 Generación de conceptos para convertir electricidad en movimiento 51

9.3.3 Generación de conceptos para sensores 52

9.3.4 Generación de conceptos para el sistema de control 53

9.3.5 Generación de conceptos para parada de emergencia 54

9.3.6 Generación de conceptos para posicionar molde lleno 54

9.3.7 Generación de conceptos para contener plástico fundido 56

9.3.8 Generación de conceptos para detectar molde lleno 67

9.3.9 Generación de conceptos para enfriar molde 68

9.3.10 Generación de conceptos para desmoldar 68

9.4 REFINAMIENTO DE LA DESCOMPOSICIÓN FUNCIONAL 69

9.5 COMBINACION DE CONCEPTOS 71

10. SELECCIÓN DE CONCEPTOS 74

10.1 PROCESO DE TAMIZAJE 74

10.1.1 Criterios de selección 74

10.2 PODERACION POR METODO AHP (ANALYTIC HIERARCHY PROCESS) 76

11. ARQUITECTURA DEL PROYECTO 80

11.1 COMPONENTES DE CADA MODULO DEL SISTEMA 81

11.2 ARREGLO DE ELEMENTOS FISICOS Y FUNCIONALES 83

11.3 ESQUEMA Y CREACION DE LOS CLOSTERS CON INTERACCIONES FUNDAMENTALES 85

9

11.4 DISTRIBUCION GEOMETRICA DE LOS COMPONENTES (LAYOUT) 87

11.5 IDENTIFICACION DE LAS INTERACCIONES INCIDENTALES 88

12. DISEÑO DETALLADO 90

12.1 SISTEMA MECANICO 91

12.1.1 Zona de desmolde 91

12.1.2 Zona de llenado 96

12.1.3 Zona de sellado temporal 97

12.1.4 Pruebas en campo 104

12.1.5 Zona de enfriamiento 107

12.2 SISTEMA NEUMATICO 109

12.2.1 Pistón neumático de boquilla expulsora 110

12.2.2 Electroválvula de la boquilla de expulsora 115

12.2.3 Pistones neumáticos de la compuerta del contenedor de perfiles 116

12.2.4 Pistón neumático de la zona de sellado temporal 119

12.3 SISTEMA HIDRÁULICO 120

12.4 SISTEMA DE SENSADO 123

12.4.1 Sensor inductivo 123

12.4.2 Sensor magnético resistivo 124

12.4.3 Sensores Retro-Ópticos 124

12.5 USO DE SENSORES 125

12.5.1 Sensores de la zona de desmolde 125

12.5.2 Sensores de zona de llenado 131

12.6 DISEÑO DE LA ETAPA DE CONTROL 134

10

12.6.1 Definición del lenguaje LADDER 137

12.7 DIAGRAMA ELECTRO-NEUMATICO 139

12.8 INTERFAZ DE USUARIO 141

13. MANTENIMIENTO 142

14. BENEFICIOS 143

14.1 AHORRO DE RECURSOS 143

14.2 DISMINUCION DE RIESGOS ERGONOMICOS 145

14.3 MEJORA DE LA CALIDAD DEL PRODUCTO FINAL 145

14.4 ADAPTACION DEL PROYECTO A OTRAS MAQUINAS 145

15. CONCLUSIONES 146

16. RECOMENDACIONES 149

16.1 FUTURAS MEJORAS 149

REFERENCIAS 150

ANEXOS 151

11

LISTA DE FIGURAS

pág.

Fig. 1. Fotografía tomada en la empresa Madera Plástica S.A.S. del material sobrante del proceso de moldeo por extrusión (torta). 23

Fig. 2. Partes del molde. 24

Fig. 3. Ilustración de la tapa frontal del molde. 25

Fig. 4. Calidad de los perfiles. 26

Fig. 5. Representación esquemática de una extrusora de husillo sencillo. [1]. 30

Fig. 6. Zonas de una extrusora. [2]. 32

Fig. 7. Fotografía tomada en la empresa Madera Plástica S.A.S. que muestra el moldeo por extrusión actual. 33

Fig. 8. Vista general dos extrusoras, puente grúa y tanque de enfriamiento en la empresa Madera Plástica S.A.S. 33

Fig. 9. Proceso del diseño concurrente. 36

Fig. 10. Caja negra. 47

Fig. 11. Descomposición funcional del sistema. 48

Fig. 12. Alternativas de transformación de movimiento eléctrico en mecánico 52

Fig. 13. Árbol de clasificación para sensores. 53

Fig. 14. Árbol de clasificación del sistema de control. 53

Fig. 15. Configuración actual de la línea de moldeo por extrusión. 54

Fig. 16. Posición de moldes. 55

Fig. 17. Árbol de clasificación para posicionar molde lleno. 55

Fig. 18. Dispensador vertical de tapas. 57

12

Fig. 19. Posicionamiento de tapa en planchuela de molde. a) Tapa de molde, b) planchuela sin tapa, c) planchuela con tapa vista frontal, d) vista planchuela entrada de plástico fundido. e) planchuela con tapa vista posterior 57

Fig. 20. Tapa para molde en forma de T. 58

Fig. 21. Planchuela de molde con tapa en forma de T. 59

Fig. 22. Sistema retroalimentador de tapas. 60

Fig. 23. Secuencia sistema retroalimentador de tapas. 62

Fig. 24. Retenedor. 63

Fig. 25. Pared de sellado. 63

Fig. 26. Conjunto retenedor pared de sellado. 64

Fig. 27. Secuencia del proceso de sellado temporal. 67

Fig. 28. Refinamiento de la descomposición funcional. 70

Fig. 29. Diagrama del concepto A. 71

Fig. 30. Diagrama del concepto B. 72

Fig. 31. Diagrama del concepto C. 72

Fig. 32. Diagrama del concepto D. 73

Fig. 33. Diagrama del concepto E. 73

Fig. 34. Sinergia de módulos en arquitectura. 81

Fig. 35. Representación de elementos físicos con los funcionales. 83

Fig. 36. Interacciones fundamentales. 86

Fig. 37. Distribución geométrica de los componentes LAYOUT 87

Fig. 38. Interacciones incidentales. 88

Fig. 39. Zonas del proceso. 91

Fig. 40. Zona de desmolde. 92

13

Fig. 41. Molde en zona de entrada. 92

Fig. 42. Boca expulsora con sistema de guiado. (a) vista isométrica, (b) vista superior. 93

Fig. 43. Entrada de aire boquilla expulsora. 94

Fig. 44. Contenedor de perfiles. 94

Fig. 45. Compuertas de acceso del contenedor de perfiles. 95

Fig. 46. Perfil ingresando al contenedor. (a) perfil saliendo del molde, (b) perfil ingresando al contenedor, (c) perfil totalmente dentro del contenedor. 95

Fig. 47. Compuerta de evacuación del contenedor de perfiles. 96

Fig. 48. Zona de llenado. 97

Fig. 49. Molde en zona de llenado. 97

Fig. 50. Tapa móvil. 98

Fig. 51. Acople tapa móvil. 99

Fig. 52. Funcionamiento del sellado temporal. 100

Fig. 53. Molde para perfil redondo de 8cm de diámetro X 2 Mt de largo. 102

Fig. 54. Ductos de irrigación del retenedor. 102

Fig. 55. Ductos de la pared selladora. 103

Fig. 56. Recorrido de agua en sistema de irrigación de la pared selladora. 104

Fig. 57. Canaleta de recolección de agua. 104

Fig. 58. Fotografía tomada en la empresa Madera Plástica S.A.S. de una prueba en campo con platina de sellado temporal. 105

Fig. 59. Fotografía tomada en la empresa Madera Plástica S.A.S. del acoplado entre la planchuela del molde con la platina de pruebas que simula la tapa temporal. 106

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Fig. 60. Fotografía tomada en la empresa Madera Plástica S.A.S. de una prueba en campo donde se ve el tapón generado con plástico después de 4 minutos de enfriamiento. 107

Fig. 61. Componentes de la zona de enfriamiento de moldes. 108

Fig. 62. Enfriador de agua tipo chiller. 109

Fig. 63. Ubicación de los actuadores y componentes neumáticos. 110

Fig. 64. Sistema neumático. (a) pistón neumático con sistema de guiado y boquilla expulsora, (b) pistón neumático sin sistema de guiado ni boquilla expulsora. 111

Fig. 65. Unidad de mantenimiento FESTO. [4]. 113

Fig. 66. Electroválvula y bobina para pistón de boquilla expulsora. (a) Válvula 5/2 vías [5], (b) bobina magnética [6]. 114

Fig. 67, Ubicación electroválvula pistón boquilla expulsora. 115

Fig. 68. Electroválvula de la boquilla expulsora. 116

Fig. 69. Informe de propiedades físicas de compuerta de evacuación del contenedor de perfiles. 117

Fig. 70. Pistón neumático de compuerta de evacuación del contenedor de perfiles. 118

Fig. 71. Distribución del sistema neumático del contenedor de perfiles. 118

Fig. 72. Sistema de sellado temporal con pistón neumático. 119

Fig. 73. Distribución neumática de sistema de sellado temporal. 120

Fig. 74. Fotografía tomada en la empresa Madera Plástica S.A.S. del pistón hidráulico actual. 121

Fig. 75. Accesorio de contacto para vástago del pistón hidráulico. 121

Fig. 76. Fotografía tomada en la empresa Madera Plástica S.A.S. Electroválvula 4/3 vías actual. 121

Fig. 77. Fotografía tomada en la empresa Madera Plástica S.A.S de la unidad hidráulica actual. 122

15

Fig. 78. Distribución del sistema hidráulico. 122

Fig. 79. Sensor inductivo FESTO. [7] 123

Fig. 80. Sensor magnético Reed. [8] 124

Fig. 81. Sensor de reflexión directa. [9] 125

Fig. 82. Ubicación de sensores de entrada de guías del cabezal. 126

Fig. 83. Posición del molde en la zona de entrada de las guías. 127

Fig. 84. Ubicación del sensor frontal en boquilla. 127

Fig. 85. Ubicación de sensores de pistón acoplador de boquilla. 128

Fig. 86. Ubicación de sensores de seguridad en la expulsión del perfil. 129

Fig. 87. Ubicación sensores en puertas de entrada del contenedor. 130

Fig. 88. Ubicación de sensores de la compuerta de evacuación del contenedor de perfiles. 130

Fig. 89. Sensor de posicionamiento de molde en boquilla 131

Fig. 90. Moldes en posición de sellado temporal y otro en zona de llenado. 132

Fig. 91. Ubicación de los sensores del pistón en la zona de sellado temporal. 133

Fig. 92. Sensor de posición de molde en zona de llenado. 133

Fig. 93. Sensor de retracción de pistón hidráulico 134

Fig. 94. Diagrama funcional del control del proceso en Grafcet. 135

Fig. 95. Diagrama electro-neumático. 139

Fig. 96. Interfaz de usuario. 141

16

LISTA DE TABLAS pág.

TABLA I 42

TABLA II 43

TABLA III 44

TABLA IV 46

TABLA V 75

TABLA VI 76

TABLA VII 77

TABLA VIII 78

TABLA IX 79

TABLA X 84

TABLA XI. 136

TABLA XII. 137

TABLA XIII. 140

TABLA XIV 143

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LISTA DE ANEXOS pág.

Anexo A. Pistón neumático de boquilla expulsora. 151

Anexo B. Unidad de mantenimiento. 152

Anexo C. Electroválvulas 5/2 Vías. 153

Anexo D. Tubería flexible 155

Anexo E. Racor rápido. 156

Anexo F. Electroválvulas de diafragma 2/2 vías. 157

Anexo G. Pistón compuerta de contenedor. 158

Anexo H. Pistón de retenedor sellado temporal. 159

Anexo I. Material ASTM A36. 160

Anexo J. Sensor de proximidad. 161

Anexo K. Sensores de proximidad magnética para pistones neumáticos. 162

Anexo L. Sensor se seguridad retro-óptico de reflexión directa. 163

Anexo M. Diagrama de flujo del proceso. 164

Anexo N. Programa en LADDER. 167

Anexo O. Distribución actual de la planta. 175

Anexo P. Vista general de la planta. 176

Anexo Q. Dimensiones vista frontal. 177

Anexo R. Presupuesto. 178

Anexo S. Dimensiones y propiedades físicas del retenedor pared de sellado. 180

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GLOSARIO

AUTOMATIZACIÓN: aplicación de máquinas o de procedimientos automáticos en la realización de un proceso o en una industria.

BOMBA HIDRÁULICA: son los elementos que se encargan de impulsar el caudal hidráulico transformando la energía mecánica en hidráulica.

CABEZAL DE EXTRUSORA: es el componente de la línea que es responsable de conformar o proporcionar la forma cómo sale el material de la extrusora.

CHILLER: unidad de enfriamiento de agua o habientes.

CLUSTERS: agrupación de los elementos relevantes del sistema

ELECTRO VÁLVULA: válvula con accionamiento eléctrico.

GRAFCET: (Grafico funcional de control de etapas y transiciones) es un método que permite describir de manera gráfica el orden las acciones que un automatismo debe realizar y bajo qué condiciones.

INFRARROJO: radiación del espectro luminoso. Que tiene mayor longitud de onda y se extiende desde el extremo del rojo visible hacia frecuencias menores; se caracteriza por sus efectos térmicos, pero no luminosos ni químicos.

INTERFAZ: lo que sirve de enlace para permitir la comunicación entre dos sistemas distintos o entre las personas y las máquinas.

LADDER: lenguaje de programación normalmente utilizado para la programación de PLC’s. También es conocido como lenguaje de contactos o de escalera.

LAYOUT: término en inglés, que se utiliza para referirse a la ordenación y colocación de todos los elementos que se encuentran en la maquina eslabonadora de alambre.

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MICROCONTROLADOR: circuito que está formado por numerosos transistores integrados, y que tiene diversas aplicaciones.

MOLINO: es una máquina que sirve para triturar o despedazar material sólido.

NEUMÁTICA: es la rama de la técnica que se dedica al estudio y aplicaciones prácticas del aire comprimido.

PISTÓN: son los componentes encargados de realizar el trabajo. Cuando el aire comprimido fluye en el interior de un cilindro, aumenta la presión y obliga a desplazarse a un émbolo situado en su interior, y proporcionando un movimiento lineal y realizando un trabajo. Son actuadores de movimiento lineal que transforman la energía del aire comprimido en movimiento lineal, que puede ser de avance o de retroceso.

PLC: (Controlador lógico programable) dispositivo electrónico diseñado para controla en tiempo real y entornos industriales procesos de naturaleza combinacional y secuencial.

PUENTE GRÚA: también llamado polipasto es un sistema de grúa utilizado en la industria para movilizar cargas pesadas, este dispositivo se desliza por unos rieles dispuestos en partes altas y pueden movilizarse de manera horizontal y vertical.

QFD: (quality function deployment) es un método utilizado en el diseño de productos y servicios para dar correcta respuesta a las necesidades del cliente.

SISTEMA DE CONTROL: es un tipo de sistema que se caracteriza por la presencia de una serie de elementos que permiten influir en el funcionamiento del sistema. La finalidad de un sistema de estos, es conseguir mediante la manipulación de las variables que entran en relación dentro del sistema, un dominio sobre la salida de modo que se alcancen valores prefijados (referencia).

TAMIZAJE: seleccionar o elegir una cosa de entre varias.

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RESUMEN

El desarrollo de este proyecto busca detectar problemas del manejo de materias primas y problemas de tipo ergonómico en la línea de moldeo por extrusión en la empresa MADERA PLASTICA S.A.S y generar alternativas para el mejoramiento y optimización de materias primas, así como también mejoras en la prevención de riesgos ergonómicos, todo esto aplicando metodología y diseño mecatrónico.

Se realiza una visita general a la planta para analizar las falencias reportadas en la línea de moldeo por extrusión, en esta visita se puede detallar y entender las problemáticas generadas en este proceso, evidenciándose un gran desperdicio de material plástico fundido y también se evidencia las difíciles condiciones ergonómicas que experimentan los operarios de esa línea.

Se realiza un trabajo de reconocimiento más detallado por medio de entrevistas directas con los operarios, ingeniero y personal administrativo, los cuales manifiestan las principales necesidades. Con toda la información recolectada y guiado por metodología de la ingeniería concurrente, se realizan procedimientos de análisis, generación de conceptos, tamizaje de evaluación, ponderación de conceptos y posteriormente se selecciona el concepto que por estos procedimientos de tamizaje fue el más conveniente.

Se realiza un estudio del ahorro que se tendría al implementar este diseño el cual evidencia el gran beneficio para la empresa en cuanto a rendimiento de materias primas y a seguridad industrial y de tipo ergonómico.

Finalmente se detalla toda la ingeniería aplicada la cual queda documentada en este informe con todas las especificaciones mecánicas, neumáticas, eléctricas, hidráulicas y de control.

Palabras clave:

Automatización, seguridad industrial, moldeo por extrusión, diseño concurrente, madera plástica, recuperación de plástico.

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INTRODUCCIÓN

La evolución constante que ha tenido la automatización industrial ha dado lugar a un proporcional mejoramiento en la operación de las empresas optimizando sus procesos productivos, mejorando las condiciones de trabajo de los empleados y permitiendo que las compañías aumenten su nivel de competitividad ya que se mejoran los tiempos de producción, se optimiza el uso de las materias primas.

Los avances en comunicaciones, redes, sistemas integrados de control, sistemas de monitoreo en tiempo real, sistemas sensoriales cada vez más completos y precisos, hardware más eficientes y dinámicos y sistemas de simulación, amplían cada vez más la capacidad de dar soluciones a un sinfín de problemáticas en tiempos de trabajo menores y con más eficiencia.

Madera Plástica S.A.S. es una empresa dedicada a la recuperación y transformación residuos plásticos tanto pos industriales como pos consumo. Transforma los materiales plásticos reciclados en perfiles plásticos como tablas, tablones, polines, postes, cuartones, cajas para contadores de acueducto, etc. reemplazando la utilización de la madera vegetal en el sector industrial, agrícola, ganadero, construcción, recreación, amueblamiento urbano, además del reemplazo de algunos elementos fabricados en concreto y en acero.

La madera plástica como tal es relativamente un nuevo material que se ha creado en respuesta a la gran demanda de madera vegetal para diferentes aplicaciones, también es una alternativa para lograr la conservación del medio ambiente disminuyendo en gran cantidad la tala de árboles y al mismo tiempo aprovechando los recursos existentes tales como los plásticos polipropilenos y polietilenos sobrantes de la industria y de la sociedad. Este material compuesto por múltiples sobrantes de la industria plástica, es concebido luego una cadena de procesos de selección, descontaminación, molido, aglutinado, mezclado, empacado y extruido.

Los métodos actuales para lograr la transformación de los plásticos se hace por medio de máquinas extrusoras que por efectos de la fundición de los polímeros se logra obtener el llenado de moldes que dan la forma a diferentes perfiles tales como tablas, postes, tablones, etc.

La empresa Madera Plástica S.A.S Actualmente cuenta con dos extrusoras para la producción de madera plástica las cuales tienen un nivel de automatización básico donde realmente se están controlando variables de temperatura únicamente por

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cada una de las zonas de la extrusora utilizando pirómetros digitales para cada una de ellas.

Madera Plástica S.A.S debido a su crecimiento se ha visto en la necesidad de sincronizar su mercado con la capacidad de producción pero en este camino se encuentra un obstáculo muy grande que es la perdida de recurso humano, material y energético en el proceso de fabricación de madera plástica. Por este motivo la empresa se ha propuesto dar solución a esta problemática y así optimizar el uso de estos recursos en el proceso y mejorar las condiciones de trabajo y seguridad industrial de los operarios de la línea de moldeo por extrusión y para tal efecto de mejoramiento la empresa me ha permitido desarrollar el trabajo de grado en modalidad de pasantía institucional.

En este documento se presenta la información necesaria para dar a conocer al lector aspectos relevantes como la problemática en términos generales y cuantitativos, así como también se ilustra al lector acerca de los objetivos, alcances del proyecto y aspectos relacionados con la metodología utilizada para guiar el desarrollo del proyecto y del diseño mecatrónico que presenta una solución a las necesidades de la empresa desde el punto de vista de la ingeniería.

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1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

En el proceso de llenado de los moldes se ha identificado una situación que evidencia el sobrante excesivo de materias primas (ver Fig.1.), de tiempo y energía en reprocesar dichos desperdicios.

En la etapa del proceso anteriormente descrita no solo se está viendo afectado los recursos materiales y energéticos sino también los recursos humanos ya que durante el proceso de cambio de molde el operario debe utilizar un machete para cortar los sobrantes de material fundido luego recogerlo del suelo y depositarlos en un saco que posteriormente al final del turno se pesará y registrará en la planilla de producción. Esta tarea adicional que realiza el empleado la debe hacer de manera muy rápida ya que no se puede descuidar el molde que en ese momento está siendo llenado con material fundido lo que aumenta las probabilidades de accidentalidad y de error en su tarea principal que es el proceso de llenado.

Finalmente esta tarea repetitiva genera en el empleado agotamiento físico y mental afectando su salud conllevando esto a situaciones de incapacidad y problemas ergonómicos lo cual además afecta la producción y costos operativos para Madera Plástica S.A.S.

Fig. 1. Fotografía tomada en la empresa Madera Plástica S.A.S. del material sobrante del proceso de moldeo por extrusión (torta).

La situación problema que se ha identificado y que es de vital importancia para la eficiencia de materias primas y de tiempos de producción es que en el momento en

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que un molde es totalmente llenado por la extrusora y es desplazado por el molde siguiente a ser llenado y se retira del cabezal de la extrusora se presenta una importante fuga de material fundido en la entrada del molde (ver Fig.2.) ya que este no cuenta con ningún sistema que impida la fuga de este material.

Fig. 2. Partes del molde.

El material debido a las condiciones de temperaturas altas que superan los 300°C después de recorrer todo el trayecto del barril de la extrusora cambia de su estado sólido a un estado casi líquido lo cual genera que este no se mantenga dentro del molde por si solo además que dentro del molde se han generado gases o vapores debido a que el molde tiene rastros de humedad ya que este se mantiene inmerso en el tanque de enfriamiento y solo se saca cuando va a ser llenado, estos gases aportan fuerzas expulsantes del material haciendo que este se riegue y salga por la entrada del molde, a estas fuerzas expulsantes también se suma la presión causada por la alta temperatura que ya trae el material fundido recién inyectado en el molde y debido a que el molde no cuenta con un sistema que cierre la parte de la entrada de material al molde se presentan ese tipo de fugas excesivas del material fundido (torta). Los sobrantes de material fundido (torta) son retirados por el operario utilizando un machete para cortarlo antes de sumergir el molde en el tanque de enfriamiento. Estos sobrantes de material son depositados por el operario en sacos que al final del turno serán pesados y registrados en la planilla de producción. Teniendo en cuenta la abundancia de ese tipo de materiales reciclados y los bajos costos que aún se encuentran en Colombia este método de crear madera plástica es muy económico y muy rentable por lo que se ha conservado la cultura industrial de seguir creando la madera plástica de esta forma. Pero el proceso de fabricación

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actualmente tiene un déficit en cuanto a la eficiencia de materias primas ya que se da un gran desperdicio en el momento de cambio de moldes dejando como resultado específicamente en la empresa Madera Plástica S.A.S. Pérdidas cuantiosas de 12672 kg al mes en promedio

El costo de reprocesado de la torta sobrante es de $300 x kilo adicional al costo inicial lo cual genera un gasto mensual de $ 3801600 considerando únicamente el proceso de molido. Cuando el material sobrante (torta) ya ha sido reprocesado listo para incorporarlo en la mezcla ha tenido un sobre costo del 62,5% con respecto al costo inicial.

La pérdida de material fundido dura 10 segundos aproximadamente mientras el molde es sumergido en el tanque de enfriamiento, pero esto representa una pérdida de material de aproximadamente 160 kilogramos por cada turno de 8 horas sumando el material sobrante de las tres máquinas.

Los moldes en su parte delantera tienen una tapa que el operario abre para desmoldar y cierra cuando se va a llenar el molde, esta tapa funciona de forma manual, es de tipo compuerta con su respectiva bisagra y como forma de seguro cuenta con un sistema de cerrado por mariposa como se puede apreciar en Fig.3.

Fig. 3. Ilustración de la tapa frontal del molde.

1.1 CALIDAD DEL PERFIL

Como consecuencia de la perdida de material por la ausencia de un sistema de que lo evite se presentan excesos de materia prima sobrante la cual tiene que ser reprocesada para poderla reutilizar en el proceso de extrusión, además de esta

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pérdida de material se ve afectada la calidad de los perfiles en algunos casos ya que a simple vista los perfiles fabricados adquieren un aspecto de no estar lo suficientemente llenos; por ejemplo cuando se desmolda una tabla, ésta en algunos casos se ve delgada en la mitad longitudinal adoptando unas aristas contraídas si se observa su sección transversal o perfil como se ve en Fig.4.

Fig. 4. Calidad de los perfiles.

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2. JUSTIFICACION

Aunque la primera impresión cuando se habla de automatización es la sustitución de la mano de obra, no siempre es un hecho, porque es un aspecto que es verdadero hasta cierto punto, ya que la automatización da mejoras en los proceso y lleva a tener una eficiencia en el servicio a los clientes y obtener un buen mercado. Para este proyecto es importante mencionar que uno de los propósitos es reducir las pérdidas de materia prima y proveer una mejor y nítida seguridad industrial. Es importante mencionar que el desgaste físico de los operarios se va ver disminuido ya que el proceso de cortar con machete, recoger, empacar y pesar la materia prima desperdiciada implica un trabajo que se torna desgastante y hace que el rendimiento baje considerablemente.

El material sobrante (torta), es un material que se puede reutilizar en el proceso de fabricación de madera plástica, pero para ello hay que reprocesarlo y el método para hacerlo es someterlo al proceso de molido en donde los pedazos de torta son triturados en granos de aproximadamente 1 cm de diámetro, luego este material es empacado y calibrado en sacos de 25 kilogramos para posteriormente ser incorporados en la mezcla y utilizado en el proceso de extrusión. Este reprocesado de la torta aumenta los costos de producción ya que es necesario la contratación de un operario de molino para realizar esta tarea, se incrementa el consumo de energía eléctrica y se desgasta al operario de maquina extrusora ya que él tiene que cortar la torta con el machete y luego empacarla en sacos para luego pesarla causando disminución en la producción.

Otra problemática derivada del desperdicio de materia prima es la acumulación de torta almacenada en las instalaciones de la empresa MADERA PLASTICA S.A.S. ya que no todo el material sobrante del proceso de moldeo por extrusión es reutilizado al mismo ritmo de consumo que la producción demanda puesto que esta torta es utilizada en poco porcentaje en la mezcla de polímeros utilizados para la extrusión y este porcentaje es en algunos casos nulo ya que algunos productos requieren una mayor resistencia y esta solo se logra utilizando materiales de segunda postindustriales y la torta es un material que ya ha sido sometido a fundición en más de una oportunidad.

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Con el desarrollo de este sistema se obtendrá un sistema que beneficiaría el costo de producción ya que se disminuirían los tiempos de reprocesado de materia prima, el consumo de energía eléctrica disminuiría el uso de mano de obra y permitirá el aumento en la productividad del operario de la extrusora ya que este estaría concentrando su fuerza de trabajo únicamente en el proceso de llenado, rotación de molde, desmolde, y organización del perfil producido.

La experiencia a nivel profesional para el ingeniero durante el desarrollo de este proyecto es muy amplia debido a que en este proceso se abarcaran temas como control, instrumentación diseño mecánico, y automatización , quedando como beneficio para los autores del proyecto la alimentación de experiencias nuevas y la oportunidad de aplicar los conocimientos aprendidos a lo largo de la carrera entre otros, además de ser este un medio para optar al título de Ingenieros Mecatrónico y promover nuevos planteamientos y soluciones para problemas de grandes empresas o industrias y mejorando las condiciones sociales y laborales, ampliando nuevas tecnologías en el mercado colombiano y mundial.

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3. OBJETIVOS

Para llevar a cabo el objetivo general en este proyecto se definen unos objetivos específicos que serán los pilares para dicho propósito.

3.1 OBJETIVO GENERAL

Diseñar un sistema automático para disminuir la perdida de materia prima en la línea de moldeo por extrusión en la empresa Madera Plástica S.A.S.

3.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS

Conocer a fondo el estado de los componentes y equipos involucrados en el proceso de llenado de moldes.

Generar diferentes alternativas que den solución a la problemática de desperdicio de materia prima usando la metodología de diseño concurrente.

Seleccionar la alternativa de diseño más apropiada para dar solución a la problemática.

Diseñar un prototipo por medio de ayudas computacionales.

Usar el prototipado virtual para evaluar y validar el diseño definitivo del sistema.

Documentar todo el proceso de diseño.

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4. MARCO TEORICO

A nivel industrial existen varias clases de máquinas extrusoras para diferentes procesos, en el caso puntual de la empresa MADERA PLASTICA S.A.S. se utiliza el proceso de moldeo por extrusión por medio de llenado de moldes.

La definición de proceso de extrusión hace referencia a cualquier operación de transformación en la que un material fundido es forzado a atravesar una boquilla o troquel para producir un artículo de sección transversal constante, (ver Fig. 1) además de los plásticos hay otros materiales que se someten a procesos de extrusión tales como cerámicos, metales, alimentos, obteniéndose productos muy variados como marcos para ventanas, pastas alimenticias, embutidos, tuberías en pvc, etc.

En la industria de los plásticos, el proceso de extrusión se lleva a cabo en máquinas llamadas extrusoras o extrusores, en el caso de la fabricación de madera plástica así como en la mayoría de los procesos de extrusión en plásticos, la extrusora más utilizada es la de tornillo o husillo simple (ver Fig.5.).

Fig. 5. Representación esquemática de una extrusora de husillo sencillo. [1].

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Como puede apreciarse en la Fig.5. , el sistema de alimentación de material es por medio de una tolva en la que el material a procesar se presenta en forma granulada o polvo.

El dispositivo de fusión-plastificación, bombeo y mezclado, está constituido por un tornillo de Arquímedes que gira en el interior de un cilindro calentado, generalmente mediante resistencias eléctricas. En la parte del cilindro más alejada de la tolva de alimentación se acopla un cabezal cuya boquilla de salida tiene el diseño adecuado para que tenga lugar el conformado del producto. En el caso de la fabricación de madera plástica, al cabezal se acopla un molde con la forma de perfil trasversal definido de acuerdo al artículo a fabricar.

Para que el material llegue al punto de fusión requerido para llenar el molde, se da lugar una compactación del material solido debido al giro del husillo y a su vez una presurización, mezclado y transporte del material, que con un adecuado control de temperatura en las paredes del cilindro se logra obtener una dinámica óptima para obtener un artículo homogéneo.

Todas las extrusoras se consideran divididas en tres zonas (ver Fig. 6.). Junto con la evolución de la presión a lo largo de la extrusora. La zona de alimentación es la más cercana a la tolva, en la cual la profundidad del canal del tornillo es máxima. Tiene como objetivo principal compactar el alimento en una forma sólida densa y transportarlo hacia la siguiente zona a una velocidad adecuada. La zona de transición o compresión es la zona intermedia en la cual la profundidad del canal disminuye de modo más o menos gradual. Conforme el material sólido va compactándose en esta zona el aire que pudiera quedar atrapado escapa del material vía la tolva de alimentación. En la zona de transición, además, tiene lugar la fusión del material. La zona de dosificado se sitúa al final, en la parte más cercana a la boquilla y tiene una profundidad de canal muy pequeña y constante. En este zona el material fundido es homogeneizado y presurizado para forzarlo a atravesar a presión la boquilla de conformado o el molde a ser llenado.

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Fig. 6. Zonas de una extrusora. [2].

4.1 PROCESO DE MOLDEO POR EXTRUSION EN MADERA PLÁSTICA S.A.S.

Actualmente la empresa Madera Plástica S.A.S cuenta con dos máquinas extrusoras para la fabricación de perfiles en madera plástica. El proceso de producir madera plástica a nivel local es por medio de llenado de molde por extrusión, en donde la maquina extrusora es alimentada con la materia prima en su tolva, esta materia prima (los polímeros granulados)a medida que va movilizándose por entre el barril y el usillo de la extrusora se va fundiendo por acción de la fricción entre las paredes internas del usillo, y por acción del calentamiento generado por las resistencia eléctricas tipo banda ubicadas en la parte externa del barril abrazando el mismo. El material ya fundido sale por el cabezal de la maquina al mismo tiempo que este va llenando un molde del perfil requerido ya sea tabla, cuartón poste cuadrado, poste redondo, caja para el medidor de agua de EMCALI, entre otros. Mientras un molde se está llenando hay un molde en espera ubicado en las guías del cabezal uno tras otro (ver Fig.7.), cuando se termina el llenado del molde el operario de maquina acciona un pistón hidráulico el cual empuja los dos moldes que están en espera y uno de ellos es ubicado inmediatamente en el cabezal (salida de material fundido) para su llenado. Los moldes que ya son llenados con material fundido proceden a ser sumergidos en el tanque de enfriamiento esto con ayuda de un sistema de puente grúa provista de un diferencial o polipasto eléctrico accionado manualmente por el operario (Ver Fig.8.). En el tanque están inmersos de forma organizada por orden del jefe de planta los moldes que se están enfriando para posteriormente ser desmoldados y puestos de nuevo en espera en las guías del cabezal y luego ser llenado. La programación la elabora el jefe de planta de acuerdo a los pedidos que estén pendientes por entregar, a esta producción se le llama rotación de moldes y es transmitida al operario por medio de unas planillas en medio escrito.

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Fig. 7. Fotografía tomada en la empresa Madera Plástica S.A.S. que muestra el moldeo por extrusión actual.

Fig. 8. Vista general dos extrusoras, puente grúa y tanque de enfriamiento en la empresa Madera Plástica S.A.S.

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5. ANTECEDENTES

El proceso de transformación de plásticos reciclados en materiales como la madera plástica es un proceso relativamente nuevo en el país aproximadamente 18 años, así mismo no se ha logrado grandes avances en cuanto a implementación de procesos totalmente automatizados en este nicho de la industria del reciclaje en el país. A nivel mundial se cuenta con la fabricación de sistemas de extrusión más sofisticados y con un nivel de automatización más elevado que el que se encuentra en Colombia al nivel de la fabricación de madera plástica.

A nivel mundial como en España, México, Argentina, Estados Unidos, chile y otros países, se conoce como madera plástica a un compuesto de material polímero y fibras vegetales o hidrofílicas, este compuesto se conoce como WPC (Wood Polymer Composites). Sin embargo la maquinaria y el proceso son diferentes a los utilizados en Colombia, siendo más eficientes en tiempos de producción y materias primas.

A nivel local y nacional la madera plástica a diferencia en muchos otros países no contiene fibras naturales sino que se acude únicamente a la utilización de polímeros provenientes del reciclaje ya sea postindustrial o pos consumo para su producción.

La empresa Promaquisplast Ltda., en Colombia es una empresa metalmecánica que fabrica maquinaria para la industria del reciclaje como aglutinadoras, molinos y extrusoras. Dentro de su gama de productos han desarrollado una línea automática para la fabricación de madera plástica de producción continua es decir que no se utiliza llenado de moldes sino que se produce un solo perfil continuamente cuya forma de sección transversal la da un troquel ubicado en el cabezal de la extrusora.

A nivel nacional se encuentran empresas de fabricación de madera plástica como: Rexco Internacional, Ingepol, Ecoazul, Plastipol, Layco Ltda, Ecoarplast, Plastimaderas, Recipelet, Mangueras y Maderas Plásticas S.A., Madera Plastica Marín, entre otras las cuales cuentan con el mismo tipo de tecnología a nivel de moldeo por extrusión que la empresa Madera Plástica S.A.S.

Algunas empresas a nivel mundial que fabrican madera plástica tipo WPC Maderplast (Guatemala), Kindwood (china), Haining Yatong Wire & Cable Co.,Ltd (china), PERTH Wood Plastic Composite co.,ltd (china), WPC Decking (usa),

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CT Wood (Malasia), Grupo Gysapol S.A. (México), Quanta Reciclaje (Argentina), entre otras. En este tipo de empresas se utilizan extrusoras de producción continua las cuales difieren en la parte de moldeo y de tipo de composición utilizada como materia prima. Estas no utilizan un molde sino un troquel ubicado en el cabezal de la extrusora la cual tiene la forma del perfil o sección que se desee producir.

Teniendo en cuenta la abundancia de ese tipo de materiales reciclados y los bajos costos que aún se encuentran en Colombia este método de crear madera plástica es muy económico y muy rentable por lo que se ha conservado la cultura industrial de seguir creando la madera plástica de esta forma.

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6. METODOLOGIA

Para el desarrollo de este proyecto se acudirá a la utilización de los conceptos aprendidos en diseño Mecatrónico aplicando para ello el diseño concurrente [3] ya que de esta manera se pueden establecer puntos de verificación en las distintas etapas del proceso de diseño de tal forma que se pueden evaluar etapas anteriores en el diseño si se requiere; además, este tipo de metodología permite llegar al cumplimiento del objetivo general de la manera más óptima.

Fig. 9. Proceso del diseño concurrente.

Conocer a fondo el estado de los componentes y equipos involucrados en el proceso de llenado de moldes.

Generar diferentes alternativas que den solución a la problemática de desperdicio de materia prima usando la metodología de diseño concurrente.

Seleccionar la alternativa de diseño más apropiada para dar solución a la problemática.

Diseñar un prototipo por medio de ayudas computacionales.

Usar el prototipado virtual para evaluar y validar el diseño definitivo del sistema.

Documentar todo el proceso de diseño.

La definición de los objetivos específicos será la base para llevar a cabo el orden en las diferentes etapas del proceso de diseño. El proceso de diseño se iniciara investigando el tipo de maquinaria utilizada para el proceso de moldeo por extrusión con el fin de lograr un análisis e identificación de los elementos involucrados en dicho proceso y establecer los mecanismos adecuados para llevar a cabo el objetivo general.

Luego de conocer todo el proceso y cada uno de los elementos que intervienen en él se irán generando varias alternativas de solución a la problemática, de las cuales

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se elegirá la más adecuada que permita cumplir el objetivo general de manera óptima.

Se utilizarán herramientas informáticas con fines de simulación en cada una de las etapas del proyecto para así poder evaluar y validar constantemente el desarrollo del mismo, tanto en la estrategia de control como en el prototipo mecánico.

Se utilizara la simulación virtual anteriormente mencionada con fines de presentar el diseño definitivo en cuanto a estrategia de control y prototipo.

Todas las etapas del proceso de diseño que conduzcan al cumplimiento del objetivo general serán documentadas.

6.1 ETAPAS DEL PROYECTO

El cumplimiento de los objetivos del proyecto, deben estar enfocados en un proceso sistemático, el cual permita contemplar nuevos elementos que se presenten en el ciclo de vida del proyecto; este proceso, para que sea eficaz, se divide en una serie de etapas que se deben ir cumpliendo y estudiando los resultados obtenidos.

6.1.1 Identificación de las necesidades

La correcta identificación de las necesidades define el rumbo que se debe seguir para encontrar un enfoque claro que nos lleve a solucionar una problemática y a suplir esta necesidad. En esta primera etapa del proyecto es donde se definen las especificaciones y las características principales que darán una dirección, forma y estructura al diseño.

6.1.2 Estudio del problema

Cuando hay una necesidad debe existir una problemática que la cause por lo tanto es muy importante identificar dicha problemática de una manera muy precisa ya que de esto depende la orientación que se le dé al proceso de diseño y también el resultado final que es satisfacer la necesidad que se ha detectado.

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6.1.3 Elaboración de especificaciones y restricciones

Las especificaciones y restricciones definen un límite a las múltiples ideas que se pueden ir presentando durante el desarrollo del proyecto, estos límites son muy importantes para llegar a desarrollar un diseño óptimo que conduzca a un resultado final eficaz que dé solución a la problemática que se enfrenta.

6.1.4 Posibles soluciones

A partir de una lluvia de ideas y teniendo como referencia las necesidades, especificaciones y restricciones que el proyecto demanda, se generan diferentes conceptos que darían solución a la problemática y cumplirían con el objetivo general.

6.1.5 Selección del concepto más adecuado

Después de desarrollar los diferentes conceptos que darían solución a la problemática planteada en la empresa, se debe evaluar la viabilidad de cada uno teniendo en cuenta las necesidades y especificaciones, siendo estricto se debe elegir el concepto cumpla las especificaciones y que satisfaga las necesidades.

6.1.6 Elaboración del diseño detallado

Posterior a la selección del concepto más adecuado, se inicia el diseño detallado y desarrollo del mismo utilizando herramientas computacionales como software de diseño y simulación mecánica y electrónica ya que estos permiten evaluar cada una de las etapas del proyecto, al mismo tiempo se optimiza el tiempo de trabajo utilizado las pruebas y puesta a punto del diseño. Acompañado de estas herramientas se debe ir muy de la mano de la metodología y el diseño mecatrónico haciendo de estas las bases fundamentales para desarrollar de manera óptima el diseño y satisfacer las necesidades y restricciones.

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7. PLANTEAMIENTO DE LA MISION DEL PROYECTO

La misión del proyecto es diseñar un sistema automatizado para disminuir la perdida de plástico fundido en la línea de moldeo por extrusión en la empresa Madera Plástica S.A.S, que permita mejorar las condiciones ergonómicas al operario y genere ahorros operativos y económicos a la compañía.

7.1 MERCADO PRIMARIO

El cliente primario para este producto es la empresa Madera Plástica S.A.S. debido a que requiere urgentemente suplir las necesidades de disminución de riesgos ergonómicos causados por movimiento repetitivo de gran esfuerzo así como también la disminución de perdida de materia prima causada por el diseño actual del proceso en la línea de moldeo por extrusión

7.2 MERCADO SECUNDARIO

Empresas industriales dedicadas a la fabricación de perfiles a partir de material plástico recuperado las cuales a nivel nacional operan utilizando los mismos principios de diseño artesanal en sus líneas de moldeo por extrusión.

7.3 PREMISAS Y RESTRICCIONES

Reducción del desperdicio de material fundido.

Optimiza proceso de producción.

Mejoramiento de calidad del producto final.

Reducción de riesgo ergonómico para el operario.

Sistema automático.

Fácil mantenimiento.

Factible adaptabilidad la infraestructura actual.

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7.4 PARTES IMPLICADAS

Universidad Autónoma De Occidente.

Departamento de producción de la empresa Madera Plástica S.A.S.

Operarios de la empresa Madera Plástica S.A.S.

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8. ESPECIFICACIONES DEL PRODUCTO

Las especificaciones del producto se logra haciendo un análisis muy completo cuya información primaria proviene del usuario directo de la maquina en este caso es el operario quien se enfrenta constantemente con la dinámica del proceso. El cliente es quien genera los requerimientos para obtener un mejor rendimiento. Esta información proveniente del cliente y de los usuarios debe ser expresada en un nivel de ingeniería en donde se podrá parametrizar y ponderar al convertir esas percepciones físicas a números, lo que permite establecer niveles de importancia y desarrollar un diseño que pueda cumplir las necesidades de mayor ponderación, obteniendo un resultado que satisfaga las necesidades de mayor importancia para el cliente.

8.1 OBTENCIÓN DE DATOS PRIMARIOS

Para tener un amplio entendimiento del proceso de extrusión de perfiles de madera plástica se entrevista al ingeniero del departamento de producción, a los operarios de la extrusora y al personal de procesos y de calidad. Adicional y posterior a estas entrevistas se realiza un análisis del proceso de moldeo por extrusión que se ejecuta actualmente permitiendo clarificar las falencias del sistema que causan las problemáticas de desperdicio de materias primas, desgaste del operario, disminución de productividad en esta línea del proceso. De las entrevistas y el análisis anteriormente mencionado se obtuvieron los siguientes datos: El sistema debe reducir la perdida de materia prima.

El sistema debe aliviar la carga laboral en los operarios.

El sistema debe reducir los problemas ergonómicos presentados en los operarios.

El sistema debe ser fácilmente adaptable a la maquinaria que esta implementada actualmente.

El sistema debe permitir la libre movilidad de los demás elementos de la maquinaria.

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En caso que el sistema falle no se interrumpa el proceso de moldeo por extrusión.

8.2 IDENTIFICACION DE NECESIDADES

Las maquinas extrusoras comprenden de un sistema con muchas falencias en la guía del cabezal de la maquina lo que está generando grandes pérdidas de productividad en la empresa. Dentro de los puntos claves que se observan son: las múltiples intervenciones que debe hacer el operario de la extrusora para retirar los excesos de torta que se fugan del molde, las horas de trabajo hombre necesarias para moler y empacar de nuevo esta materia prima, y los problemas de seguridad industrial y ergonómicos que presenta este proceso de desmolde debido a la utilización de machete para retirar la masa caliente del molde antes de sumergir este en el tanque de enfriamiento. Por eso se elaborará un diseño que permita el mejoramiento de la maquina en estos sentidos.

De igual manera, son tenidas en cuenta las necesidades, expectativas, sugerencias y recomendaciones del cliente, para realizar un respectivo proceso de diseño, el cual conduce a la planeación del producto, quedando como meta particular de los ejecutores del proyecto, mejorar la máquina actual existente en la empresa. Para tal efecto se plantea a continuación en la TABLA I los planteamientos del cliente y su expresión en un lenguaje aplicado a la ingeniería.

TABLA I

Identificación de las necesidades

No Planteamiento del cliente Identificación de las necesidades. 1 “En el proceso hay muchos

productos contraídos por que se escapa mucho material por la entrada de los moldes cuando termina el llenado”

El dispositivo mecatrónico evita fugas de plástico fundido en el molde

2 “Al limpiar la planchuela del molde con machete para quitar la torta me duele la mano al final del turno”

El sistema reducirá problemas ergonómicos en los operarios.

3 “Necesito que el sistema facilite la labor del operario ya que tiene muchas labores por cumplir a causa del exceso de torta.”

El sistema reducirá la cantidad funciones del operario en la línea de extrusión.

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Tabla I. (Continuación)

No Planteamiento del cliente Identificación de las necesidades. 4 “Cuando corto la torta con el

machete hay veces me cae sobre el cuerpo y me quema.”

El sistema será seguro para el operario al momento del cambio de moldes.

5 “Cuando el producto se ha desmoldado debemos cortar con sierra las rebabas para darle buen acabado al producto final y esto demanda mucho tiempo.”

El sistema garantiza excelente terminación del producto final.

Nota: Identificación de necesidades a partir del planteamiento del cliente.

TABLA II

Niveles de importancia de los requerimientos

No REQUERIMIENTO IMPORTANCIA 1 El dispositivo mecatrónico evita fugas de plástico fundido en el

molde. 5

2 El sistema reducirá problemas ergonómicos en los operarios. 5 3 El sistema reducirá la cantidad funciones del operario en la línea

de extrusión. 4

4 El sistema será seguro para el operario al momento del cambio de moldes.

5

5 El sistema garantiza excelente terminación del producto final. 4 6 La operación del sistema será fácil para el personal de la línea de

extrusión. 4

7 El sistema reduce al máximo la cantidad de torta sobrante del proceso de extrusión.

5

8 el sistema es fácilmente acoplable a la línea de extrusión 4 9 El sistema se desempeña bien bajo condiciones alta humedad. 5

10 El sistema se desempeña bien bajo condiciones de alta temperatura

5

11 El sistema es compatible con las redes eléctricas, neumáticas e hidráulicas instaladas en la línea de extrusión.

4

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Tabla II. (Continuación)

No REQUERIMIENTO IMPORTANCIA 12 El sistema cumple con los protocolos de seguridad industrial

establecidos por la empresa. 5

13 El mantenimiento del sistema es fácil. 3 14 El sistema es protegido de posibles impactos. 5 15 El sistema opera en modo automático o manual. 4 16 El sistema es fabricado con materiales de alta resistencia. 4 17 El sistema es altamente preciso. 5

Nota: Nivel de importancia para cada uno de los requerimientos del sistema mecatrónico; el nivel de importancia está escalado de 1 a 5, siendo el puntaje 1 el de menor importancia y el puntaje 5 el de mayor importancia.

8.3 METRICAS

Con el fin de establecer indicadores palpables para el desarrollo de proyecto, se definirán métricas o medidas de ingeniería y sus unidades de tal forma que se puedan parametrizar los requerimientos y medir sus características.

TABLA III

Métricas

No. Métrica Unidad. 1 Eficiencia % 2 Precio $ COP 3 Peso Kg 4 Dimensiones (alto, largo, ancho) mm, cm, m, “ 5 Mantenimiento Lista 6 Presión PSI, lb 7 Precisión, sensibilidad del sistema % 8 Voltios V 9 Temperatura °C

10 Humedad, Lista 11 Materiales Lista

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Tabla III. (Continuación)

No. Métrica Unidad. 12 Repuestos y Herramientas Lista 13 Tiempo de respuesta Segundo. 14 Tipo de Control. Lista 15 Durabilidad Subjetivo 16 Compatibilidad Subjetivo 17 Calidad del producto final Subjetiva 18 Tiempo de funcionamiento diario Hora 19 Ergonomía Subjetivo 20 Seguridad industrial Subjetivo.

Nota: Métricas definidas para este proyecto.

8.4 RELACION ENTRE METRICAS Y NECESIDADES

Con el fin lograr una clara identificación de cualidades métricas primarias se presenta la relación detallada entre los requerimientos y las métricas, esto además permite resaltar los aspectos fundamentales a tener en cuenta para el desarrollo del diseño.

Como se puede apreciar en la TABLA IV, sobresalen 6 factores (sombreados con color naranja) como lo son: eficiencia, precisión, sensibilidad, materiales, tiempo de respuesta, ergonomía, seguridad industrial, a los cuales se aplicará mayor rigurosidad sin descartar los demás factores que se han definido con un menor porcentaje como son: tipo de control, calidad de producto final y compatibilidad (sombreados con color verde).

Con la aplicación del método QFD se ha podido corroborar lo que se evidencia actualmente en el proceso en la línea de moldeo por extrusión ya que los factores en donde se notan muchas falencias corresponden a los factores a desarrollar y orientar el enfoque del diseño para suplir las necesidades detectadas con este método.

TABLA IV

Relación entre métricas y necesidades.

Nota: Relación y ponderación cuantitativa entre necesidades y métricas.

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9. GENERACION DE CONCEPTOS

En las etapas anteriores de este proyecto se han estudiado las diferentes necesidades del cliente, se han establecido requerimientos y métricas para conformar el despliegue de la casa de la calidad, extractando información que nos permite concentrarnos en los aspectos trascendentales conduciéndonos a generar múltiples conceptos para formar la táctica más adecuada y dar cumplimiento al objetivo general y su vez solución a la problemática planteada, siguiendo unos lineamientos de calidad establecidos.

9.1 DESCOMPOSICIÓN FUNCIONAL

En esta etapa, se hace una descomposición funcional del sistema con la finalidad de entender más detalladamente el proceso que se va a automatizar desglosando todo el proceso en funciones generales observando las entradas y salidas del sistema y luego haciendo una descomposición más detallada de la parte interna del proceso donde se pueden precisar las sub funciones y subconceptos que conducirán a un completo entendimiento del sistema y definir qué se debe hacer para ejecutar la función principal.

A continuación en la Fig.10 se representa las entradas y las salidas generadas por el sistema sin mostrar el funcionamiento intrínseco ni sus subsistemas.

Fig. 10. Caja negra.

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A continuación en la Fig.11, se muestra el funcionamiento interno del sistema que se muestra en la caja negra, esto con el fin alcanzar un entendimiento más detallado acerca de cómo se procesan las entradas para obtener las salidas deseadas.

Fig. 11. Descomposición funcional del sistema.

En la descomposición funcional, la trayectoria que siguen las líneas delgadas continuas describe el proceso de la energía eléctrica que requiere el sistema para su motricidad y control, las líneas conformadas por guiones constantes describen la energía mecánica utilizada para dar movimiento y posición a los componentes mecánicos del sistema. Las líneas conformadas por guiones y puntos describen el proceso del molde y su trayectoria en el sistema, y por ultimo las líneas conformadas por puntos representan a las señales de control sensoriales así como también los accionamientos que llevaran a cabo la función de contener el plástico fundido.

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9.2 BLOQUES SUBFUNCIONALES DEL PROCESO

Para que el proceso tenga un adecuado funcionamiento y resultado requiere de unos subprocesos que se desarrollan en sub bloques o sub procesos interconectaros entre sí de manera sinérgica de acuerdo a una arquitectura definida que lleve al proceso a ser eficiente.

9.2.1 Convertir energía eléctrica a movimiento

Este sistema permite obtener movimiento desde la energía eléctrica que entra al sistema, ya sea por efecto de un sistema de compresor de aire y un actuador neumático, o también por efecto de un sistema hidráulico y un actuador hidráulico como un longitudinal cilíndrico, así como también movimiento desde la eléctrica por un sistema de motor eléctrico con el cual obtendríamos movimiento giratorio o de traslación combinando un motor eléctrico con un mecanismo. Las tres formas mencionadas anteriormente de convertir la energía eléctrica en movimiento están disponibles en las instalaciones actuales de la línea de moldeo por extrusión por lo que cada uno de estos conceptos después de ser analizados pueden hacer parte de la solución a la problemática presentada.

9.2.2 Detectar molde lleno

Este sistema permite obtener información acerca del instante en que el molde ha sido llenado completamente con material plástico fundido.

9.2.3 Posicionar molde lleno

Este sistema permite ubicar el molde que acaba de ser llenado por la extrusora en una zona de inicio de tapado o zona donde se iniciará el proceso de contener el material fundido.

9.2.4 Señal de inicio

Esta señal de inicio será causada por un sistema de sensores que indicaran la pauta en el sistema de control para dar inicio al todo el proceso de posicionamiento y sellado de moldes así como también indicara límite de cada ciclo; es decir de cada molde a ser sellado este sistema es de gran importancia para todo el proceso ya

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que garantiza la seguridad del mismo condicionando el inicio y el fin de cada ciclo de llenado y cambio de molde.

9.2.5 Sistema de control

Este sistema después recibir las señales de control y sensóricas, como la señal de inicio y de presencia de molde lleno, ejecuta una serie de órdenes condicionadas a los sistemas sensóricos, las cuales son dirigidas a los actuadores por medio de señales de control. De esta manera los actuadores generan los movimientos que llevan a cumplir con el proceso final que es evitar al máximo la fuga de material plástico fundido.

9.2.6 Contener plástico fundido

Este sistema concreta el proceso de evitar que el material plástico fundido se escape del molde en el momento en que éste es retirado de la boquilla del extrusor por medio de los actuadores luego de recibir las señales del sistema de control.

9.2.7 Enfriar molde

Esta etapa se da luego de que el molde es totalmente llenado y requiere ser enfriado para luego ser desmoldado, este sistema puede ser modificado con respecto al actual con fines de lograr un enfriamiento más rápido del molde y el perfil.

9.3 GENERACIÓN DE CONCEPTOS PARA CADA BLOQUE FUNCIONAL

Luego de establecer los subsistemas que conforman este diseño, se realizará la generación de conceptos para cada bloque. Obteniendo así varias soluciones para cada uno de ellos. Para lograr una solución completa se deben seleccionar los mejores conceptos bajo el criterio de satisfacer los requerimientos del dispositivo mecatrónico, dichos conceptos se generaran por medio de lluvia de ideas las cuales se harán de una forma libre sin arquetipos a seguir ni exclusiones, esto con el fin de tener un amplio panorama de ideas que pueden resultar innovadoras. Se irán filtrando las ideas de acuerdo a cuales son las más viables para el diseño del dispositivo y así mismo se combinarán y se acoplaran al diseño general descartando las ideas que no sean óptimas para lograr el cometido de satisfaces los requerimientos.

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A continuación se presentarán diferentes conceptos para cada una de las sub funciones del dispositivo mecatrónico.

Algunos conceptos son dados de acuerdo a las restricciones que ha establecido la compañía.

9.3.1 Generación de conceptos para tipos de energía

Una de las restricciones por parte del personal de la empresa es que se dispone de energía eléctrica para la alimentación del sistema ya que la línea de extrusión cuenta con red eléctrica de 110, 220 y 330 voltios por lo tanto solo se deben usar componentes eléctricos compatibles con dichas redes. Adicional a esto se cuenta con un sistema de red neumática de aire comprimido en toda la planta con una capacidad de presión aproximada de 100 psi y un sistema hidráulico le cual se utiliza en la línea de extrusión para el posicionamiento de los moldes en el cabezal de la máquina exclusivamente.

Concepto 1: Energía eléctrica.

Concepto 2: Energía neumática.

Concepto 3: Energía hidráulica.

9.3.2 Generación de conceptos para convertir electricidad en movimiento

Por medio de árbol de clasificación (Fig. 12) se presentan las alternativas para convertir energía eléctrica a energía a mecánica, así como también sus respectivos actuadores y tipos de movimiento generados.

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Fig. 12. Alternativas de transformación de movimiento eléctrico en mecánico

9.3.3 Generación de conceptos para sensores

En este árbol de clasificación (Fig. 13) se trazan ideas de cómo obtener las señales sensoriales de entrada y salida del sistema las cuales marcan los parámetros para el sistema de control. Es necesario que el sistema pueda determinar si en la línea de extrusión existe un molde lleno o a punto de ser llenado por la maquina extrusora y obtener información de la posición relativa, cantidad de moldes llenados, etc. Las condiciones de operación naturales del proceso de extrusión son muy agrestes ya que hay una presencia constante de humedad, altas temperaturas, impactos, vapores, partículas contaminantes, y es por ello que se plantean alternativas de sensores que se adapten a estas condiciones y garanticen una buena durabilidad y precisión

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Fig. 13. Árbol de clasificación para sensores.

9.3.4 Generación de conceptos para el sistema de control

En el siguiente árbol de clasificación (Fig.14), se presentan los conceptos más acordes teniendo en cuenta la disponibilidad, compatibilidad, economía y facilidad de manejo que demanda este proyecto en materia de control y automatización. Este subsistema es uno de los de mayor relevancia dentro de todo el sistema ya que es donde se centralizan las instrucciones que darán lugar a la motricidad del dispositivo mecatrónico.

Fig. 14. Árbol de clasificación del sistema de control.

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9.3.5 Generación de conceptos para parada de emergencia

La parada de emergencia es un sistema que permite al operario suspender todo el proceso de moldeo por extrusión en caso de presentarse cualquier imprevisto que impida el normal y seguro funcionamiento del mismo.

Concepto 1: Pulsador manual.

9.3.6 Generación de conceptos para posicionar molde lleno

El funcionamiento que actualmente tiene el sistema de guiado de moldes en el cabezal de la maquina extrusora como se explicó anteriormente, cuenta con un sistema hidráulico de pistón para desplazar los moldes, ver Fig. 15. En dicho cabezal se ubican los moldes en tres estados, un estado en el que el molde está siendo llenado ubicado en la salida de la extrusora, seguido de este hay un molde que acaba de salir del tanque de enfriamiento el cual está aun con material dentro pero en estado sólido ya que ha sido reposado y enfriado. Mientras el proceso de llenado del molde que está en el cabezal de la maquina es completado, el operario desmolda el molde que acaba de sacar del tanque de enfriamiento, el cual queda vacío y en espera a ser llenado, ver Fig. 16. Cuando se completa el llenado del primer molde, el operario acciona un pistón hidráulico para desplazar a través de la guía del cabezal los moldes mencionados y así cambiar de estado a cada uno de ellos , así ; el molde que se estaba llenando con material fundido queda en estado lleno y se sumerge en el tanque de enfriamiento, el molde que estaba en espera a ser llenado pasa a estado de llenado en la salida de la extrusora, y así continúa el ciclo con los estados de espera, desmolde y enfriamiento.

Fig. 15. Configuración actual de la línea de moldeo por extrusión.

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Fig. 16. Posición de moldes.

El molde sería posicionado a un cuarto estado el cual sería el estado de sellado o un estado donde se pueda evitar la fuga del material y para tal efecto se debe utilizar alguno de los sistemas disponibles en la línea de extrusión ya que esta ha sido una de las restricciones del cliente.

Al terminar el desarrollo del diseño existe la posibilidad de cambiar la forma en que se posiciona el molde es sus tres estados, sin embargo los movimientos que se pueden generar al desplazar y posicionar los moldes se deben realizar haciendo uso de alguno de los sistemas hidráulicos y/o el sistema de puente grúa existentes en las instalaciones de la línea de moldeo por extrusión ver Fig. 17.

Fig. 17. Árbol de clasificación para posicionar molde lleno.

56

9.3.7 Generación de conceptos para contener plástico fundido

Como se ha mencionado anteriormente, los moldes en su zona de entrada de material fundido no cuentan con un sistema que permita contener dicho material dentro del molde y evite su fuga. Como se puede apreciar en la Fig. 3, los moldes cuentan con una tapa frontal que es manipulada por el operario fácilmente ya que ésta se opera cuando el material esta frio, el operario la abre cuando se va a desmoldar y la cierra cuando el molde está en las guías del cabeza próximo a ser llenado con plástico fundido. En el caso de la entrada de material no es viable instalar una compuerta al igual que en la parte frontal ya que por esa entrada salen grandes cantidades de material caliente a más de 180°C y en la mayoría de los casos explosiona a causa de los vapores comprimidos internamente en el momento de tener contacto con la temperatura ambiente que es mucho menor que la del material fundido que en ese momento emana del molde recién desconectado de la etapa de llenado en la extrusora , situaciones que resultan muy peligrosas y de difícil maniobrabilidad para el operario, por tal motivo se hace indispensable un sistema que evite de la intervención directa por parte del operario para evitar escapes de material fundido.

Este subsistema es la planta de todo el proceso ya que es aquí donde realmente se evitan las fugas de material fundido hacia el exterior del molde y es el subsistema que entra en directa interacción con el material fundido y el molde.

9.3.7.1 Concepto No 1: sistema de sellado dispensador de tapas

Este sistema se caracteriza por tener un conjunto de tapas en un dispensador vertical que funcionaria por gravedad para el posicionamiento de dichas tapas ver Fig. 18, al lado del molde que acaba de salir del cabezal de la extrusora, es decir; que cuando un molde sea totalmente llenado este se debe desplazar hacia la tapa que está en espera justamente al lado del cabezal de la extrusora y de dicho molde, inmediatamente esto suceda el molde quedará totalmente tapado en la zona de entrada del material fundido. Estas tapas en su vista lateral de perfil tienen una forma de C adaptándose al perfil rectangular que tiene la planchuela del molde como se puede observar en la figura 19 a).

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Fig. 18. Dispensador vertical de tapas.

Fig. 19. Posicionamiento de tapa en planchuela de molde. a) Tapa de molde, b) planchuela sin tapa, c) planchuela con tapa vista frontal, d) vista planchuelaentrada de plástico fundido. e) planchuela con tapa vista posterior

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En la Fig.19 se pueden ver los diferentes estados del molde con respecto a la tapa, en Fig.19. a), se ilustra la tapa que iría en la planchuela del molde, en Fig.19 b) se observa la parte trasera del molde y su planchuela, en la Fig.19 c) se muestra cómo quedaría el molde tapado con la tapa posicionada en la planchuela del molde, en Fig.19 d) observamos cómo es la boca de entrada del material fundido hacia el molde, en este caso se ilustra un molde de poste redondo de 3 pulgadas. En Fig.19 d) se muestra la boca de entrada del material totalmente tapada para evitar la fuga del material fundido utilizando este tipo de tapa en forma de C.

9.3.7.2 Concepto No 2: Retroalimentador de tapas en T

La característica principal de este sistema es que cuenta con tapas en forma de perfil de T como se ve en la Fig. 20, las cuales entran en la planchuela de cada molde al cual se le debe realizar un trabajo de mecanizado ranurado en la misma forma de T (ver Fig. 21) que la tapa de tal manera que la tapa se mantenga unida a la planchuela del molde y soporte la presión que ejerce el material fundido dentro del molde.

Fig. 20. Tapa para molde en forma de T.

En la Fig. 21, se muestran los estados de posición de la tapa en forma de T con respecto a la a planchuela, donde se ve que la tapa se va deslizando e insertando en la planchuela hasta que el molde en su estrada de material plástico fundido queda totalmente sellado y así evita que el plástico fundido se escape hacia el exterior del molde.

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Fig. 21. Planchuela de molde con tapa en forma de T.

En este concepto se reutilizaría la tapa del molde que sale del tanque de enfriamiento a ser desmoldado (ver Fig. 22), es decir, que una vez el operario retire un molde del tanque de enfriamiento y lo posicione en las guías del cabezal de la extrusora (zona de destapado) y posteriormente accione el pistón hidráulico para desplazar el molde y retirar la tapa en forma de T que está inserta en la planchuela de dicho molde. Para que la tapa logre ser retirada del molde luego de accionar el pistón hidráulico se debe anclar al lugar donde el operario ubico el molde recién sacado del tanque de enfriamiento (zona de destapado). Cuando el molde es desplazado de la zona de destapado es desmoldado por el operario y queda en estado vacío y en espera a ser llenado mientras el molde que está directamente en el cabezal de la extrusora está completamente lleno. La tapa que se retira del molde y queda anclada en la zona de destapado se reubica por medio de un sistema de carro XY en una nueva zona de las guías del cabezal y es la zona de tapado, donde esta tapa está fija y en espera del molde que está siendo llenado con material plástico fundido, una vez llenado el molde, el operario acciona nuevamente el pistón hidráulico para desplazar el molde que está en espera a ser llenado y ubicarlo en el cabezal de la extrusora (zona de llenado) y al mismo tiempo desplazar el molde que estaba en la zona de llenado hacia la zona de tapado donde está una tapa esperándolo la cual se inserta en la planchuela del molde. Luego de este ciclo inicia otro igual, sacando un molde del tanque de enfriamiento, ubicándolo en la zona de destapado, luego en la zona de desmolde, y la tapa posicionándose por medio de un sistema de carro XY en la zona de tapado para esperar al molde que está siendo

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llenado en ese momento. Para ilustrar lo anteriormente descrito se muestra una secuencia de todo el proceso por medio de la Fig. 23.

Fig. 22. Sistema retroalimentador de tapas.

61

62

Fig. 23. Secuencia sistema retroalimentador de tapas.

9.3.7.3 Concepto No 3: Sistema de sellado temporal

A diferencia de los dos conceptos anteriormente planteados, este sistema no cuenta con una tapa que selle el molde durante todo el proceso de enfriado hasta el proceso de desmolde. En este sistema se plantea un sellado del molde temporal el cual cuenta con un retenedor del molde (ver Fig. 24: retenedor de molde) en la zona de

63

tapado y una pared de sellado (ver Fig. 25: pared de sellado) que cumple la función de tapa de la planchuela.

Fig. 24. Retenedor.

Fig. 25. Pared de sellado.

El retenedor y la pared de sellado funcionan alineados con las guías del cabezal y acoplándose entre sí (ver Fig. 26) para lograr que la planchuela del molde permanezca entre ellos con el fin de contener la fuga de material sellando la boquilla de entrada de la planchuela. Esta etapa de sellado se ejecuta hasta el momento en que el plástico ya no esté licuado y tenga una consistencia más sólida a tal punto que el material no se derrame y se pueda auto contener dentro del molde sin necesidad de ningún objeto externo que selle la boquilla de la planchuela, es decir, que una vez el molde haya sido llenado, este es posicionado a través de las guías del cabezal hacia una zona de tapado (pared de sellado) insertando su planchuela

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en el retenedor que en ese momento se encuentra posicionado en esta zona acoplado a la pared de sellado y a espera de dicho molde. Una vez insertada la planchuela del molde entre el retenedor y la pared de sellado, se inicia un proceso de enfriado en el molde por medio de aspersión de agua enfocándose en la zona de entrada del material hasta lograr disminuir la temperatura a tal punto que el material ya no esté en un estado tan licuado y se pueda auto contener formando a su vez un tapón para evitar la fuga del resto del material contenido en dicho molde. Con el fin de ilustrar de manera gráfica el proceso anteriormente descrito se muestra toda la secuencia paso a paso en la Fig. 27.

Fig. 26. Conjunto retenedor pared de sellado.

Fig. 27. (Continuación)

65

Fig. 27. (Continuación)

66

Fig. 27. (Continuación)

67

Fig. 27. Secuencia del proceso de sellado temporal.

9.3.8 Generación de conceptos para detectar molde lleno

Actualmente el operario es quien toma la decisión de retirar el molde que está siendo llenado en el cabezal de la extrusora en el momento que este ha sido completamente llenado con plástico fundido. La forma en que el operario se da cuenta que el molde ha sido totalmente llenado es cuando sale material por la tapa frontal del molde (ver Fig. 6) en el agujero de escape que este tiene, otro indicador de este evento es un amperímetro ubicado en el tablero de control el cual aumenta su lectura a medida que aumenta la carga en el motor de la extrusora, esta carga aumenta debido que ya el material no puede fluir libremente. Estos dos indicadores anteriormente mencionados nos abren el panorama para plantear las siguientes alternativas mostradas a continuación.

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Concepto 1: Sensor de temperatura infrarrojo.

Concepto 2: Sensor de corriente alterna.

Concepto 3: Sensor capacitivo.

Concepto 4: Sensor ultrasónico.

9.3.9 Generación de conceptos para enfriar molde

Una etapa importante en el proceso de fabricación de moldes por extrusión es la etapa de enfriado del molde luego de ser llenado, esta etapa actualmente es cumplida por un tanque de enfriamiento donde se sumerge dicho molde para ser enfriado y posteriormente desmoldado, para el enfriado se plantean las siguientes alternativas.

Concepto 1: Tanque de enfriamiento con Chiller.

Concepto 2: Aspersor de agua.

Concepto 3: Tanque de enfriamiento sin Chiller.

9.3.10 Generación de conceptos para desmoldar

En la actualidad el operario desmolda el perfil ubicando el molde en las guías del cabezal ayudándose con el puente grúa, luego de tener el molde en posición procede abrir la puerta frontal del molde y posteriormente introduce una varilla de aproximadamente 1 Mt de longitud por la parte de la planchuela del molde (ver Fig. 6) por donde entra el material fundido, para así empujar el perfil de madera plástica hacia afuera. Esta etapa del proceso se podría reemplazar por un sistema de pistón neumático, pistón hidráulico o un sistema de expulsión por aire comprimido donde se inyectaría aire comprimido por la planchuela del molde por la entrada de material y así ir desplazando el perfil fuera del molde.

Concepto 1: Pistón hidráulico.

Concepto 2: Pistón neumático.

Concepto 3: Aire comprimido

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9.4 REFINAMIENTO DE LA DESCOMPOSICIÓN FUNCIONAL

A continuación en la Fig. 28 se presenta el refinamiento de la descomposición funcional cuyo fin es visualizar con mayor claridad las funciones con sus respectivas alternativas de solución, y además plasmar los conceptos más viables para el desarrollo de este proyecto.

Se han podado algunas de las ramas del árbol de clasificación de los subsistemas ya que algunas de las restricciones que ha manifestado el cliente nos lleva a esto, ya que se deben aprovechar al máximo las instalaciones existentes en la planta y así no tener que realizar grandes modificaciones.

Fig. 28. (Continuación)

70

Fig. 28. Refinamiento de la descomposición funcional.

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9.5 COMBINACION DE CONCEPTOS

Luego de haber trazado las alternativas para las sub funciones, se procede a combinarlas para obtener relaciones entre ellas y así ampliar las posibilidades de generar un sistema completo que finalmente permita consolidar un diseño prolijo que dé solución a la problemática planteada para este proyecto.

Esta etapa del proyecto nos permite visualizar con mayor claridad los factores que intervienen en cada concepto generado y así mismo llevar a un punto óptimo el desarrollo un mejor concepto.

El desarrollo de esta etapa ha permitido generar 6 conceptos que son mostrados desde la Fig. 29 hasta Fig. 33.

Fig. 29. Diagrama del concepto A.

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Fig. 30. Diagrama del concepto B.

Fig. 31. Diagrama del concepto C.

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Fig. 32. Diagrama del concepto D.

Fig. 33. Diagrama del concepto E.

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10. SELECCIÓN DE CONCEPTOS

Luego de generar cinco combinaciones posibles entre los conceptos obtenidos en cada uno de los bloques funcionales, se hace necesario seleccionar el mejor sistema que conlleve a cumplir con el mejoramiento requerido por la empresa en su línea de moldeo por extrusión y para ello se analizarán estas alternativas por medio de un proceso de tamizaje el cual nos arrojará unos resultados numéricos que por ayudarán a definir y concretar la combinación a desarrollar a un estado detallado.

10.1 PROCESO DE TAMIZAJE

Con este proceso de tamizaje se pretende realizar una comparación ordenada y rigurosa de los sistemas anteriormente generados en la combinación de conceptos y seleccionar el más óptimo que dé solución al problema descrito y que a su vez cumpla con las premisas y restricciones anteriormente planteadas.

10.1.1 Criterios de selección

Para tener un punto de referencia cualitativo se establecen los siguientes criterios de selección basados en las necesidades presentadas por la empresa Madera Plástica S.A.S.

Seguro.

Ergonomía.

Calidad del producto final.

Fácil operación.

Adaptabilidad.

Resistencia a humedad y alta temperatura.

Preciso.

Reduce desperdicio de material fundido.

Material resistente.

Eficiente.

75

A continuación en la TABLA V se presenta la matriz de tamizaje de conceptos donde:

+: Mejor que…

0: Igual que…

- : Peor que…

TABLA V

Matriz de tamizaje para los conceptos generados

Variantes De Conceptos

Criterio de selección. A B C D E Seguro - 0 + + -Ergonomía - 0 + + -Calidad de producto final + + + + + Fácil operación - 0 0 + - Adaptabilidad + 0 0 0 + Resistencia a humedad y alta temperatura + 0 + + + Preciso 0 0 + + -Reduce el desperdicio de material fundido 0 + + + 0Material resistente + 0 + + +Eficiente - 0 + + -

Positivos 3 2 8 9 4 Iguales 2 8 2 1 1

Negativos 4 0 0 0 5 Total -1 2 8 9 -1

Orden 5 3 2 1 4¿Continuar? NO NO SI SI NO

Nota: Ponderación de criterios de selección con relación a conceptos generados.

Esta matriz de tamizaje es el resultado de la comparación de los sistemas generados entre sí, la cual evidencia que los sistemas C y D se aproximan mucho es sus características y especificaciones, por tal motivo se debe realizar otro nivel

76

de selección que nos indique cuál de estos dos sistemas generados es el que se debe desarrollar con detalle.

10.2 PODERACION POR METODO AHP (ANALYTIC HIERARCHY PROCESS)

El AHP (Jerarquía analítica de procesos), es una herramienta para apoyar la toma de decisiones, ponderando prioridades cuando se tienen que considerar aspectos tanto cuantitativos como cualitativos en una decisión. Esta es la herramienta preferida por muchos de los practicantes profesionales de QFD (Método para hacer un proceso estructurado y disciplinado, ya que reduce el tiempo de desarrollo, aumenta la satisfacción del cliente, la competitividad, reemplaza la voz del ingeniero, por la voz del cliente) a nivel internacional, para comparar las necesidades de los clientes en criterios de selección. Se necesita entender claramente las necesidades de la empresa, antes de empezar a tomar acciones para mejorar la competitividad del diseño.

En la Tabla VI se explica los valores de ponderación que se utilizan en la matriz de comparación pareada la cual se muestra en la TABLA VII.

TABLA VI

Tabla de ponderación

1 3 5 7 Los elementos C y R tienen la misma

importancia

El elemento C es ligeramente más importante que el

elemento R

El elemento C es más importante que

el elemento R

El elemento C es fuertemente

importante que el elemento R

Nota: Definición de valores de ponderación donde C es columna y R es renglón.

Cuando el elemento en R es más importante que el elemento en C, se valora con el inverso, es decir; 1 / valor de tabla de ponderación.

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TABLA VII

Matriz de comparación pareada

C1

C2

C3

C4

C5

C6

C7

C8

C9

C10

Ponderación por método

AHP

Segu

ro

Ergo

nom

ía

Cal

idad

de

pr

oduc

to fi

nal

Fáci

l ope

raci

ón

Adap

tabi

lidad

Res

iste

ncia

a

hum

edad

y a

lta

tem

pera

tura

Prec

iso

Red

uce

el

desp

erdi

cio

de

mat

eria

l

Mat

eria

l res

iste

Efic

ient

e

SUM

ATO

RIA

R1 Seguro 1 1 1/5 1/5 1/7 1/3 1/5 1/5 1/5 1/5 3.67 R2 Ergonomía 1 1 1/5 1 1/7 1 1/3 1 1/3 1/3 6.34

R3 Calidad de producto final

5 5 1 3 1/3 5 1 3 3 3 29.3

R4 Fácil operación 5 1 1/3 1 1/5 1 1/3 3 1 1/3 13.2 R5 Adaptabilidad 7 7 3 5 1 5 3 5 5 5 46 R6 Resistencia a

humedad y alta temperatura

3 1 1/5 1 1/5 1 1/5 1 1/3 1 8.9

R7 Preciso 5 3 1 3 1/3 5 1 5 1/3 3 26.6 R8 Reduce el desperdicio

de material fundido 5 1 1/3 1/3 1/5 1 1/5 1 1 1 11.1

R9 Material resistente 5 3 1/3 1 1/5 3 3 1 1 1 18.5 R10 Eficiente 5 3 1/3 3 1/5 1 1/3 1 1 1 15.9

Nota: Relación entre elementos cualitativos y cuantitativos de los criterios de selección.

Los valores mostrados en la TABLA VII deben ser normalizados mediante la matriz que a continuación se muestra en la TABLA VIII (matriz de normalización), cuyo fin es adicionarle un promedio a los valores obtenidos en la TABLA VII los cuales resultan de relacionar el valor de cada celda con el valor de la sumatoria resultante al final de cada renglón (R), y luego elaborar la sumatoria de los valores de cada columna y dividirlos entre la cantidad de criterios de selección.

78

TABLA VIII

Matriz de normalización.

AHP

Segu

ro

Ergo

nom

ía

Cal

idad

de

prod

ucto

fina

l

Fáci

l op

erac

ión

Ada

ptab

ilida

d

Res

iste

ncia

a

hum

edad

y

alta

te

mpe

ratu

ra

Prec

iso

Red

uce

el

desp

erdi

cio

de

mat

eria

l

Mat

eria

l re

sist

e

Efic

ient

e

Seguro 0.272 0.272 0.054 0.054 0.038 0.091 0.054 0.054 0.054 0.054 Ergonomía 0.158 0.158 0.031 0.158 0.022 0.158 0.052 0.158 0.052 0.052

Calidad de producto final

0.171 0.171 0.034 0.102 0.011 0.171 0.034 0.102 0.102 0.102

Fácil operación 0.379 0.076 0.025 0.076 0.015 0.076 0.025 0.227 0.076 0.025 Adaptabilidad 0.152 0.152 0.065 0.109 0.022 0.109 0.065 0.109 0.109 0.109

Resistencia a humedad y alta temperatura

0.337 0.112 0.022 0.112 0.022 0.112 0.022 0.112 0.037 0.112

Preciso 0.188 0.113 0.037 0.113 0.012 0.188 0.037 0.188 0.012 0.113 Reduce el desperdicio

de material fundido 0.450 0.090 0.030 0.030 0.018 0.090 0.018 0.090 0.090 0.090

Material resistente 0.270 0.162 0.018 0.054 0.011 0.162 0.162 0.054 0.054 0.054 Eficiente 0.314 0.189 0.020 0.189 0.012 0.063 0.020 0.063 0.063 0.063

PROMEDIO 0,269 0,150 0,034 0,100 0,018 0,122 0,049 0,116 0,065 0,077 PROMEDIO% 26,91 14,95 3,36 9,97 1,83 12,2 4,89 11,57 6,49 7,74

Nota: Normalización de los datos obtenidos en la matriz de comparación pareada.

En esta matriz de normalización se puede apreciar que los criterios de selección más influyentes son: seguro, ergonomía, resistencia a humedad y alta temperatura, reduce el desperdicio de material fundido, fácil operación, eficiencia y material resistente.

A continuación (ver TABLA IX) se realiza la evaluación final de los dos conceptos seleccionados en la matriz de tamizaje teniendo en cuenta las ponderaciones arrojadas en la Tabla VIII así como también se tiene en cuenta los valores de criterios de evaluación de conceptos donde 1= mucho peor que, 2 = peor que, 3 = igual a, 4 = mejor que, 5 = mucho mejor que.

Esta matriz de evaluación de conceptos define la orientación y el rumbo que se tomará para la ejecución de un mejor diseño, señalando de forma puntual cuál de los dos conceptos C o D será el que posea las cualidades o características que lo hagan llamativo para continuar con el desarrollo del proyecto.

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TABLA IX

Matriz de evaluación de conceptos.

1 = mucho peor que… 2 = peor que… 3 = igual a… 4 = mejor que… 5 = mucho mejor que…

VARIANTE DE CONCEPTOS

C D CRITERIOS DE

SELECCION %

Ponderación Nota Criterio

ponderado Nota Criterio

ponderado Seguro 26,91 4 1,0764 5 1,3455

Ergonomía 14,95 5 0,7475 5 0,7475 Calidad de producto final 3,36 4 0,1344 5 0,168

Fácil operación 9,97 4 0,3988 5 0,4985 Adaptabilidad 1,83 2 0,0366 2 0,0366

Resistencia a humedad y alta temperatura

12,2 3 0,366 4 0,488

Preciso 4,89 4 0,1956 5 0,2445 Reduce el desperdicio de

material fundido 11,57 5 0,5785 5 0,5785

Material resistente 6,49 3 0,1947 4 0,2596 Eficiente 7,74 4 0,3096 5 0,387

Total 4,0381 4,7537 Orden 2 1

¿Continuar? No DESARROLLAR

Nota: Con el resultado numérico de esta matriz se seleccionan los criterios más relevantes.

Queda claro que el concepto a desarrollar es el D, ya que obtuvo una mayor calificación en la evaluación de los criterios de selección de conceptos y es este concepto el más sugerente para continuar con el desarrollo del proyecto.

80

11. ARQUITECTURA DEL PROYECTO

El dispositivo puede considerarse en términos funcionales y físicos, donde los elementos funcionales son las operaciones y transformaciones que contribuyen al rendimiento y funcionamiento del producto. Los elementos físicos son las partes, componentes y subconjuntos que ponen en ejecución las funciones del producto.

Se deben determinar relaciones entre los elementos físicos y sus funciones; es decir, que a cada elemento físico se le asigna una o varias funciones que puede desarrollar.

Se debe determinar qué tipo de arquitectura es más adecuada para el dispositivo, para ello se definen ciertos factores que determinarían la predominancia del tipo de arquitectura a utilizar.

Cambios del producto como actualizaciones, adaptaciones, etc.

Componentes de estandarización

Planificación del desarrollo del proyecto

Manufacturabilidad

Sistema de ingeniería

Desempeño

Examinado todo el sistema en conjunto se evidencia que el dispositivo tendrá la capacidad de adaptarse a diferentes aplicaciones realizándole modificaciones básicas en su parte de hardware y software, lo cual permite reconfigurar sus funciones, por esto fue elegida la arquitectura modular ya que esta permite la reconfiguración de aparatos físicos, incrementa la variedad de aparatos y la velocidad de introducción de nuevos aparatos, facilidad en mantenimiento, estandariza los componentes. Este sistema está compuesto por elementos separados se conectan conservando relaciones proporcionales y dimensionales, por lo tanto este tipo de arquitectura modular permite reemplazar o agregar cualquier componente sin afectar el resto del sistema. En este sistema se han identificado 5 módulos que hacen una sinergia constante entre ellos y son:

81

Módulo 1: Desmolda perfil

Módulo 2: Llenado de molde

Módulo 3: Sellado temporal

Módulo 4: Control

Módulo 5: Enfriar molde

Fig. 34. Sinergia de módulos en arquitectura.

11.1 COMPONENTES DE CADA MODULO DEL SISTEMA

Módulo 1. Desmoldar perfil:

Puente grúa para posicionar molde en guías

Sensor de presencia de molde frio

Guías

Pistón hidráulico desplazamiento en guía

Sensor de seguridad

Expulsor de aire comprimido

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Contenedor de perfil expulsado

Sensor de presencia de perfil en contenedor

Pistón neumático abrir contenedor descarga perfil

Módulo 2. Llenar molde:

Extrusora

Sensor de presencia de molde en cabezal de la extrusora

Sensor de molde llenado

Pistón hidráulico desplazamiento en guía

Sensor de seguridad para llenado

Módulo 3. Sellado temporal:

Sensor de presencia de molde lleno en zona de sellado temporal

Sensor de retenedor posición cerrado

Sensor de retenedor posición abierto

Pistón hidráulico de posición de retenedor (abierto o cerrado)

Electrobomba para aspersión de agua (pre enfriamiento)

Módulo 4. Enfriar molde:

Puente grúa

Tanque de enfriamiento

Módulo 5. Control:

Pulsadores de inicio

83

Pulsador parada de emergencia

Selector modo automático o manual.

Panel de visualización

11.2 ARREGLO DE ELEMENTOS FISICOS Y FUNCIONALES

En la Fig. 35 se plantea un arreglo de elementos físicos y funcionales los cuales constituyen los elementos más significativos de la máquina. Este sistema está dividido en 13 elementos físicos con sus respectivas funciones.

Fig. 35. Representación de elementos físicos con los funcionales.

84

Fig. 35. (Continuación) Representación de elementos físicos con los funcionales.

A continuación se establecen relaciones entre los elementos que componen el concepto seleccionado y el funcionamiento de cada uno de estos elementos, a esta descomposición de le llama descomposición funcional y estructural del sistema de sellado temporal y se puede apreciar con detalle en la Tabla X. Donde se puede apreciar la arquitectura del producto en sus elementos básicos así como también se muestra el análisis de sus interacciones

TABLA X

Arquitectura del producto.

SISTEMA AUTOMÁTICO PARA

DISMINUIR LA PERDIDA DE

MATERIA PRIMA EN LA LINEA DE

MOLDEO POR EXTRUSION

Zona de desmolde

Posicionar molde frio en guías de cabezal

Sensor presencia de molde frio. Puente grúa. Guías de cabezal. Pistón hidráulico

Desmoldar perfil Aire comprimido Contenedor de perfiles

Zona de llenado

Posicionar molde vacío en sistema de llenado

Sensor de presencia en cabezal Pistón hidráulico

Detectar molde lleno Sensor molde lleno

Desplazar molde lleno Sensor molde llenado

Guías del cabezal

Pistón hidráulico

85

Tabla X. (Continuación)

SISTEMA AUTOMÁTICO PARA

DISMINUIR LA PERDIDA DE

MATERIA PRIMA EN LA LINEA DE

MOLDEO POR EXTRUSION

Zona de sellado temporal

Posicionar retenedor a espera de molde lleno

Sensor posición de retenedor Pistón hidráulico Guía pared de sellado

Pre enfriamiento por aspersión

Sensor posición molde Electrobomba con aspersor

Liberar retenedor Sensor posición de Retenedor. Pistón Hidráulico.

Retirar molde Sensor posición retenedor Puente gura

Nota: Relación entre elementos que componen el concepto, su función, actuadores y sensores que forman la arquitectura general del producto.

11.3 ESQUEMA Y CREACION DE LOS CLOSTERS CON INTERACCIONES FUNDAMENTALES

Ya creado el esquema del dispositivo y agrupando sus elementos se definen los CLOSTERS y las interacciones fundamentales (ver Fig. 36).

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Fig. 36. Interacciones fundamentales.

El sistema de control es el centro funcional de las interacciones fundamentales ya que aquí se determina la funcionalidad de cada uno de los demás elementos físicos del sistema, a partir de las señales de control y las órdenes del usuario. Las señales de control provienen de los sensores y del panel de mando, estas señales permiten

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la toma de decisiones por parte del sistema de control PLC quien a su vez para ejecutar su decisión programada envía señales adecuadas a los actuadores como sistemas hidráulicos y neumáticos que generaran los movimientos necesarios para llevar a cabo las funciones que requiere el sistema para disminuir la perdida de material fundido.

Todos los conjuntos son determinados a partir de la relación que existe entre las funciones de cada una de las partes con el objetivo de lograr una mayor adaptabilidad y fácil cambio o actualización de alguno de los elementos sin que esto afecte de una manera significativa el funcionamiento de los demás componentes o al sistema en general.

11.4 DISTRIBUCION GEOMETRICA DE LOS COMPONENTES (LAYOUT)

La distribución geométrica (ver Fig. 37) permite el estudio de las posiciones de cada uno de los conjuntos y determinar si es factible su ubicación en un espacio dado con el fin de evaluar si se debe modificar la distribución o la agrupación de los conjuntos.

Fig. 37. Distribución geométrica de los componentes LAYOUT

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11.5 IDENTIFICACION DE LAS INTERACCIONES INCIDENTALES

Al realizarse la implementación física del sistema, se presentan unas interacciones incidentales entre los elementos funcionales o también por su distribución geométrica de los conjuntos (ver Fig. 38).

Fig. 38. Interacciones incidentales.

Entre el sistema de control y los actuadores existe una interacción que es incidental a causa de los sistemas mecánicos y motores que son parte del sistema general de la extrusora los cuales son de gran poder y emisiones electromagnéticas, como son el motor trifásico de 30Hp, las resistencias eléctricas de calentamiento del cilindro de la extrusora, y motor de la bomba hidráulica así como también se presentan interacciones entre los dispositivos electromecánicos y actuadores del sistema de disminución de desperdicio de material prima, estos elementos son las electroválvulas del sistema hidráulico, las electroválvulas del sistema neumático, la electrobomba del sistema de pre enfriado, el solenoide y motor del puente grúa, motor de la bomba hidráulica, esto puede incidir en un mal funcionamiento de trasmisión de señales de mando y control.

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La interacción que ocurre entre el conjunto de censado y el sistema de control es incidental debido a las características propias (distancia máxima de censado) de los sensores y estos se pueden ver afectados por el ruido que provoca la maquinaria y calefactora del sistema, así como también puede verse afectado por las vibraciones causadas por todo el sistema mecánico en general.

El deterioro es una interacción incidental, entre el aire comprimido hacia los actuadores neumáticos por desgaste de mangueras y electroválvulas, generando fugas de aire. De la misma forma el deterioro es una interacción incidental entre el fluido hidráulico hacia los actuadores hidráulicos causado por el desgaste de mangueras y válvulas generando fugas del fluido hidráulico.

Entre el sistema de control y los sensores existe una interacción incidental a causa de la interferencia que hay entre ellos por las características propias de los botones de mando a contactos y también por causa de las vibraciones causadas por el usuario.

La interferencia y sobre tensión que se genera debido al carga de la fuente de poder, puede incidir en un mal funcionamiento del sistema de control y de censado en el momento de enviar o recibir señales de los elementos conectados a él, lo que hace que ésta interacción sea incidental.

Existe una interacción incidental entre la estructura y el sistema de control a causa de las vibraciones e impactos generando interferencias y mal funcionamiento en el sistema de control.

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12. DISEÑO DETALLADO

En esta etapa del proyecto se definen métodos, formas y características definitivas teniendo en cuenta las especificaciones y todos los estudios anteriormente desarrollados y conceptos seleccionados. En este caso se presentará un prototipo virtual de los componentes mecánicos, neumáticos, hidráulicos, eléctricos, electrónicos y de control.

La ingeniería de detalle se planteará en cinco sistemas que son:

Sistema mecánico.

Sistema neumático.

Sistema hidráulico.

Sistema de censado.

Sistema de control.

El mejoramiento que se le realizará a la línea de moldeo por extrusión para disminuir la perdida de material se divide en cuatro zonas principales que están representadas y señaladas en la Fig. 39, estas zonas son:

Zona de desmolde.

Zona de llenado.

Zona de sellado temporal.

Zona de enfriado.

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Fig. 39. Zonas del proceso.

12.1 SISTEMA MECANICO

El sistema mecánico se compone de elementos tales como estructuras metálicas, actuadores motrices, engranajes, y todo elemento que cumple la función de transmitir y transformar movimiento a partir de una fuente generadora.

12.1.1 Zona de desmolde

En esta zona es donde el operario con ayuda de un sistema de puente grúa posiciona el molde frio que acaba de sacar del tanque de enfriamiento el cual está listo para ser desmoldado en las guías del cabezal de la extrusora. En el momento en que el molde frio es colocado en la entrada de las guías del cabezal, el pistón hidráulico de guiado se expande hasta lograr posicionar el molde en la zona de desmolde (ver Fig. 40).

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Fig. 40. Zona de desmolde.

Una vez posicionado el molde en esta zona se acciona el expulsor neumático que bombea aire comprimido hacia el molde que está conectado por medio de una boquilla hermética al mismo (ver Fig. 41), el perfil sale expulsado hacia un contenedor ubicado en la parte frontal del molde, este contenedor recibe el perfil que sale con fuerza y alta velocidad desde el molde interrumpiendo su trayectoria y lanzamiento como medida de seguridad.

Fig. 41. Molde en zona de entrada.

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12.1.1.1 Boquilla expulsora de aire comprimido.

Como se ha explicado anteriormente, el sistema de desmolde cuenta con una boquilla la cual se conecta al molde en su parte trasera en la planchuela del mismo conformando un empalme hermético que permite transmitir aire comprimido desde dicha boquilla hacia el interior del molde de manera súbita con el fin de desplazar y expulsar el perfil que está dentro del molde hacia un contendor que está ubicado junto en frente de la salida del este molde.

La forma en que la boquilla se conecta con la planchuela del molde es a causa de un movimiento lineal paralelo a la dirección de salida del perfil, este movimiento es generado por un pistón neumático de doble efecto el cual a su vez está respaldado por un sistema de guiado lineal conformado por dos barras cilíndricas y un cuerpo fijo que permite su desplazamiento paralelo al vástago del cilindro (ver Fig. 42).

Fig. 42. Boca expulsora con sistema de guiado. (a) vista isométrica, (b) vista superior.

La boquilla va sujeta a la punta del vástago del pistón y a las guías de respaldo. Cuando el pistón se expande la boquilla hace contacto con la planchuela del molde. En la parte inferior de la boquilla se encuentra la entrada de aire proveniente del compresor (ver Fig. 43).

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Fig. 43. Entrada de aire boquilla expulsora.

12.1.1.2 Contenedor de perfiles

Otro componente que hace parte del sistema de desmolde es contenedor de perfiles (ver Fig. 44) cuya función principal es recibir el perfil que es expulsado por acción del aire comprimido, este contenedor está ubicado en frente de la salida del molde y está compuesto una caja metálica con capacidad para recibir un perfil de 3 Mt de longitud. En la zona de entrada posee un par de compuertas de acceso tipo vaivén (ver Fig. 45) las cuales permiten el ingreso del perfil pero restringen la salida del mismo, evitando que en un eventual rebote dentro del contenedor el perfil salga expulsado por la entrada y cause accidentes o daños.

Fig. 44. Contenedor de perfiles.

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Fig. 45. Compuertas de acceso del contenedor de perfiles.

Como se puede ver en la Fig. 46, el perfil ya en estado sólido es expulsado por efecto de la boquilla expulsora con aire comprimido y posteriormente ingresa al contenedor quedando dentro de este hasta la siguiente orden que es ser evacuado del contenedor.

Fig. 46. Perfil ingresando al contenedor. (a) perfil saliendo del molde, (b) perfil ingresando al contenedor, (c) perfil totalmente dentro del contenedor.

El contenedor cuenta con una compuerta para evacuar el perfil que ha sido recibido, esta compuerta se extiende por toda su superficie inferior y es abierta o cerrada por acción de dos pistones neumáticos de doble efecto conectado a la misma y a un soporte (ver Fig. 47).

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Fig. 47. Compuerta de evacuación del contenedor de perfiles.

12.1.2 Zona de llenado

En esta zona es donde el molde es llenado con plástico fundido. El molde inmediatamente después de ser desmoldado es desplazado a lo largo de las guías del cabezal por efecto de un pistón hidráulico paralelo a esta trayectoria, este posiciona al molde ya vacío junto en frente de la boquilla de salida del cabezal de la extrusora que es por donde sale el plástico fundido.

En esta etapa no se realizan cambios con respecto a la actualidad, se utiliza la misma metodología. En la Fig. 48 se puede visualizar la zona de llenado y sus componentes.

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Fig. 48. Zona de llenado.

En la Fig. 49 se puede ver un molde posicionado en la zona de llenado.

Fig. 49. Molde en zona de llenado.

12.1.3 Zona de sellado temporal

Al inicio de todo este proceso de mejoramiento de la línea de moldeo por extrusión se planteó como problemática principal el desperdicio de material fundido que se presenta cuando se retira el molde de la boquilla del cabezal de la extrusora. En esta etapa de sellado temporal es donde se desarrolla la solución a dicha problemática ya que está orientada a disminuir la perdida de materia prima por medio de un pre sellado o sellado temporal en la planchuela del molde (parte trasera del molde).

El sellado temporal de la planchuela del molde está dividido en dos etapas, la primera es el sellado de la planchuela por medio de una tapa móvil que va acoplada a la misma impidiendo la fuga de material plástico fundido. La segunda etapa es la

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etapa de pre enfriado donde la planchuela estando acoplada con la tapa móvil es enfriada por medio de irrigación de agua por bombeo.

12.1.3.1 Tapa móvil

La tapa móvil está conformada por tres componentes principales que son: pistón neumático, retenedor y pared de sellado (ver Fig. 50).

Fig. 50. Tapa móvil.

12.1.3.2 Funcionamiento de la tapa móvil

Como se puede apreciar en la Fig. 50, la tapa móvil tiene un cuerpo fijo (pared selladora) y un cuerpo móvil (retenedor) y. El retenedor se acopla a la pared selladora por el efecto del pistón neumático cuando este se contrae ya que la culata del pistón va anclada al retenedor y la punta del vástago va anclada a la pared selladora como se ve en la Fig. 51.

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Fig. 51. Acople tapa móvil.

El funcionamiento de la tapa móvil en el proceso de sellado temporal consiste en mantener sellado la entrada del molde ubicada en la planchuela mientras el plástico fundido que está ubicado en dicha zona es enfriado hasta lograr su estado sólido y así lograr contener el resto del material dentro del molde. Para lograr esto es necesario que el retenedor y la pared selladora estén acoplados ya que estos conforman la tapa temporal que sella el molde que acaba de ser retirado del cabezal de la extrusora, es decir, cuando el molde es retirado de la zona de llenado, este es desplazado y posicionado a causa del pistón hidráulico en expansión en la tapa temporal que está en espera de dicho molde (ver Fig. 52).

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Fig. 52. Funcionamiento del sellado temporal.

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Fig. 52. (Continuación) Funcionamiento del sellado temporal.

12.1.3.3 Pre-enfriado

La segunda etapa del sellado temporal es la de pre enfriado que consiste en bajar la temperatura del plástico fundido en la zona de la planchuela del molde (ver Fig. 53) que es por donde ingresa el material plástico fundido. La temperatura se bajahasta que el plástico en esta zona de entrada, esté solido de tal manera que estogenere un taponamiento que no permita la fuga del resto del material fundidocontenido en el molde. En otros conceptos generados anteriormente se planteabala posibilidad de acoplarle una tapa permanente a la planchuela del molde hastaque todo el molde y el material contenido en el bajaran su temperatura en el tanquede enfriamiento, pero en este concepto seleccionado se optó por hacer un selladotemporal acoplando una tapa temporal y generando un tapón aprovechando elmismo material pero llevándolo a su estado sólido.

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Fig. 53. Molde para perfil redondo de 8cm de diámetro X 2 Mt de largo.

Para lograr bajar la temperatura en la parte de la planchuela del molde y lograr solidificar el plástico en ese punto se aplica agua por irrigación y para ello se han añadido al diseño del retenedor y la pared de sellado unos ductos internos que permiten la circulación de agua a través de estos permitiendo la disipación del calor de la zona de la planchuela del molde (ver Fig. 54).

Fig. 54. Ductos de irrigación del retenedor.

La pared selladora al igual que el retenedor tiene unos ductos internos que recorren la cara paralela a la cara de la planchuela del molde en la zona de entrada del material (Fig. 55), estos ductos se conectan concéntricamente con los ductos del retenedor cuando están acoplado retenedor y pared selladora, de tal forma que el agua circula desde la entrada ubicada en la parte superior del retenedor hasta la parte inferior de la pared selladora la cual a su vez posee unos orificios de drenaje en su base para que el agua retorne hacia el tanque de enfriamiento.

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Fig. 55. Ductos de la pared selladora.

La circulación de agua por el sistema de irrigación es motivada por una motobomba eléctrica que extrae el agua desde el tanque de enfriamiento en la zona más cercana a la salida de la torre de enfriamiento para aprovechar el agua con menor temperatura, y al mismo tiempo la hace pasar por los ductos del sistema de sellado temporal permitiendo así la transferencia térmica entre las superficies del sistema y el agua.

En la Fig. 56 se pueden ver el retenedor y la pared selladora acoplados formando la continuidad de los ductos de agua. La irrigación del agua se da desde la parte superior hacia abajo circulando por las superficies externas de la planchuela del molde. Las líneas de color amarillo punteadas representan la trayectoria que sigue el agua a través del sistema de sellado temporal (ver figura 56)

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Fig. 56. Recorrido de agua en sistema de irrigación de la pared selladora.

El agua que sale del proceso de enfriado del sistema de sellado temporal es recolectada por una canaleta (ver Fig. 57) que la hacer retornar al tanque de enfriamiento.

Fig. 57. Canaleta de recolección de agua.

12.1.4 Pruebas en campo

Para el desarrollo de este sistema de sellado temporal, inicialmente se realizaron unas pruebas en campo, simulando una tapa temporal justo en el momento en que

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el molde era retirado de la zona de llenado. Para simular la tapa temporal, se utilizó una platina ubicada paralelamente a la dirección que lleva la planchuela del molde en el momento de ser retirada de la zona de llenado en la boquilla de la extrusora, como se ve en la Fig. 58.

Fig. 58. Fotografía tomada en la empresa Madera Plástica S.A.S. de una prueba en campo con platina de sellado temporal.

Como se ve en la Fig. 59 se ha acoplado la planchuela del molde que acaba de ser retirado de la zona de llenado a la platina “tapa temporal” y se han fijado con una prensa de carpintería tipo C la cual mantiene estos dos componentes unidos mientras se solidifica la zona de entrada de la planchuela. Cabe anotar que estas pruebas se realizaron con el objetivo comprobar que al enfriar el material que está en la planchuela hasta lograr un estado sólido este tenga la capacidad de contener el resto del material fundido que está dentro del molde y así evitar fugas del mismo.

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En la prueba se realizó vertimiento de agua hacia la planchuela y la tapa temporal, logrando como resultado la solidificación del material en la entrada del molde en 4 minutos. Poniendo en práctica el desarrollo de este concepto como se ha planteado con el sistema de sellado temporal, es muy posible lograr bajar la temperatura requerida para solidificar el material en dicha zona en menos tiempo del que se logró hacer en las pruebas ya que los elementos utilizados para la misma no garantiza la precisión total en cuanto a sellamiento y a disipación de calor debido a que para disipar el calor se utilizó un recipiente para verter agua sobre la planchuela y la platina o tapa temporal, es decir, que se utilizó un vaso con el cual se iba vertiendo el agua de una manera no constante y además se vertió superficialmente, por otra parte, en las pruebas no se logró un sellado total con la platina (ver Fig. 59) debido a que esa zona que se estaba manipulando es muy caliente y de difícil acceso, además que para evitar la fuga de material se debe garantizar un constante contacto entre las caras de la planchuela y la platina, lo cual se lograría extendiendo el recorrido de las guías del cabezal, sin embargo se logró contener el material y además se logró comprobar que si es posible formar un sellado con el mismo material que se encuentra ubicado en la entrada del molde siempre y cuando este se halla solidificado.

Con el planteamiento del diseño como se ha detallado anteriormente se pretende lograr un sellado de material y disipación de calor óptimos para formar un tapón en la zona de entrada del material en el molde sin generar desperdicios.

Fig. 59. Fotografía tomada en la empresa Madera Plástica S.A.S. del acoplado entre la planchuela del molde con la platina de pruebas que simula la tapa temporal.

Luego de pasados 4 minutos manteniendo temporalmente sellada la planchuela del molde con la platina de prueba y agregando agua, se logra obtener un estado sólido

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en el material plástico en la zona. Como se puede ver en la Fig. 60 se ha formado un tapón en la zona de entrada del molde el cual evita que el material fundido dentro del molde se fugue.

Fig. 60. Fotografía tomada en la empresa Madera Plástica S.A.S. de una prueba en campo donde se ve el tapón generado con plástico después de 4 minutos de enfriamiento.

12.1.5 Zona de enfriamiento

La zona de enfriamiento consta de un tanque de enfriamiento y un sistema de enfriado del agua del tanque. Los moldes luego de la etapa de sellado temporal deben pasar a esta etapa de enfriado con el fin de bajar la temperatura de tales moldes a una temperatura máxima de 30 °C, esta etapa de enfriamiento se da en un tanque lleno de agua la cual también mantiene una temperatura de 25 °C aproximadamente por efecto de un enfriador de aire seco para enfriamiento del agua. Para lograr desmoldar los perfiles de los moldes es estrictamente necesario que tales estén a una temperatura no mayor a 30 °C para facilitar las tareas en la etapa de desmolde, es decir, que entre más fríos estén los moldes y la superficie de los perfiles se hará más fácil la función de desmolde. En la Fig. 61 se puede notar los componentes de la zona de enfriamiento.

La temperatura que puede llegar a alcanzar el agua del tanque de enfriamiento sin un sistema de intercambio de calor es de 40°C aproximadamente, por lo que es necesaria la utilización de un sistema de refrigeración del agua que descienda la temperatura de la misma entre 25°C y 30°C. Cuanto menos temperatura mantenga

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el agua del tanque de enfriamiento será más fácil el proceso de desmolde debido a que el perfil de madera plástica que está contenido en el molde tiende a contraerse en volumen. En la Fig.61 se puede ver los componentes que hacen parte del sistema de enfriamiento.

Fig. 61. Componentes de la zona de enfriamiento de moldes.

El equipo que enfría el agua del tanque es el chiller que está ubicado al lado del mismo y que por medio de tuberías y una bomba de agua toma el agua caliente del tanque haciéndolo circular dentro de su sistema de intercambio de calor disipando el calor del agua hacia el ambiente y luego esa agua ya a bajas temperaturas retorna al tanque, (ver Fig. 62).

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Fig. 62. Enfriador de agua tipo chiller.

12.2 SISTEMA NEUMATICO

Se optó por utilizar la neumática como fuente de energía para los sistemas de sellado temporal y sistema de desmolde. En el sistema de desmolde se utiliza un pistón neumático para posicionar la boquilla expulsora, además se utiliza aire comprimido para generar la expulsión del perfil fuera del molde, también se utilizan dos pistones neumáticos para abrir y cerrar la compuerta inferior ubicada en el contenedor de perfiles. En la Fig. 63 puede verse la ubicación de los actuadores neumáticos de los sistemas mencionados.

En todos los pistones neumáticos debe ser instalada una válvula reguladora anti retorno para controlar la velocidad de movimiento del vástago.

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Fig. 63. Ubicación de los actuadores y componentes neumáticos.

12.2.1 Pistón neumático de boquilla expulsora

La boquilla expulsora debe hacer contacto con la cara plana de la planchuela del molde, este contacto debe ser hermético ya que se hará una descarga de aire comprimido hacia el molde con el fin de expulsar el perfil que se encuentra contenido en el molde. Para lograr un buen contacto entre el la planchuela del molde y la boquilla expulsora se debe ejercer una fuerza constante durante el proceso de la descarga del aire y para ello se utiliza un pistón neumático (ver Fig. 64) que cuenta con un sistema de guiado que respalda y mantiene las dos áreas de contacto paralelas.

El pistón a utilizar para este propósito es uno de doble efecto, se optó por este tipo de pistón ya que se debe garantizar no solo el avance para lograr el contacto entre las caras sino también el retroceso del pistón con los Componentes conectados a él como lo son la boquilla de expulsión la cual tiene conectada una manquera de ¾ de pulgada que podría impedir el retroceso requerido para alejar la boquilla de las guías de cabezal lo que podría desencadenar una parada del proceso en el caso de colisión entre un molde y la boquilla, por esa posible situación no se eligió un pistón de simple efecto ya que la fuerza de retroceso es limitada en este tipo de pistones.

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Fig. 64. Sistema neumático. (a) pistón neumático con sistema de guiado y boquilla expulsora, (b) pistón neumático sin sistema de guiado ni boquilla expulsora.

El pistón a utilizar es marca FESTO el cual tiene un embolo de 50mm, un recorrido de 80mm, una fuerza teórica de 1178 N aplicando 6 Bares de presión, con una amortiguación regulable a ambos extremos tipo neumática. (Ver documentación técnica en Anexo A).

De acuerdo a las mediciones realizadas en el área se estableció que la fuerza requerida para desmoldar el perfil más pesado de dimensiones 12cm x 12cm x 2mt con un peso aproximado de 28 Kg fue de 415 N aproximadamente bajo las condiciones de tener dicho molde suspendido en su punto de equilibrio por el puente grúa y las guías del cabezal como su otro punto de apoyo en una posición horizontal. Este valor es aproximado debido a que las condiciones son variables ya que no todos los moldes pesan lo mismo y teniendo en cuenta que la materia prima es plástico reciclado, la densidad del material también varía y por lo tanto su peso. Esta fuerza de arrastre del molde es tenida en cuenta para la selección del pistón ya él debe soportar esta misma fuerza de empuje que va a ejercer la presión de aire inicial en el momento en que la boquilla expulsora descargue el aire, es decir, el pistón debe contrarrestar la presión que va a ejercer el aire comprimido. Otro factor a tener en cuenta para la selección de este pistón es que las pruebas se realizaron con el molde húmedo con el agua lubricada del tanque de enfriamiento en su interior entre las superficies del molde y del perfil. En algunos casos se puede hacer necesario desmoldar un perfil que este seco en su interior y por tanto la fuerza requerida para ello ha de ser mayor.

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Se realizó una prueba para determinar la fuerza requerida para desmoldar un perfil de poste redondo de 8 cm de diámetro X 2mt de longitud, se obtuvo como resultado una fuerza requerida 98 N aproximadamente para desmoldar lo que indica que es poca la fuerza requerida en comparación al perfil de 12cm X 12cm X 2mt, esto es debido a dos factores que son su geometría y su peso, es decir, en mucho más fácil desmoldar un perfil redondo que uno de cuadrado, sin embargo se tiene en cuenta el valor más alto de 415 N como criterio para seleccionar el pistón sobredimensionando este valor con un factor de seguridad de 1,5.

Basado en los datos obtenidos se acudió a la asesoría de un especialista de la marca FESTO, quien recomienda el uso del pistón de doble efecto de 50mm de diámetro de embolo ya que este (ver Anexo A) por su robustez y gran fuerza de empuje y retroceso garantiza durabilidad buena respuesta teniendo en cuenta las condiciones exigentes de trabajo.

Basados en los datos obtenidos en las pruebas y en la asesoría técnica por parte de experto en marca FESTO se procede a calcular la presión de operación para el pistón en esta zona de desmole utilizando la siguiente expresión.

𝐹 = 𝐴 × 𝑃

Dónde:

P= Presión

F= Fuerza,

A= Área del embolo.

𝑃 =𝐹

𝐴

𝐴 = 𝜋𝑟2

𝑃 =𝐹

𝜋𝑟2

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𝐹𝑆 = 𝐹 × 𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑟𝑖𝑑𝑎𝑑

𝐹𝑆 = 415 𝑁 × 1.5

𝐹𝑆 = 622.5 𝑁 = 67.55𝑘𝑔𝑓 Se expresa la fuerza Newton en Kgf

𝐴 = 3,14 × (2,5𝑐𝑚)2

𝐴 = 19,625𝑐𝑚2

𝑃 =67.55𝑘𝑔𝑓

19.625𝑐𝑚2

𝑃 = 3.4 𝑏𝑎𝑟𝑒𝑠.

Partiendo de lo anterior, se considera que la fuente de aire comprimido debe entregar al sistema una presión de 3.4 bares, la cual realizando la equivalencia en psi, sería:

1bar = 14,5 psi

3,4 bar = 49,3 psi

Para operar el pistón de la zona de desmolde se utilizará una presión de 49 psi. Y se dispondrá una unidad de mantenimiento con regulador, filtro y lubricador estándar por neblina aceitosa (ver Fig. 65). (Documentación técnica ver Anexo B).

Fig. 65. Unidad de mantenimiento FESTO. [4].

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Para accionar este pistón de doble efecto se utiliza una válvula de 5/2 vías con accionamiento por bobina magnética de 24 VDC. (Fig. 66). (Ver documentación técnica en Anexo C.).

Fig. 66. Electroválvula y bobina para pistón de boquilla expulsora. (a) Válvula 5/2 vías [5], (b) bobina magnética [6].

Se ha dispuesto la electroválvula sobre un soporte metálico cerca al pistón (Fig. 67), las líneas de aire son de tubería flexible de 7mm de diámetro interno y 3 mm de espesor y capacidad de presión de 10 Bares (Especificaciones en anexo D). Este tipo de tubería flexible tiene una elevada resistencia al desgaste por abrasión en aplicaciones dinámicas y es por eso que se utiliza en esta zona línea ya que puede estar expuesta a roses o impactos. En esta zona existe mucha humedad debido a los vapores expelidos por la extrusora y este tipo de tubería flexible excelente durabilidad en estos entornos de humedad y temperaturas hasta de 60°C. Los acoples con la tubería flexible se realizan con racor rápido de 1/4”- 8 (Ver Anexo E).

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Fig. 67, Ubicación electroválvula pistón boquilla expulsora.

12.2.2 Electroválvula de la boquilla de expulsora

La boquilla de expulsión tiene como única función conducir aire comprimido al interior del molde para expulsar el perfil fuera de él y esto se realiza por efecto de una electroválvula de membrana tipo 2/2 vías (ver especificaciones técnicas en Anexo F) ubicada en la parte inferior de la boquilla (Fig. 68) cuya función el liberar aire comprimido a gran caudal y presión de 49.3 psi como se ha calculado anteriormente para la selección del pistón de la boquilla expulsora. Esta válvula permite un paso de caudal nominal de 8020 l/min y un caudal normal de 7.5𝑚3 ℎ⁄ . El caudal nominal normal qnN es el caudal que se obtiene bajo condiciones normalizadas y con una presión de funcionamiento p1 de = 6 bar y con una presión de salida p2 de = 5 bar, siendo la temperatura ambiente t de = 20 °C. El caudal normal se mide con una presión de funcionamiento p1 de = 6 bar y una presión de salida contra atmósfera p2 de = 0 bar.

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Fig. 68. Electroválvula de la boquilla expulsora.

12.2.3 Pistones neumáticos de la compuerta del contenedor de perfiles

El contenedor de perfiles cuenta con una compuerta de evacuación que es abierta después que el perfil procedente de la zona de desmolde esté en reposo dentro del contenedor y para lograr la apertura y cierre utiliza dos pistones neumáticos de doble efecto.

Para la selección de los pistones que efectuarán la apertura y cierre de la compuerta se han tenido en cuenta los pesos del molde más pesado en la línea de producción y el peso aproximado de la compuerta. El peso de la compuerta se ha determinado utilizando la simulación de propiedades físicas y materiales que ofrece el software Solid Works 2011 el cual arrojo un peso de 28,5 kg aproximadamente, teniendo como propiedad de material acero ASTM A36 (Anexo I) con espesor de pared de 3mm (Fig. 69).

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Fig. 69. Informe de propiedades físicas de compuerta de evacuación del contenedor de perfiles.

Tomando como base el peso de 28 kg un polín de 12 x 12 x 20Mt que es el molde más pesado de la línea y teniendo el peso de la compuerta del contenedor de 28,5 kg, calculamos la fuerza mínima necesaria:

Fuerza mínima necesaria = (28 kg + 28,5 kg) x 9,8𝑚 𝑠2⁄ = 553,7 N

Fuerza final con factor de seguridad = 830,55 N.

Se han dispuesto dos pistones para la apertura y cierre de la compuerta con el fin de distribuir el peso de la misma y el perfil, esto se pensó teniendo en cuenta que la gran longitud de la compuerta puede ser causa de deformación de misma al tener un solo punto de apoyo. Por lo tanto la fuerza total requerida se divide en dos, así:

Fuerza final requerida por pistón: 830.55 𝑁

2= 415,3𝑁

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Con la información obtenida para la fuerza requerida por pistón se opta por utilizar un pistón de doble efecto (ver Fig. 70) con 40mm de diámetro en embolo, y una carrera de 160mm. (Ver documentación técnica en Anexo G). Ese pistón tiene dos horquillas una en la punta del vástago y otra en la culata posterior las cuales permites articular el movimiento del pistón.

Fig. 70. Pistón neumático de compuerta de evacuación del contenedor de perfiles.

En la Fig. 71 se muestra la distribución y posición de los componentes neumáticos que hacen parte de la zona del contenedor de perfiles. Cada uno de los pistones tiene una electroválvula tipo 5/2 vías (documentación técnica en Anexo C) y están conectados a ella por tubería flexible de 7mm (documentación técnica en anexo

D).

Fig. 71. Distribución del sistema neumático del contenedor de perfiles.

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12.2.4 Pistón neumático de la zona de sellado temporal

La zona de sellado temporal cuenta con un cilindro neumático de doble efecto que cumple la función de acoplar o desacoplar el retenedor y la pared selladora (Fig. 72). Este pistón tiene un embolo de 50mm, un recorrido de 250mm, una fuerza de empuje de 1178 N y una fuerza de retroceso de 990 N (documentación técnica Anexo H). Se ha seleccionado este tipo de pistón pese a que en este punto no se requiere de mucha fuerza de empuje, pero hay que prever una eventual filtración de plástico fundido entre las superficies de contacto de la planchuela, el retenedor y la pared selladora. Al existir este tipo de filtraciones entre estas superficies a causa de un posible desgaste de las mismas o por otro accidental motivo, este plástico se solidificará e impedirá desacoplar el retenedor de la pares y la planchuela de manera fácil y por tanto se debe contar con una fuerza sobredimensionada para este tipo situaciones extraordinarias.

Fig. 72. Sistema de sellado temporal con pistón neumático.

El pistón del sistema de sellado temporal es accionado por la función de una electroválvula tipo 5/2 vías (documentación técnica en Anexo C) la cual se ha instalado a una distancia donde no tenga contacto con la elevada temperatura que irradia el cabezal de la extrusora así como también para mantenerla alejada de los vapores de agua. (Ver Fig. 73).

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Fig. 73. Distribución neumática de sistema de sellado temporal.

12.3 SISTEMA HIDRÁULICO

En la actualidad la línea de moldeo por extrusión cuenta con un sistema de cilindro hidráulico el cual cumple la función de desplazar los moldes a través de las guías del cabezal (ver Fig. 74) desde la zona de desmolde, luego la zona de llenado, y por último la zona de sellado temporal. En el desarrollo de este diseño no se plantea ninguna modificación a este sistema hidráulico, únicamente se le hará una adición en la punta del vástago de una pieza metálica rectangular instalada perpendicular al mismo (Fig. 75) con el fin de lograr mayor área de contacto entre la punta del vasta y la planchuela logrando distribuir la fuerza en la misma y evitar el desgaste que está teniendo en la actualidad en el punto de contacto de estos dos elementos. Este pistón de doble efecto tiene un vástago de 40mm una carrera de 950mm y un embolo de 60 mm, es accionado por una electroválvula 4/3 vías (ver Fig. 76).

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Fig. 74. Fotografía tomada en la empresa Madera Plástica S.A.S. del pistón hidráulico actual.

Fig. 75. Accesorio de contacto para vástago del pistón hidráulico.

Fig. 76. Fotografía tomada en la empresa Madera Plástica S.A.S. Electroválvula 4/3 vías actual.

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De las especificaciones técnicas de la central hidráulica no hay registro ya que son equipos han sido excedentes industriales reparados y no tienen placa de identificación y especificaciones, sin embargo el jefe de mantenimiento indica que el tanque es de 60lts, el motor es de 3 HP a 220v, 1500 rpm. Tiene una bomba de engranajes (ver Fig. 77).

Fig. 77. Fotografía tomada en la empresa Madera Plástica S.A.S de la unidad hidráulica actual.

En la Fig. 78, se muestra la distribución general de los componentes que hacen parte del sistema hidráulico. Cabe anotar que la central hidráulica que se ilustra en esta figura es representativa de la unidad central hidráulica actual.

Fig. 78. Distribución del sistema hidráulico.

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12.4 SISTEMA DE SENSADO

Un sensor es un dispositivo que detecta eventos o cambios en las cantidades o posiciones y proporciona una salida correspondiente, generalmente como una señal eléctrica u óptica. En los sistemas o zonas descritos anteriormente como son la zona de desmolde, de llenado, y sellado temporal se han dispuesto actuadores neumáticos e hidráulicos que generan los movimientos y desplazamientos necesarios para llevar a cabo las tareas correspondientes como son posicionar molde, expulsar perfiles, abrir compuerta, acoplar retenedor, etc. Estas tareas no son realizadas al azar y deben ser parte de un proceso y secuencia ordenada de eventos condicionados entre sí para llegar a cumplir una función general que es producir perfiles de madera plástica sin desperdicio de materias primas facilitar las labores al operario garantizando su seguridad. Para que este proceso se lleve a cabo de una manera secuencial y sincronizada es necesario que en cada etapa del mismo existan sensores que determinen los parámetros o variables para que un dispositivo de control (PLC) las procese y genere acciones de control.

12.4.1 Sensor inductivo

Los sensores inductivos de proximidad han sido diseñados para trabajar generando un campo magnético y detectando las pérdidas de corriente de dicho campo generadas al introducirse en él los objetos de detección férricos y no férricos. El sensor consiste en una bobina con núcleo de ferrita, un oscilador, un sensor de nivel de disparo de la señal y un circuito de salida. Al aproximarse un objeto "metálico" o no metálico, se inducen corrientes de histéresis en el objeto. Debido a ello hay una pérdida de energía y una menor amplitud de oscilación. El circuito sensor reconoce entonces un cambio específico de amplitud y genera una señal que conmuta la salida de estado sólido o la posición "ON" y "OFF".

El funcionamiento es similar al capacitivo; la bobina detecta el objeto cuando se produce un cambio en el campo electromagnético y envía la señal al oscilador, luego se activa el disparador y finalmente al circuito de salida hace la transición entre abierto o cerrado. El sensor seleccionado para esta aplicación es de la marca FESTO modelo: SIED-M12B-ZS-K-L-PA. (Ver especificaciones en Anexo J).

Fig. 79. Sensor inductivo FESTO. [7]

124

12.4.2 Sensor magnético resistivo

Este tipo de sensores mide el cambio en el campo magnético natural de la tierra (de su entorno) causado por la inducción de un objeto ferromagnético. Dicho sensor incorpora transductores que detectan varias posiciones magnéticas a lo largo de un eje, de tal manera que un objeto férreo puede alterar dicho campo produciendo cambios en su magnitud.

Este tipo de sensor está diseñado para detectar la posición final o inicial del vástago en el cilindro, brindando un alto nivel de confianza ya que está diseñado para ser insertado en las ranuras de la carcasa del cilindro neumático y su forma de calibrarlo y adaptarlo al proceso es desplazando el sensor por las ranuras del cilindro hasta obtener la detección de posición final e inicial deseada del vástago. Este tipo de instalación minimiza los riesgos de interferencia por la influencia de diversos materiales que pudieran alterar la medición. El sensor seleccionado para esta aplicación en el proyecto es marza FESTO, modelo: SME-8M-DS-24V-K-0,3-M8D, (Ver especificaciones en Anexo K).

Fig. 80. Sensor magnético Reed. [8]

12.4.3 Sensores Retro-Ópticos

Estos tipos de sensores no requieren contacto con el objeto a censar. Su funcionamiento se basa en la emisión y recepción de luz mediante unas pequeñas lestes ópticas que concentran dicho haz de luz, estas lentes emisores y receptores de luz se encuentran encapsulados en el mismo dispositivo. El tipo de sensor que se utilizará en este proyecto es de reflexión directa donde la luz que del emisor es reflejada en el objeto censado la lente receptora capta esa reflexión. Este tipo de sensor se puede ajustar girando un tornillo por el usuario de acuerdo a la necesidad ubicando el objeto en frente del sensor hasta que el LED se encienda, así mismo al

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retirar el objeto el LED se apagará indicando que ya no se detecta ningún objeto. El modelo de sensor seleccionado para la aplicación en el proyecto es Marca FESTO, modelo: SOEG-RT-M12-PS-K-2L. (Ver especificaciones en Anexo L).

Fig. 81. Sensor de reflexión directa. [9]

12.5 USO DE SENSORES

A continuación se va a indicar la ubicación de cada uno de los sensores, por medio de un círculo rojo; es decir la distribución y tipo de sensor por zonas: zona de desmolde, zona de llenado y zona de sellado temporal.

12.5.1 Sensores de la zona de desmolde

En la zona de desmolde se requieren una cantidad de sensores para que cada uno de los actuadores puedan ser controlados por el PLC de manera secuencial y precisa y poder llevar a cabo las acciones programadas. A continuación se presentan cada uno de esos sensores y su importancia en cada paso de la secuencia.

12.5.1.1 Posicionar molde en las guías – sensor inductivo

La aplicación de estos sensores es la más adecuada para la detección de objetos en este proyecto, ya que por ejemplo en esta etapa inicial del proceso se requiere posicionar un molde en las guías del cabezal el cual debe estar bien alineado con las mismas ya que este evento acciona el pistón hidráulico el cual posiciona el molde en frente de la boquilla de expulsión, (Ver Fig. 82).

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Fig. 82. Ubicación de sensores de entrada de guías del cabezal.

El motivo por el cual se instalan dos sensores tipo inductivo para detectar un solo objeto es porque en este punto la planchuela del molde debe estar bien alineada con las guías ya que el pistón se acciona para desplazar el molde en frente de la boquilla de expulsión. Para garantizar esa correcta alineación de la planchuela con las guías, los dos sensores deben detectar la cara de la planchuela en su parte superior e interior para indicarle al sistema de control que continúe con la secuencia del proceso que es accionar el pistón hidráulico para posicionar el molde frete a la boquilla de expulsión. En la Fig. 83 se ha realizado una vista de sección para ilustrar cómo debe alinearse la cara de planchuela del molde con las guías.

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Fig. 83. Posición del molde en la zona de entrada de las guías.

12.5.1.2 Posicionar molde en la boquilla expulsora – Sensor inductivo

Este sensor dará una señal al sistema de control para que detenga al pistón hidráulico cuando el molde este frente a la boquilla de expulsión. Ver Fig. 84. La cara detectora del sensor se encuentra paralela a línea de la superficie de las guías del cabezal por la parte alta de las mismas. Cuando el pistón hidráulico posiciones al molde frente a la boquilla expulsora se dará inicio a la siguiente etapa que es el acoplamiento de la boquilla con la planchuela del molde.

Fig. 84. Ubicación del sensor frontal en boquilla.

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12.5.1.3 Pistón acoplador de boquilla expulsora – sensor de proximidad magnético

En esta etapa se utilizan dos sensores instalados en las ranuras del perfil del cilindro. Estos sensores emiten una señal al sistema de control para indicarle si el pistón está al inicio o final de su carrera (ver Fig. 85). En el caso específico del pistón acoplador de la boquilla, la expansión del pistón se debe detener cuando la boquilla esté totalmente acoplada a la planchuela, por lo que el sensor magnético de final de carrera es calibrado para que se de esta condición. Antes de continuar con el proceso de expulsión se debe cumplir una condición se dé seguridad la cual la define un sensor retro óptico ubicado entre la salida del molde y la entrada del contenedor esto con el fin de evitar posible accidente en el momento de la expulsión del perfil. Una vez dada las condiciones anteriores el control debe ordenar a la válvula de descarga de aire comprimido que se abra para expulsar el perfil del molde. La acción de retracción del pistón acoplador de la boquilla está condicionada a la señal que emitan los sensores del contendor los cuales indican que el perfil está posicionado dentro del mismo.

Fig. 85. Ubicación de sensores de pistón acoplador de boquilla.

12.5.1.4 Sensores de seguridad expulsión de perfil – sensor opto refractivo

Estos sensores se ubican en la zona entre la salida del perfil expulsado y la entrada del contenedor (ver Fig. 86) como medida de seguridad para para evitar que el

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molde salga expulsado si hay presencia de un objeto que podría ser el operario. La distancia que existe entre estos dos componente es aproximadamente de 30 cm por lo tanto el rango de distancia a programar en los sensores es de 25 cm con el fin de evitar imprecisiones por falsos objetos. Si estos sensores no detectan ningún objeto dentro de su rango programado, entonces el sistema de control continuará con la orden de expulsar el perfil.

Fig. 86. Ubicación de sensores de seguridad en la expulsión del perfil.

12.5.1.5 Presencia de perfil en contenedor – sensores inductivos

El perfil que ha sido expulsado ingresa en el contenedor el cual cuenta con dos sensores ubicados inductivos en entrada en la parte superior (ver Fig. 87) los cuales detectan el movimiento de las compuertas tipo vaivén que se abren en el momento que ingresa el perfil. Es posible que al ingresar un perfil delgado se accione una de las compuertas únicamente por esta razón se incorpora un sensor para cada puerta de tal manera que el sistema de control asuma en ingreso del perfil con la activación de cualquiera de los dos sensores por medio de una puerta logia OR. Para garantizar que el perfil esté dentro del contenedor, se tienen en cuenta las señales de los sensores de seguridad dispuestos entre la salida del molde y la entrada del contenedor, las cuales deben indicarle al control que no hay objetos en ese espacio. Dadas las condiciones anteriores el control permite el movimiento del molde hacia la siguiente zona o etapa del proceso.

130

Fig. 87. Ubicación sensores en puertas de entrada del contenedor.

12.5.1.6 Sensores de posición de pistones de compuerta de evacuación de contenedor – sensores de proximidad magnéticos

Una vez el perfil está dentro del contenedor y las condiciones se han cumplido, este debe ser evacuado del contenedor por medio una compuerta en la parte inferior del mismo la cual se abre por efecto de la retracción de dos pistones neumáticos ubicados en la parte externa inferior (ver Fig. 88). Los sensores están insertados en las ranuras de los pistones dispuestas para ese fin por el fabricante. Estos sensores indican la posición del embolo en su inicio y final de carrera, cuando los pistones se retraen se abre la compuerta y al expandiese se cierra. Al darse este evento de evacuación se da por terminada la etapa de desmolde.

Fig. 88. Ubicación de sensores de la compuerta de evacuación del contenedor de perfiles.

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12.5.2 Sensores de zona de llenado

En esta zona se han dispuesto cuatro sensores para completar la etapa de llenado y lograr la secuencia de desplazamiento de los moldes a sus diferentes etapas del proceso, estos sensores son los siguientes:

Sensor de posicionamiento de molde en la boquilla de extrusora.

Sensores de proximidad de pistón del retenedor.

Sensor de proximidad de presencia del molde en zona de llenado.

Sensor para retracción del pistón hidráulico.

12.5.2.1 Sensor de posicionamiento de molde en la boquilla de extrusora – sensor inductivo

En la zona de llenado hay dos etapas, las cuales son el posicionamiento del molde en la boquilla de la extrusora y la otra etapa es el llenado del molde. Para lograr la ubicación correcta del molde en frente de la boquilla de la extrusora, se ha dispuesto un sensor en un costado de la pared selladora (ver Fig. 89) el cual emitirá una señal cuando perciba la presencia del molde que acaba de ser retirado de la boquilla de la extrusora por efecto de la expansión del pistón hidráulico. En el momento en que el sensor perciba la presencia del molde, el sistema de control detiene en avance del pistón hidráulico, cambiando entonces el estado de los dos moldes quedando el molde recién llenado en la zona de sellado temporal y al mismo tiempo un molde vacío en la zona de llenado frente a la boquilla de la extrusora (ver Fig. 90).

Fig. 89. Sensor de posicionamiento de molde en boquilla

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Fig. 90. Moldes en posición de sellado temporal y otro en zona de llenado.

Cuando el molde lleno llega a la zona de sellado temporal, la señal emitida por el sensor no solo detiene el avance del pistón hidráulico sino que el control la utiliza de igual forma para iniciar el bombeo de agua fría con el fin de llevar a cabo el pre enfriado de la zona de la planchuela y así lograr que el plástico de esa zona de la planchuela del molde se solidifique y provoque un taponamiento que evite el derramamiento de plástico fundido, esto por acción de una motobomba eléctrica durante cuatro minutos que fue el tiempo estimado bajo pruebas de campo para lograr solidificar el extremo del perfil plástico.

12.5.2.2 Sensores de proximidad de pistón del retenedor – sensores de proximidad magnéticos

Los sensores están insertados en las ranuras de los pistones dispuestas para ese fin por el fabricante. La señal proveniente de estos pistones en los extremos de carrera le indica al controlador cuando el vástago está en su inicio o final de carrera lo que indica si el retenedor está acoplado o desacoplado de la pared de sellado (Ver Fig. 91). Luego de pasar cuatro minutos el retenedor acoplado a la pared serradora y la motobomba irrigando agua, el controlador desactiva la bomba y extiende el pistón para desacoplar el retenedor y la pared. Al estar desacoplado el retenedor (pistón extendido), el operario con ayuda de un puente grúa retira el molde pre enfriado generando que el sensor ubicado en la pared selladora envíe la señal al controlador para que se vuela a acoplar el retenedor con la pared selladora y así el sistema de sellado temporal quedar nuevamente a espera de otro molde lleno.

133

Fig. 91. Ubicación de los sensores del pistón en la zona de sellado temporal.

12.5.2.3 Sensor de proximidad de presencia del molde en zona de llenado

Ubicar un sensor en la zona de llenado es indispensable para iniciar la secuencia automática puesto que debe existir un molde en este punto ya que tal secuencia está diseñada para trabajar con dos moldes al tiempo, un molde que este en la zona de llenado y otro justo detrás de el a espera de ser llenado. Con esta estrategia de ubicar dos moldes en las guías del cabezal se está aprovechando el movimiento del pistón hidráulico de tal manera que cuando un molde este totalmente lleno de material fundido este es desplazado por otro molde que está en fila detrás de él por acción del avance del pistón hidráulico, se logran cambiar de estado dos moldes con un solo actuador y al mismo tiempo. (Ver Fig. 92). Se utiliza un sensor inductivo empotrado en la guía inferior y enrazado con la cara interna de la misma.

Fig. 92. Sensor de posición de molde en zona de llenado.

134

12.5.2.4 Sensor para retracción del pistón hidráulico

Este sensor indica la posición de total retracción del pistón hidráulico, la cual es requerida por el sistema de control para dar inicio al proceso y a cada ciclo (Ver Fig. 93). Este detecta la presencia del accesorio metálico que está instalado en la punta del vástago.

Fig. 93. Sensor de retracción de pistón hidráulico

. 12.6 DISEÑO DE LA ETAPA DE CONTROL

La secuencia de todo el proceso desde que se desmolda el perfil hasta que se lleva el molde al tanque de enfriamiento será intervenida por un controlador lógico programable cuya estrategia de control se define utilizando el lenguaje Grafcet (ver Fig. 94). Esta secuencia define el comportamiento de los actuadores que intervienen en la realización de las etapas condicionado por sensores, temporizadores y por decisiones del operario, ya que en esta línea no es viable automatizar el 100% de las etapas debido a que se trabaja con material plástico reciclado el cual es muy variable en su composición química lo que lleva también a muchas variaciones en su comportamiento durante el proceso de extrusión. Hay un punto muy importante en el sistema de censado que es cuando se debe detectar que el molde ha sido llenado completamente, se pensó en hacer este censado automáticamente con un sistema de medición de temperatura sin contacto por infrarrojo, se experimentó también con interruptores de temperatura pero estas pruebas no arrojaron buenos resultados ya que era muy variable e imprecisa la activación de estos sensores cuando se cambiaba de un molde a otro. Se llega a la conclusión de hacer este proceso visualmente hasta que el operario esté seguro que el material haya llegado al extremo del molde. Cuando el molde es llenado y el material ha llegado al extremo se debe dejar circular hacia el exterior una cierta cantidad de material a través del agujero de la tapa para garantizar que el material fundido adopte totalmente la forma del molde en ese extremo. El operario le indicara al control por medio de un pulsador que el molde ha sido llenado completamente.

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Fig. 94. Diagrama funcional del control del proceso en Grafcet.

1

1 S0 AND SEA AND SEB AND SLL

2 PHA IF (T/ X2 /3 S/ )

2 SBOQ

3 PBA IF (T/ X3 /3 S/ )

3 PABOQ AND ( NOT SSA AND NOT SSB )

4 VD IF (T/ X4 /3 S/ )

4 SDCON OR SICON

5

5 PRBOQ

6 PCA1 IF (T/ X6 /2 S/ ) PCA2 IF (T/ X6 / 2 S/ )

6 SAC1 AND SAC2

7 PCC1 IF (T/ X7 /2 S/ ) PCC2 IF (T/ X7 /2 S/ )

7 PML

8 PHA

8 SZS

PCC1 PCC2

PHR

9 MTB

9 T/ X9/5 S/

10

PBR

PBR

PRA

1 8 T/ X10 /5 s/ AND NOT SZS

PRC

PHR

PRC

136

TABLA XI.

Descripción de las etapas del diagrama Grafcet

ETAPA DESCRIPCIÓN 1 Etapa inicial donde se ponen todas las condiciones de arranque seguro

y parada de emergencia. Todos los actuadores se ponen en estado inicial de trabajo. Retenedor acoplado, pistón hidráulico retradido, pistón de boquilla retraido, compuerta de contenedor cerrada, precencia de molde en zona de llenado, pulsador de inicio accionado.

2 El pistón hidráulico avanza si y solo si el molde está bien posisionado en las guías. El pistón avanza hasta pocisionar el molde en frente de la boquilla de expulsion, una vez el molde está en posicion hay un retardo de 3 segundos para iniciar el avance.

3 La boquilla de expulsion se acopla a la planchuela del molde cuando el molde se pocisioina frete a ella. Una ves el molde esta en posicion de acople hay un retardo para iniciar el acople de 3s

4 Se abre la valvula de descargarga de aire comprimido si y solo si el molde esta en pocicion, la boquilla está acoplada y los sensores de seguridad opticos no detectan ningun entre la salida del molde y la entrada del contenedor. Una vez las condiciones se tarda 3 segundos en abrir la valvula de descarga.

5 El piston de la boquilla se retrae cuando los sensores ubicados dentro del contenedor detectan la presencia del perfil.

6 Se abre la compuerta del contenedor para evacuar el perfil que acaba de entrar. Esta estapa es activada cuando el final de carrera del pistón de la boquilla detecta que este esta retraido y han pasado 3 segundos de este evento.

7 Se cierra la compuerta del contenedor 3 segundos despues de cumplida la etapa anterior.

8 El pistón hidráulico se expande para posicionar el molde ya vacio en la zona de llenado, al mismo tiempo que desplaza el molde que ha completado su llenado hacia la zona de pre enfriado. Este evendo se inicia cuando el operario presiona el pulsador de molde lleno. El avance del pistón se detiene por accion de un sensor ubicado en la zona de pre enfriado que detecta la presencia del molde lleno.

9 Activa la motobomba para irrigar agua hacia la zona de pre enfriado durante 4 minutos. Esta accion se realiza cuando el sensor ubicado en la zona de pre enfriado detecta la presencia de el molde que acaba de llegar de la zona de llenado.

137

Tabla XI. (Continuación)

ETAPA DESCRIPCIÓN 10 Se desacopla el retenedor de la pared selladora para que el operario

retire el molde, luego el retenedor se cierra 5 segundos despues que el molde ha sido retirado. Se inicia el retroceso del pistón hidráulico a su posicion de inicio quedado a espera de otro molde frio para iniciar un nuevo ciclo de 10 etapas.

Nota: Descripción de las acciones, tiempos y condiciones del Grafcet

12.6.1 Definición del lenguaje LADDER

La secuencia del funcionamiento está descrita en lenguaje LADDER y desarrollada en el software STEP7 MicroWin con fines de programar el PLC cargándole esta secuencia la cual se puede ver en detalle en el Anexo N. a continuación se muestra la simbología utilizada en el programa secuencial desarrollado (ver TABLA XII).

TABLA XII.

Simbología utilizada en programación LADDER.

Símbolo Dirección Comentario PARADA I2.3 Parada PI I0.0 Pulsador de inicio SEA I0.1 Sensor de entrada guías alto SEB I0.2 Sensor de entrada guías bajo SBOQ I0.3 Sensor molde en boquilla PABOQ I1.0 Final de carrera avance pistón boquilla PRBOQ I1.1 Final carrera retrac pistón boquilla SDCON I0.4 Sensor derecho puerta contenedor SICON I0.5 Sensor izquierdo puerta contenedor SSA I0.6 Sensor de seguridad óptico alto SSB I0.7 Sensor de seguridad óptico bajo PML I2.0 Sensor molde lleno SAC1 I1.2 Final carrera compuerta abierta contenedor

pistón 1

138

Tabla XII. (Continuación)

Símbolo Dirección Comentario SCC1 I1.3 Final carrera compuerta cerrada contenedor

pistón 1 SAC2 I1.4 Final carrera compuerta abierta contenedor

pistón 2 SCC2 I1.5 Final de carrera compuerta cerrada contenedor

piston2 SZS I2.1 Sensor molde en zona de sellado SRA I1.6 Final de carrera retenedor acoplado SPHR I2.2 Sensor pistón hidráulico retraído SLL I2.4 Sensor molde en zona de llenado SRDE I1.7 Final de carrera retenedor desacoplado PHA Q0.0 Avance pistón hidráulico PHR Q0.1 Retroceso pistón hidráulico VD Q1.0 Válvula de descarga aire comprimido PBA Q0.2 Avance pistón boquilla PBR Q0.3 Retroceso pistón boquilla PCA1 Q0.4 Pistón compuerta abierta1 PCC1 Q0.5 Pistón compuerta cerrada 1 PCA2 Q0.6 Pistón compuerta abierta 2 PCC2 Q0.7 Pistón compuerta cerrada 2 PRA Q1.1 Pistón retenedor abre PRC Q1.2 Pistón retenedor cierra MTB Q1.3 Motobomba ETAPA_0 M0.0 Etapa inicial ETAPA_1 M0.1 Etapa 1 ETAPA_2 M0.2 Etapa 2 ETAPA_3 M0.3 Etapa 3 ETAPA_4 M0.4 Etapa 4 ETAPA_5 M0.5 Etapa 5 ETAPA_6 M0.6 Etapa 6 ETAPA_7 M0.7 Etapa 7 ETAPA_8 M1.0 Etapa 8 ETAPA_9 M1.2 Etapa 9 MPHA M1.5 Marca accionamiento pistón hidráulico LUZ_ENCENDIDO Q1.4 Luz encendido LUZ_PARADA Q1.5 Luz parada

Nota: En esta tabla se describe la nomenclatura de entradas y salidas así como también su direccionamiento interno utilizado en la programación LADDER.

139

12.7 DIAGRAMA ELECTRO-NEUMATICO

El sistema está basado principalmente en elementos neumáticos y eléctricos que llevan a cabo las funciones de desplazamiento y accionamiento, en la Fig. 95 de muestra la distribución general de estos. Este diagrama se realizó con el software Automation Studio 3.05 el cual fue útil para realizar la simulación de movimientos, accionamientos y tiempos. La nomenclatura utilizada para este diagrama concuerda con la utilizada para el desarrollo del programa en LADDER así como también para el diagrama Grafcet. En la Fig. 95 se ha señalado con números los actuadores neumáticos como pistones y electroválvulas, también se indican con letras los sensores e interruptores (ver TABLA XIII).

Fig. 95. Diagrama electro-neumático.

140

TABLA XIII.

Componentes del sistema electro - neumático.

Componente Descripción. 1 Electroválvula hidráulica 4/3, controla pistón hidráulico 2 Pistón hidráulico. 3 Pistón neumático doble efecto para acoplar boquilla

expulsora 4 Electroválvula neumática 5/2 vías, acciona pistón de

boquilla. 5 Electroválvula 2/2 vías para descarga de aire comprimido

hacia boquilla expulsora 6 Motobomba para irrigación de agua en zona de sellado

temporal 7 Pistón doble efecto para acoplar o desacoplar retenedor en

zona de sellado temporal. 8 Electroválvula 5/2 vías para accionar pistón del retenedor. 9 Pistón neumático doble efecto para abrir o cerrar compuerta

del contenedor. 10 Electroválvula neumática 5/2 vías para accionar pistón de

apertura o cierre de compuerta del contenedor. 11 Pistón neumático doble efecto para abrir o cerrar compuerta

del contenedor. 12 Electroválvula neumática 5/2 vías para accionar pistón de

apertura o cierre de compuerta del contenedor. 13 Contenedor de perfiles. A Sensores de posición correcta de molde en guías B Sensor de molde en zona de desmolde. C Sensor de molde en zona de sellado temporal. D Sensores de seguridad para expulsión de molde, ubicado

entre salida del molde y entrada al contenedor. E Sensores de presencia de perfil en contenedor. F Pulsadores de encendido, parada y molde lleno. G Sensor final de carrera pistón hidráulico, indica la retracción

total del mismo. Todos los pistones neumáticos poseen sus sensores de inicio y final carrera, estos son integrados en las ranuras de su cuerpo de aluminio.

Nota: Descripción de los componentes del sistema electro – neumático

141

12.8 INTERFAZ DE USUARIO

Esta interfaz es el elemento con que el operario puede interactuar con el sistema de control, está conformado por pulsador de inicio, un pulsador de parada, un pulsador para que el usuario indique que hay un molde lleno, también existe un mando para este propósito a distancia del tablero de control. La interfaz de usuario también tiene indicador luminoso para el sistema en funcionamiento y para el sistema en parada.

Fig. 96. Interfaz de usuario.

142

13. MANTENIMIENTO

Los pistones neumáticos seleccionados son de libre mantenimiento siempre y cuando se utilice una unidad de mantenimiento neumática (ver Anexo B) la cual mantiene el aire limpio y a su vez mantiene lubricados los pistones debido al pulverizador de aceite, sin embargo se debe inspeccionar periódicamente que no tenga elementos que bloquen el movimiento del vástago.

El sistema cuenta con sensores inductivos los cuales se deben estar inspeccionando cada cambio de turno para comprobar que no existan elementos físicos como residuos que puedan afectar su medición.

En el espacio que hay entre la salida del molde y la entrada del contenedor hay dispuestos dos sensores ópticos para detectar la presencia de objetos, estos sensores se deben inspeccionar periódicamente y limpiar para mantener una lectura precisa.

La motobomba de irrigación en la zona de sellado temporal, cuenta con un filtro el cual debe ser limpiado una vez por semana.

El sistema de sellado temporal contiene unos ductos por donde circula el agua, estos ductos deben ser inspeccionados cada cambio de turno antes de iniciar para verificar que no existan residuos de plástico u otro elemento.

El pistón neumático que desplaza a la boquilla expulsora tiene unas guías externas las cuales deben ser limpiadas y lubricadas cada 8 días.

143

14. BENEFICIOS

Con el mejoramiento en el proceso de producción de la madera plástica, la disminución de desperdicio de materias primas, el mejoramiento en seguridad industrial y ergonomía y el mejoramiento en la calidad del producto final se obtendrán notables beneficios cuantitativos y cualitativos los cuales se detallan a continuación.

14.1 AHORRO DE RECURSOS

Al hacer un análisis de la inversión del proyecto y de los ahorros generados a partir de este, se evidencia una relación costo- beneficio muy conveniente para la empresa ya que se evita la utilización del molino para remoler el material sobrante lo que disminuye a su vez los costos de energía eléctrica, mantenimiento del molino y acumulación de sobrantes en demasía que ocupan bodegaje.

TABLA XIV

Perdida de materias primas en tres máquinas extrusoras.

Tiempo Hora Turno 8 horas Día, 3 turnos Mes, 24 días

Peso de material fundido (torta) en Kg

22 176 528 12672

Consumo neto de material por maquina en Kg

156.25 1250 3750 90000

Costo de material sobrante (torta) sin procesar

$17600 $140800 $422400 $10137600

Costo de material en proceso de extrusión

$22000 $176000 $528000 12672000

Nota: datos tomados en campo de las pérdidas de materia prima en tres extrusoras

Las cifras mostradas en la TABLA XVI corresponden al material desperdiciado en las tres máquinas de la fábrica, entonces en promedio por cada máquina se desperdiciaría 4224kg al mes eso equivale a $4224000 COP mes. Se estima que al aplicar las mejoras planteadas con este proyecto , las perdidas sean del 90%

144

menos lo que en números serian 5.8 kg x turno en una máquina que equivale a 17,6 kg x 3 turnos (1 día) que al mes de 24 días laborados serían 422,4 kg de material sobrante. Lo cual comparado con los 4224 kg de material sobrante actualmente se evidencia un gran beneficio para la empresa.

El costo de reprocesado de la torta sobrante es de $300 x kilo adicional al costo del material el cual es de $700 x kilo puesto en la fábrica

En términos económicos si tomamos el valor de 4224 kg que es el valor actual de desperdicio y lo multiplicamos x $300 se obtiene el costo adicional de reprocesado $ 1.267.200., ahora se hace los mimo con el valor de desperdicio aplicando el mejoramiento obtendríamos 422.4kg x 300 = $ 126720

𝑎ℎ𝑜𝑟𝑟𝑜 = 1267200 − 126720

𝑎ℎ𝑜𝑟𝑟𝑜 = 1140480

El costo total del material al ser reprocesado es de $1000 x Kilo, Se tendría un ahorro total mensual de:

𝑎ℎ𝑜𝑟𝑟𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = $4224000 − 424400 = 3799600

El costo de inversión del proyecto es de $ 24.397.777 COP (ver Anexo R), lo cual teniendo un ahorro mensual de $ 3799600 se estima que la inversión retornaría en seis meses y medio aproximadamente. Sin embargo los beneficios se reflejarían desde el primer día de operación para el operario así como también se los ciclos de mantenimiento del molino disminuirán.

Los datos del material sobrante fueron obtenidos en el transcurso de la pasantía y son datos promedio recolectados tomando muestras de 5 días. Estos datos varían de acuerdo a la densidad de los materiales que se utilicen ya que con se puede contar con una constante de densidad debido a que son materiales reciclados.

El diseño de este mejoramiento que se le realiza a la línea de moldeo por extrusión sugiere que no se requieren de grandes modificaciones a la estructura general dispuesta actualmente, lo cual indica que se ha respetado una de las restricciones planteadas por la empresa, aprovechando al máximo los componentes y los recursos existentes, tales como el pistón hidráulico para realizar dos cambios de

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estado al tiempo, las guías del cabezal, la red de aire comprimido, el puente grúa, el tanque de enfriamiento. Lo que se plantea es adicionar componentes sobre la infraestructura existente.

Todos los elementos mecánicos, hidráulicos, neumáticos, eléctricos y electrónicos planteados para una futura implementación de este diseño son de consecución local y de costos bajos con relación a los beneficios que traerían al ser implementado.

14.2 DISMINUCION DE RIESGOS ERGONOMICOS

Al implementar este diseño se obtendrá un beneficio para el operario en cuanto a carga laboral, seguridad industrial, y ergonomía. Ya que se le evita al usuario el proceso de desmolde, se evita retirar plástico fundido con machete en el molde, se disminuye en más de in 90% la recolección de material sobrante y su posterior pesaje y empaque.

14.3 MEJORA DE LA CALIDAD DEL PRODUCTO FINAL

La implementación de este diseño mejoraría la calidad del producto final ya que no se pierde material en el moldeado y los perfiles adoptan la forma del molde que es la deseada.

14.4 ADAPTACION DEL PROYECTO A OTRAS MAQUINAS

En la fábrica hay dos máquinas adicionales para un total de tres con el mismo principio de funcionamiento mas no las mismas prestaciones de capacidad de procesamiento, a las cuales se les puede adaptar este concepto de diseño haciendo los ajustes necesarios de acuerdo a sus proporciones.

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15. CONCLUSIONES

En el desarrollo de este proyecto se afianzaron los conocimientos adquiridos durante la formación académica, así como también se tuvo un contacto real y palpable con elementos industriales con los que se pudieron fortalecer las concepciones de dichos conocimientos. En lo personal comprobé lo importante que es llevar a cabo un proyecto como este siguiendo unos parámetros de diseño y una metodología la cual lleva a generar ideas y a determinar soluciones cada vez más precisas a medida que se iba avanzando con el desarrollo del proyecto.

Analizando todo el proceso de fabricación de madera plástica en la empresa MADERA PALSTICA SAS. En su línea de moldeo por extrusión se pudo observar que el problema de fugas de material plástico fundido tiene un alto impacto en varios aspectos que son muy importantes para la empresa como lo son:

Seguridad industrial, debido a que el operario realiza tareas que implican un alto riesgo a corto y largo plazo debido a su constante y muy cercana intervención en la maquina extrusora y sus componentes, se enfrenta a situaciones donde puede resultar con quemaduras a causa de las súbitas explosiones que se dan en el momento de retirar el molde de la extrusora. Otra situación que se ha presentado frecuentemente es lesiones en la mano a causa del uso del machete para cortar el material sobrante. El operario tiene que realizar muchas funciones a causa de las fugas de material.

Nivel de producción, ya que se utiliza un operario casi exclusivamente para reprocesar el material sobrante y este operario podría ser utilizado en otras funciones. Muchas veces dependiendo del tipo de mezcla esta se agota muy pronto ya que si requiere mucha temperatura para ser procesada así mismo es mucho más liquida lo que implica mayor fluidez y por su puesto mayor fuga, afectando la producción ya que en ocasiones se ha parado el turno por falta de materiales.

Nivel económico, ya que se está dejando de obtener utilidades por la causa del desperdicio de material, gasto de energía en reprocesado, contratación de un operario adicional, mantenimiento del molino y eventuales paradas de la línea de extrusión

Al observar los procesos de cerca realizados en la fábrica es evidente la carencia de un nivel de ingeniería y estandarización ya que este tipo de empresas se han ido desarrollando de manera artesanal en cuanto a su maquinaria y procedimientos y debido a la creciente demanda de los productos fabricados con plástico reciclado en los últimos años se está viendo la necesidad de optimizar estos procesos para ser más competitivos en el mercado.

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Gracias a este proyecto y a la toma de datos que se realizaron desde el inicio, la empresa logró dimensionar la problemática real a la que se enfrentan, y a la que nunca habían prestado la suficiente atención e importancia, gracias a los estudios comparativos que se les mostró y a los experimentos que se realizaron en planta, están muy interesados en iniciar el mejoramiento basado en este proyecto. Inicialmente han solicitado realizar un retenedor que se pueda operar manualmente ya que con ese sistema se lograría un ahorro muy grande y beneficioso para la empresa. Esto se daría en un mediano plazo según conversaciones que se han sostenido con el gerente.

Antes de iniciar el proceso metodológico se tenían un par conceptos generados basados simplemente en la necesidad principal que era la de disminuir la perdida de materia en la línea de moldeo por extrusión. Estos conceptos a primer juicio parecían muy buenas ideas y de hecho creía que una de esas dos iba a ser el concepto a ser desarrollado y detallado. A medida que se avanzó con el proceso metodológico aplicando la ingeniería concurrente como base, fueron surgiendo cambios de perspectiva con respecto a cuales eras las verdaderas necesidades que suplir en el proceso así como también fue cambiando la perspectiva de cuáles eran los aspectos prioritarios a cambiar en el proceso actual para ser mejorados, estos aspectos fueron la seguridad para el operario, la ergonomía, y la disminución de intervención por parte del operario en el proceso, sin quitar importancia a el aspecto principal que es la optimización de la materia prima. Este cambio de perspectiva llevó a generar un concepto diferente el cual fue el elegido para ser detallado.

Mediante la aplicación de la metodología basada en la ingeniería concurrente se detalló una concepción más real de la problemática y por lo tanto el diseño presentado finalmente atiende a esta problemática cubriendo en gran porcentaje los requerimientos definidos inicialmente y además mejorando otros aspectos del proceso que no se habían tenido en cuenta para el mejoramiento de las condiciones ergonómicas laborales y para la optimización de recursos materiales tiempos de proceso.

El diseño presentado finalmente atiende a falencias del proceso que fueron descubiertas con el desarrollo de la ingeniería concurrente, aspectos como el desmolde de los perfiles lo cual incrementa las tareas al operario y afectan su ergonomía, el replanteamiento del LAYOUT ya que la distribución actual de la línea de extrusión hace que el operario deba recorrer más distancia que con el LAYOUT planteado en el diseño final.

En el planteamiento del concepto seleccionado se pretendía automatizar en mayor porcentaje el proceso, pero durante el desarrollo del diseño, las pruebas y experimentos realizados en planta se llega a la conclusión que es indispensable la

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intervención del operario en la etapa de llenado del molde ya que es un evento en cual se ven involucrados factores muy variables en el tema de la materia prima ya que esta es plástico reciclado de post consumo y post industrial y no tienen una normalización de calidad y de compuestos lo que hace que el proceso de extrusión y llenado del molde varíe entre una mezcla y otra. Estas variaciones se ven reflejadas principalmente en la temperatura de operación de la extrusora la cual debe ser calibrada de acuerdo a la mezcla que se haya preparado para el turno. Los perfiles de temperatura no siempre son los mismos para cada turno lo que hace que el comportamiento dinámico del plástico varíe, por lo tanto en la zona de llenado es más seguro para el proceso que el operario de forma visual le indique al control que el molde ha sido llenado. En la zona de llenado se planteaba utilizar un sensor que detectara que el molde ha sido llenado y basado en pruebas explicadas anteriormente se tomó la decisión que esta acción fuera detectada por el operario.

Utilizando herramientas de simulación mecánica, electro neumática y de control se pudo detectar falencias y fortalezas de los conceptos generados lo que fue de gran utilidad para seleccionar el concepto que más cumplía con los requerimientos y necesidades detectadas. Estas herramientas computacionales fueron muy importantes para lograr una verificación del posible comportamiento del sistema en una futura implementación en cuanto la funcionalidad de sus componentes y la distribución del espacio.

Se encontró una solución a la problemática que no tiene un nivel de complejidad muy alto en su concepto, pero que requirió de una metodología que llevó a desarrollar, afinar y evolucionar dicho concepto, por lo tanto esto evidencia que no siempre se llegan a suplir necesidades con sistemas altamente complejos y aparatosos sino que aplicando la metodología se pueden ir descartando ideas que aunque son válidas pueden resultar costosas y sobredimensionadas, sobre todo teniendo en cuenta las restricciones que puedas existir.

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16. RECOMENDACIONES

Se deben realizar algunos ajustes de calibración en los sistemas neumáticos para el correcto funcionamiento y precisión en los movimientos de los pistones. Cada uno de los pistones neumáticos cuenta con sus finales de carrera integrados en unas ranuras dispuestas para ese fin por el fabricante, estos sensores magnéticos deben ser desplazados a través de estas ranuras a lo largo del pistón hasta encontrar en inicio y final de carreras adecuados para cada propósito.

La velocidad de avance y retroceso de estos pistones debe ser calibrado por medio de la manipulación de las válvulas reguladoras de caudal dispuestas para cada pistón dependiendo de la aplicación que se le valla a dar a cada uno.

El diseño en la etapa de desmolde se recomienda para uso exclusivo de los moldes de 2 metros los cuales son lo que se usan actualmente para la maquina 1 que fue la seleccionada para realizar este mejoramiento. En la fábrica existen dos máquinas diferentes adicionales que son destinadas para moldes de diferentes longitudes desde 1.50mt hasta 3mt.

16.1 FUTURAS MEJORAS

Realizar un sistema para la detección del llenado del molde de tal manera queno afecte la calidad del producto y permita menos intervención del operario.

Crear una interfaz gráfica que permita al operario monitorear el estado delproceso.

Realizar la renovación de todas las planchuelas de los moldes y las guías delcabezal para lograr una mayor hermeticidad entre los componentes para evitarpérdidas de materias.

Instalar alarmas sonoras que permitan das a conocer el accionar del pistónhidráulico y la expulsión del perfil.

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REFERENCIAS

[1] M. Beltrán y A. Marcilla, Tecnología de polímeros. España: Editorial Universidad de Alicante, 2011, p.80, Consultado en: Junio. 01, 2014 [En línea]. Disponible en http://hdl.handle.net/10045/16897

[2] M. Beltrán y A. Marcilla, Tecnología de polímeros. España: Editorial Universidad de Alicante, 2011, p.81, Consultado en: Junio. 01, 2014 [En línea]. Disponible en http://hdl.handle.net/10045/16897

[3] A. Méndez, “Otros aspectos del diseño”, 2002

[4] FESTO,” Lubricador LOE-1/2-D-MIDI “, 2014. [En línea]. Disponible en: https://www.festo.com/net/es-co_co/SupportPortal/default.aspx?cat=4166&documentId=347193&tab=2&type=10

[5] FESTO, “Electroválvula MFH-5-1/4 “, 2014. [En línea]. Disponible en: https://www.festo.com/net/es-co_co/SupportPortal/default.aspx?tab=2&q=6211.

[6] FESTO, “Bobina magnética MSFG-24/42-50/60“, 2014. [En línea]. Disponible en:https://www.festo.com/net/es-co_co/SupportPortal/default.aspx?q=msfg-24%2f42-50%2f60&tab=2

[7] FESTO, “Sensor de proximidad SIED-M12B-ZS-K-L-PA”, 2014. [En línea]. Disponible en: https://www.festo.com/net/es-co_co/SupportPortal/default.aspx?q=SIED-M12B-ZS-K-L-PA&tab=2

[8] FESTO, “Sensor de proximidad SME-8M-DS-24V-K-0,3-M8D”, 2014. [En línea]. Disponible en: https://www.festo.com/net/es-co_co/SupportPortal/default.aspx?q=SME-8M-DS-24V-K-0%2c3-M8D&tab=2.

[9] FESTO, “Sensor de reflexión directa SOEG-RT-M12-PS-K-2L”, 2014.

[En línea]. Disponible en: https://www.festo.com/net/es-co_co/SupportPortal/default.aspx?q=SOEG-RT-M12-PS-K-2L.&tab=2

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ANEXOS

Anexo A. Pistón neumático de boquilla expulsora.

152

Anexo B. Unidad de mantenimiento.

153

Anexo C. Electroválvulas 5/2 Vías.

154

155

Anexo D. Tubería flexible

156

Anexo E. Racor rápido.

157

Anexo F. Electroválvulas de diafragma 2/2 vías.

158

Anexo G. Pistón compuerta de contenedor.

159

Anexo H. Pistón de retenedor sellado temporal.

160

Anexo I. Material ASTM A36.

161

Anexo J. Sensor de proximidad.

162

Anexo K. Sensores de proximidad magnética para pistones neumáticos.

163

Anexo L. Sensor se seguridad retro-óptico de reflexión directa.

164

Anexo M. Diagrama de flujo del proceso.

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166

CONDICIONES INICIALES.

167

Anexo N. Programa en LADDER.

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173

174

175

Anexo O. Distribución actual de la planta.

Pistón hidráulico guía

Extru

sora

Guías Llenado

Dirección de guiado

Tabl

ero

de c

ontro

l de–

pa

nel d

e vi

sual

izac

ión.

Puente grúa

Tanq

ue d

e en

friam

ient

o

Torre de enfriamiento de agua

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Anexo P. Vista general de la planta.

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Anexo Q. Dimensiones vista frontal.

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Anexo R. Presupuesto.

Elementos neumáticos. DESCRIPCION CANTIDAD VALOR UNI TOTAL

Regulador de caudal GRLA-1/4-QS-10-D 8 $ 62.167,00 $ 497.336,00

Electroválvula 5/2 vías MFH-5-1/4 4 $ 494.026,00 $ 1.976.104,00

Racor rápido QS -1/4-10 24 $ 12.783,00 $ 306.792,00

Tubo flexible PUN-H-10X1,5 BL x metro 15 $ 11.670,00 $ 175.050,00

Unidad de mantenimiento FRC-1/4-D-MINI 1 $ 425.565,00 $ 425.565,00

Bobina MSFW-24AC 4 $ 63.304,00 $ 253.216,00

Pistón neumático doble efecto DNC- 50- 80PPV-A

1 $ 596.666,00 $ 596.666,00

Pistón neumático doble efecto DNC-50-250-PPV-A

1 $ 1.103.485,00 $ 1.103.485,00

Pistón neumático doble efecto DNC-40-160-PPV-A

2 $ 913.067,00 $ 1.826.134,00

Instalación red neumática con tubería de 1/2" plástica

1 $ 250.000,00 $ 250.000,00

Electroválvula de descarga VZWF-B-L-M22C-G34-275-1P4-6-R1

1 $ 293.053,00 $ 293.053,00

TOTAL $ 7.703.401,00

ELEMENTOS MECANICOS.

Fabricación de retenedor y pared de sellado acero 1018 endurecimiento superficial revenido en zonas de fricción.

1 $ 2.800.000,00 $ 2.800.000,00

Fabricación contenedor lamina 1/8 y estructura en ángulo 2" x 1/4"

1 $ 950.000,00 $ 950.000,00

Fabricación soporte contenedor tubo cuadrado de 8cm x 8cm

1 $ 500.000,00 $ 500.000,00

Adaptador punta de vástago pistón hidráulico

1 $ 80.000,00 $ 80.000,00

Horquillas para punta de vástago pistón contenedor

2 $ 25.000,00 $ 50.000,00

Horquilla para culata del pistón de contenedor

2 $ 35.000,00 $ 70.000,00

Fabricación canaleta de recolección de agua en acero inoxidable 304

1 $ 250.000,00 $ 250.000,00

TOTAL. $ 4.700.000,00

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ELEMENTOS HIDRAULICOS

Motobomba periférica Pedrollo 0,5 hp 1 $ 165.000,00 $ 165.000,00

Manguera para agua 1/2" x metro 2 $ 3.000,00 $ 6.000,00

Tubería para agua con instalación accesorios y reductores

1 $ 20.000,00

$ 20.000,00

TOTAL $ 191.000,00

ELEMENTOS ELECTRICOS

PLC Siemens S7-200 6ES7216-2AD23-0XB0 Cpu 226

1 $ 1.097.834,00 $ 1.097.834,00

Pulsador rojo hongo 40mm Siemens 1 $ 60.000,00 $ 60.000,00

Pulsador industrial NA Siemens 4 $ 35.000,00 $ 140.000,00

Sensor de proximidad para pistones neumáticos FESTO

8 $ 101.863,00 $ 814.904,00

Sensor inductivo SIED-M12B-ZS-K-L-PA FESTO

8 $ 180.000,00 $ 1.440.000,00

Sensor retro -óptico SOEG-RT-M12-PS-K-2L FESTO

2 $ 200.000,00 $ 400.000,00

Fuente de voltaje 220v AC- 24vDC 5A 1 $ 980.000,00 $ 980.000,00

TOTAL $ 4.932.738,00

Sub total. $ 17.527.139,00

IVA (16%) $ 2.804.342,24

TOTAL $ 20.331.481,24 IMPREVISTOS (+ 20%) $ 4.066.296,25

GRAN TOTAL $ 24.397.777,49

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Anexo S. Dimensiones y propiedades físicas del retenedor pared de sellado.

Retenedor, pieza en material acero 1020

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Pared contenedora, pieza en material acero 1020