alineador de banda máquina selladora (1)

7/26/2019 Alineador de Banda Mquina Selladora (1)

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ALINEADOR DE BANDA ELECTRNICO PARA MQUINAS SELLADORAS DE

BOLSAS PLSTICAS EN EL REA DE SELLADO EN LA EMPRESA COLDESPLAST

S.A.S.

MAURICIO CANO MEJA

WILSON EVELIO ZAPATA QUINTERO

INSTITUCIN UNIVERSITARIA PASCUAL BRAVO

FACULTAD DE INGENIERA

TECNOLOGA ELECTRNICA

MEDELLN

2016


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S.A.S.

MAURICIO CANO MEJA


Trabajo de grado para optar al ttulo de Tecnlogo en Electrnica

Asesor

Diego Hernando Orozco Gmez

Ingeniero en Instrumentacin y Control

INSTITUCIN UNIVERSITARIA PASCUAL BRAVO

FACULTAD DE INGENIERA

TECNOLOGA ELECTRNICA

MEDELLN

2016


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3

Agradecimientos

Agradecemos a todas las personas que hicieron posible que este trabajo se materializara y

que contribuyeran de una u otra forma en orientarnos en el camino. Agradecemos de una forma

especial a nuestras familias por el tiempo, el apoyo y la comprensin que han tenido con

nosotros, ya que son parte fundamental de que podamos mirar hacia atrs sintindonos

orgullosos por el camino recorrido, tambin expresamos nuestros ms profundos

agradecimientos a nuestra Alma Mter la Institucin Universitaria Pascual Bravo, por hacer de

nosotros los profesionales con la calidad humana y profesional que la sociedad necesita, a

nuestros profesores ya que sin su conocimiento este trabajo no hubiera sido posible, y por ltimo

a nuestros compaeros por permitirnos crecer a su lado y acogernos en un grupo como si fuera

una familia, a cada uno de ustedes mil gracias sin su presencia este trabajo no hubiera sidoposible.


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4

Contenido

Pg.

Introduccin .................................................................................................................................. 12

1.

Planteamiento del problema................................................................................................... 13

1.1

Descripcin..................................................................................................................... 13

1.2

Formulacin ................................................................................................................... 13

2.

Justificacin ........................................................................................................................... 14

3. Objetivos ................................................................................................................................ 15

3.1 Objetivo general ............................................................................................................. 15

3.2

Objetivos especficos...................................................................................................... 15

4. Marco terico ......................................................................................................................... 16

4.1 Coldeplast S.A.S. ........................................................................................................... 16

4.1.1 Resea histrica. .................................................................................................... 16

4.1.2 Misin. ................................................................................................................... 16

4.1.3 Visin. .................................................................................................................... 16

4.2

Mquina selladora .......................................................................................................... 17

4.3

Alineador de banda......................................................................................................... 17

4.4

Control lgico programable (PLC) ................................................................................ 18

4.4.1 Lenguajes de programacin de un PLC. ................................................................ 18

4.5

Variador de velocidad .................................................................................................... 20

5.

Metodologa ........................................................................................................................... 23

5.1 Tipo de proyecto............................................................................................................. 23

5.2

Mtodo ........................................................................................................................... 23

5.3 Instrumentos de recoleccin de informacin ................................................................. 23

5.3.1 Fuentes primarias. .................................................................................................. 23

5.3.2 Fuentes secundarias. .............................................................................................. 23

6. Resultados del proyecto ......................................................................................................... 24

7. Conclusiones .......................................................................................................................... 33

8. Recomendaciones .................................................................................................................. 34


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5

9. Referencias bibliogrfica ....................................................................................................... 35

10. Bibliografa ............................................................................................................................ 36

11. Anexos ................................................................................................................................... 37


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6

Lista de figuras

Pg.

Figura 1.Mquina selladora ......................................................................................................... 17

Figura 2.Alineador de banda con doblador de pelcula plstica ................................................. 18

Figura 3.Tipos de lenguajes de programacin de PLC ............................................................... 19

Figura 4. PLC referencia Logo 230RC ........................................................................................ 20

Figura 5. Variador de frecuencia Micromaster 410 ..................................................................... 22

Figura 6. Fuga de aceite en el cilindro hidrulico ........................................................................ 24

Figura 7.Fuga de aceite unidad neumohidrulica ........................................................................ 25

Figura 8. Perillas de calibracin de la unidad neumohidrulica .................................................. 26

Figura 9.Formato Kaisen ............................................................................................................. 27

Figura 10. Descripcin, ubicacin y costo de fotocelda en el sistema SAP ................................ 28

Figura 11. Cotizacin de motor y variador de velocidad ............................................................. 29

Figura 12.Acoplamiento del sistema de alineacin de banda ..................................................... 31

Figura 13.Lectura de fotocelda en el borde de la pelcula plstica ............................................. 32

Figura 14.Panel de operacin del alineador de banda ................................................................. 32


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7

Lista de tablas

Pg.

Tabla 1. Gastos de materiales en mantenimiento anual............................................................... 25

Tabla 2.Tiempos de paro por averas del equipo alineador........................................................ 26

Tabla 3.Listado de materiales utilizados en el proyecto.............................................................. 30


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8

Lista de anexos

Pg.

Anexo A. Programacin del variador de velocidad ......................................................................37

Anexo B. Programacin del PLC en KOP ....................................................................................38

Anexo C. Planos elctricos del alineador de banda electrnico ...................................................39

Anexo D. Sistema electrnico de control del alineador de banda ................................................ 40

Anexo E. Manual de operaciones del alineador de banda electrnico .........................................41


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9

Resumen



S.A.S.

MAURICIO CANO MEJA


Coldeplast S.A.S. es una empresa dedicada a la fabricacin de empaques flexibles para la

industria alimenticia e higinica, cuenta con un complejo proceso productivo para la produccin

de empaques flexibles, este se obtiene al procesarlo secuencialmente por mquinas extrusoras,impresoras, laminadoras, selladoras, y cortadoras, que se componen de elementos mecnicos y

elctricos.

Teniendo en cuenta lo anterior se realiza un trabajo de investigacin y prctico que se basa en

la modernizacin del sistema de alineacin de banda de las mquinas selladoras de empaque de

Coldeplast S.A.S., el cual presenta muchos problemas debido a que su funcionamiento se hace

con una unidad neumohidrulica la cual presenta fugas de aceite, esto puede ocasionar

accidentes, y que el material se contamine.

Se dise un sistema electrnico el cual posee una fotocelda que se encarga de enviar una

seal de lectura al PLC, este mueve un motor por medio de un variador de velocidad a la derecha

o a la izquierda con el objeto de mantener la pelcula plstica alineada.

Palabras claves:alineador de banda, control lgico programable (PLC), fotocelda, mquina

de sellado, unidad neumohidrulica, variador de frecuencia


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Abstract

ELECTRONIC BAND ALIGNER FOR PLASTICS BAGS SEALERS MACHINES IN

THE SEALING AREA IN COLDEPLAST S.A.S. COMPANY

MAURICIO CANO MEJA


Coldeplast S.A.S. is a company dedicated to the manufacture of flexible packaging for the

food and hygienic industry, it has a complex production process for the production of flexible

packaging, and this is obtained by processing sequentially by extrusion machines, printers,

laminators, sealers, and cutters, which are composed of mechanical and electrical elements.

Taking into account the above it is performed a work and practical research based on the

modernization of the band alignment system of plastics bags sealers machines in Coldeplast

S.A.S., which presents many problems because its operation is done with an pneumohydraulic

unit which has leaking oil, this can cause accidents, and that the material is contaminated.

An electronic system was designed which has a photocell that is responsible for sending a

read signal to the PLC, this moves a motor by means of an electronic speed controller to the right

or to the left in order to maintain the plastic film aligned.

Keywords: aligner band, programmable logic controller (PLC), photocell, plastic bag sealer

machine, pneumohydraulic unit, frequency variator


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Glosario

Comit de Kaisen: grupo de ingenieros de diferentes reas de la compaa que son los

encargados de aprobar las propuestas presentadas.

Flexografa: es unatcnica de impresin que utiliza una placa flexible con relieve, es decir, que

las zonas impresas de la forma estn realzadas respecto de las zonas no impresas. La plancha,

llamadaclich o placa, es generalmente defotopolmero que, por ser un material muy flexible, es

capaz de adaptarse a una cantidad de soportes o sustratos de impresin muy variados. Es un

mtodo semejante al de un sello de imprenta.

Kaisen: documento mediante el cual se pasa una idea de mejora o se plantea la solucin de unproblema que se tenga en la empresa.

Leccin de un punto (LUP): son presentaciones visuales cortas de un solo punto o tema

apoyados en diagrama, fotos, o dibujos y usados para compartir el conocimiento de la operacin

o el mtodo de trabajo en los diferentes procesos.

SAP:

unSistema de Informacin deGestin deRecursos Empresariales, mejor conocido como

ERP (Enterprise Resource Planning), es un conjunto de aplicaciones con el fin de integrar

muchas o todas lasfunciones de laempresa.Los componentes ms comunes de ste Sistema

deInformacin incluyen las funciones de finanzas, planificacin, costos, comercial, mercadeo,

manufactura,logstica,mantenimiento ycontrol de calidad.

Unidad neumohidrulica: sistema que trabaja utilizando aire comprimido y aceite hidrulico

para generar el movimiento de un cilindro.
https://es.wikipedia.org/wiki/T%C3%A9cnica_de_impresi%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Clich%C3%A9https://es.wikipedia.org/wiki/Fotopol%C3%ADmerohttp://www.monografias.com/trabajos7/sisinf/sisinf.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/sistemas-control/sistemas-control.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos4/refrec/refrec.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos7/mafu/mafu.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/empre/empre.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos7/sisinf/sisinf.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/manufact-esbelta/manufact-esbelta.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/logistica/logistica.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos7/herba/herba.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos7/herba/herba.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/logistica/logistica.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/manufact-esbelta/manufact-esbelta.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos7/sisinf/sisinf.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/empre/empre.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos7/mafu/mafu.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos4/refrec/refrec.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/sistemas-control/sistemas-control.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos7/sisinf/sisinf.shtmlhttps://es.wikipedia.org/wiki/Fotopol%C3%ADmerohttps://es.wikipedia.org/wiki/Clich%C3%A9https://es.wikipedia.org/wiki/T%C3%A9cnica_de_impresi%C3%B3n


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Introduccin

El presente proyecto se desarroll en la empresa Coldeplast S.A.S. ubicada en el municipio de

Itag, que tiene un complejo proceso productivo para la obtencin del producto terminado

correspondiente a empaque flexible. Este se obtiene al procesarlo secuencialmente por mquinas

extrusoras, impresoras, laminadoras, selladoras, y cortadoras, que se componen de elementos

mecnicos y elctricos.

Teniendo en cuenta lo anterior se realiza un trabajo de investigacin y prctico que se basa en

la modernizacin del sistema de alineacin de banda de las mquinas selladoras de empaque de

esta empresa, la cual presenta muchos problemas debido a que su funcionamiento se hace con

motores hidrulicos los cuales generan contaminacin en el piso y en el material por fugas deaceite, esto puede ocasionar accidentes y suscitar devoluciones en el producto.

La investigacin se realiz por el inters de tener unas mquinas ms limpias, eficientes y

seguras; aportando de manera positiva a los indicadores estratgicos de la compaa, y

permitiendo crecer como profesionales en el campo de la electrnica.


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1. Planteamiento del problema

1.1 Descripcin

Este proyecto se desarroll en una empresa productora de empaque flexible el cual tiene como

razn social o nombre Coldeplast S.A.S.; la empresa tiene un complejo proceso productivo para

la obtencin del producto terminado, el cual se obtiene al procesarlo secuencialmente por

mquinas extrusoras, impresoras, laminadoras, selladoras, y cortadoras; esta es una empresa

fundada en los aos 50, estratgicamente localizada en Itag, Colombia; con una planta de

produccin con capacidad instalada superior a 450 millones de metros lineales/ao. La empresa

atiende negocios de alimentos y bebidas, concentrados para animales, cuidado personal y delhogar, farmacutica, cosmtica, construccin, textil, tabaco y licores, el producto es entregado en

forma de rollos, bolsas y hojas. La organizacin cuenta con ms de 400 empleados y 34.000 m2

de rea construida, cuenta con certificaciones ISO 9001, ISO 14001 y OSHAS 18001, adems de

laboratorios de Anlisis Instrumental y Metrologa acreditados bajo ISO-IEC 17025:2005.

Coldeplast S.A.S. en su proceso cuenta con 10 mquinas selladoras, en las cuales se debe

instalar un equipo alineador de banda que posee una estructura rgida capaz de soportar las

bobinas que se desenrollan para formar luego la bolsa, el material desbobinado se debe alinear

antes de entrar a la mquina selladora esto lo hace actualmente un sistema hidrulico que posee

un motor elctrico, una bomba de aceite y una boquilla neumtica que acta como sensor

haciendo mover un diafragma el cual mueve una vlvula de cinco vas y dos posiciones y est

desplaza el cilindro. Este sistema genera perdida de aceite y mucho consumo energtico

ocasionando sobrecosto en el proceso.

1.2

Formulacin

Ser posible que a partir de la instalacin de un equipo alineador de banda electrnico en las

mquinas selladoras se agilicen los procesos de montaje de material y se elimine la

contaminacin por fugas de aceite?


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2. Justificacin

La investigacin en desarrollo se basa en instalar un sistema elctrico y de control a los

alineadores de banda de las mquinas selladoras en la empresa Coldeplast S.A.S.

Para lo anterior, es necesario tener claro los conceptos de control industrial y electrnica

industrial, as como tambin los componentes que lo conforman, en base a esto se debe disear

un sistema de control adecuado para este alineador.

Para lograr el cumplimiento de los objetivos de la investigacin en curso se requiere saber el

funcionamiento actual del alineador, en base a esto se disear un sistema de control que utilice

elementos elctricos actuales, tales como son las fotoceldas, los variadores de velocidad y loscontroles lgicos programables.

Con la implementacin de este proyecto se logra dar ms confiabilidad al equipo puesto que

el sistema actual posee muchas partes que se desgastan con facilidad, generan gastos de

produccin y paros de mquinas.

Con la realizacin de esta investigacin se busca dar solucin a una problemtica con respecto

a los derrames de aceite generados por el equipo actual que trabaja con sistemas hidrulicos lo

que genera contaminacin y posibles accidentes en el rea de sellado de la empresa Coldeplast

S.A.S.


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15

3. Objetivos

3.1 Objetivo general

Mejorar la confiabilidad y seguridad de los alineadores de banda de las mquinas selladoras

ubicadas en la empresa Coldeplast S.A.S. por medio del cambio de sistema hidrulico por un

sistema elctrico automatizado.

3.2 Objetivos especficos

Levantar un inventario de todos los componentes elctricos para hacer la debida planeacin de

los cambios a realizar en el equipo y la compra adecuada de los elementos a utilizar.

Consultar, valindose de fuentes bibliogrficas, Internet, catlogos, entre otros, los conceptos

ms relevantes en control industrial y electricidad industrial, as mismo las normas que lo rigen.

Disear el circuito elctrico y elaborar el programa lgico de control para el alineador.

Lograr la perfecta precisin de la mquina en el producto terminado.


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4. Marco terico

4.1 Coldeplast S.A.S.

4.1.1 Resea histrica.Orientada a la satisfaccin del cliente y con procesos en los cuales se

combinan un excelente equipo humano y la tecnologa de punta, Microplast, Antonio Palacio y

Compaa, es una empresa productora de envases flexibles fundada el 16 de marzo de 1950 y

especializada en negocios tan importantes y exigentes como alimentos e higinicos.

En Mayo de 1985, fue adquirida Coldeplast, Colombiana Flexogrfica de Plsticos S.A.S,

trayendo consigo nuevas inversiones en tecnologa, las cuales permitieron ampliar su gama de

productos para ofrecer a los clientes, los sustratos o materiales ms adecuados para susrequerimientos de empaque.

Desde entonces, el mejoramiento, la actualizacin tecnolgica, el servicio, la creatividad y la

innovacin focalizada a nuestros clientes, han sido una constante para anticiparnos a las

necesidades del mercado y es as como a la fecha, contamos con personal altamente capacitado y

tecnologa de punta, no solamente en maquinaria, sino tambin en laboratorios, sistemas de

informacin (ERPSAP), herramientas de prediccin visual de los empaques en el mercado y

simulacin de productos en 3D, entre otros (Microplast - Coldeplast).

4.1.2 Misin.Suministramos envases flexibles a la medida de los productos y necesidades de

nuestros clientes. Competimos con productos de calidad certificada a precios competitivos y

agregamos valor con servicios de asesora comercial y tcnica. Trabajamos con tica y

responsabilidad social por el crecimiento de la compaa, la satisfaccin de nuestros clientes, la

rentabilidad de nuestros accionistas, el desarrollo integral de nuestro personal y la proteccin del

medio ambiente (Microplast - Coldeplast).

4.1.3 Visin.Existiremos porque somos competitivos. A finales de 2016, nuestra Compaa

se habr posicionado en Amrica en los sectores de envases, especialmente para alimentos e

higinicos, como una de las primeras organizaciones, ambiental, econmica y socialmente


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sostenible, con productos y servicios que faciliten a nuestros clientes la proteccin y promocin

de sus productos (Microplast - Coldeplast).

4.2 Mquina selladora

Una mquina selladora automtica es un equipo que tiene la capacidad de generar empaques

para diversos usos, cuenta con una cuchilla que se calienta a una temperatura superior a los 350

grados centgrados y hace que el material se selle en un extremo formando el empaque deseado.

Figura 1.Mquina selladoraFuente: rea de Sellado, Coldeplast S.A.S.

4.3

Alineador de banda

Es un dispositivo que usa un sensor fotoelctrico para detectar el borde o lnea de impresin

y mantiene la banda en posicin correcta, son usados ampliamente en la industria plstica,

aumentando la eficiencia, mejorando la calidad y reduciendo perdidas por desperdicio de

material.


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Figura 2.Alineador de banda con doblador de pelcula plsticaFuente: extrado dehttp://www.solucioneseindustriasplasticas.com/images/cortador con alineador de borde.jpg

4.4 Control lgico programable (PLC)

Se puede pensar en un PLC como un pequeo computador industrial que ha sido altamente

especializado para prestar la mxima confianza y mximo rendimiento en un ambiente industrial.

En su esencia, un PLC mira sensores digitales y analgicos y switches (entradas), lee su

programa de control, hace clculos matemticos y como resultado controla diferentes tipos de

hardware (salidas) tales como vlvulas, luces, rels, servomotores, etc. en un marco de tiempo de

milisegundos (Rocateck).

4.4.1 Lenguajes de programacin de un PLC.En la actualidad cada fabricante disea su

propio software de programacin, lo que significa que existe una gran variedad comparable con

la cantidad de PLCs que hay en el mercado. No obstante, actualmente existen tres tipos de
http://www.solucioneseindustriasplasticas.com/images/cortador%20con%20alineador%20de%20borde.jpghttp://www.solucioneseindustriasplasticas.com/images/cortador%20con%20alineador%20de%20borde.jpghttp://www.solucioneseindustriasplasticas.com/images/cortador%20con%20alineador%20de%20borde.jpghttp://www.solucioneseindustriasplasticas.com/images/cortador%20con%20alineador%20de%20borde.jpg


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lenguajes de programacin de PLCs como los ms difundidos a nivel mundial; estos son,

lenguaje de contactos o Ladder (KOP), Lenguaje Booleano (FUP) Lenguaje Textual (AWL).

Figura 3.Tipos de lenguajes de programacin de PLCFuente: extrado dehttps://programacionsiemens.com/wp-content/uploads/2012/12/grafico-tres-lenguajes.png

FUP: es un lenguaje grfico que utiliza los cuadros del lgebra booleana para representar la

lgica. Asimismo, permite representar funciones complejas (p.ej. funciones matemticas)

mediante cuadros lgicos. Tiene la ventaja de ver agrupados por bloques las diferentes lgicas y

tener bloques complejos, cuando hay mucha lgica booleana en serie suele ser ms compacto y

ms fcil de ver el segmento completo.

KOP: es un esquema de contactos, escalera o ladder, es un lenguaje grfico y probablemente

el ms extendido en todos los lenguajes de programacin y por tanto el ms similar a otros. En

definitiva, es la representacin que habra que cablear si se quisiera hacer el mismo programa

que realizas con el PLC.

AWL: es un lenguaje de programacin textual orientado a la mquina, las instrucciones

equivalen en gran medida a los pasos con los que la CPU ejecuta el programa. Para facilitar la

programacin, AWL se ha ampliado con estructuras de lenguajes de alto nivel (tales como

accesos estructurados a datos y parmetros de bloques); es el ms completo y el ms complejo

visualmente de seguir, para instrucciones sencillas es muy til pero cuando se quiere hacer una

lgica un poco compleja el trabajo de seguimiento y de depuracin es complicado y fcilmente

susceptible de cometer errores (Duran, Lenguajes de programacin de PLC's, 2016).
https://programacionsiemens.com/wp-content/uploads/2012/12/grafico-tres-lenguajes.pnghttps://programacionsiemens.com/wp-content/uploads/2012/12/grafico-tres-lenguajes.pnghttps://programacionsiemens.com/wp-content/uploads/2012/12/grafico-tres-lenguajes.pnghttps://programacionsiemens.com/wp-content/uploads/2012/12/grafico-tres-lenguajes.png


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El control lgico programable PLC que se utiliz para este proyecto corresponde a un

Siemens LOGO 230RC, dispone de proteccin IP 20 y trabaja a una tensin de 115/230 V

AC/DC. Es posible configurar hasta 200 bloques de funciones. Tiene 8 entradas digitales, 4 de

ellas aptas para uso analgico (0...10 V) y 4 salidas digitales (rel). La instalacin es realmente

fcil, gracias a que el mdulo lgico LOGO se puede montar en carril DIN. El mdulo lgico

con pantalla LOGO 230RC es usado para el control de mquinas en procesos industriales y de

fabricacin, para el control de programas de tiempo en instalaciones de trfico y control de

sistemas en edificios (Automation24, 2016).

Figura 4. PLC referencia Logo 230RCFuente: extrado dehttp://media.automation24.com/Artikelbilder/Shop800px/100919_1.jpg

4.5 Variador de velocidad

El motor de corriente alterna, a pesar de ser un motor robusto, de poco mantenimiento, liviano

e ideal para la mayora de las aplicaciones industriales, tiene el inconveniente de ser un motor

rgido en cuanto a su velocidad. La velocidad del motor asincrnico depende de la forma

constructiva del motor y de la frecuencia de alimentacin.
http://media.automation24.com/Artikelbilder/Shop800px/100919_1.jpghttp://media.automation24.com/Artikelbilder/Shop800px/100919_1.jpghttp://media.automation24.com/Artikelbilder/Shop800px/100919_1.jpghttp://media.automation24.com/Artikelbilder/Shop800px/100919_1.jpg


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Como la frecuencia de alimentacin que entregan las Compaas de electricidad es constante,

la velocidad de los motores asincrnicos es constante, salvo que se vare el nmero de polos, el

resbalamiento o la frecuencia.

El mtodo ms eficiente de controlar la velocidad de un motor elctrico es por medio de un

variador electrnico de frecuencia. No se requieren motores especiales, son mucho ms

eficientes y tienen precios cada vez ms competitivos.

El variador de frecuencia regula la frecuencia del voltaje aplicado al motor, logrando

modificar su velocidad. Sin embargo, simultneamente con el cambio de frecuencia, debe

variarse el voltaje aplicado al motor para evitar la saturacin del flujo magntico con una

elevacin de la corriente que daara el motor.

Los variadores de frecuencia estn compuestos por:

Etapa Rectificadora. Convierte la tensin alterna en continua mediante rectificadores de

diodos, tiristores, etc.

Etapa intermedia. Filtro para suavizar la tensin rectificada y reducir la emisin de

armnicos.

Inversor o Inverter. Convierte la tensin continua en otra de tensin y frecuencia variable

mediante la generacin de pulsos. Actualmente se emplean IGBTs (Isolated Gate Bipolar

Transistors) para generar los pulsos controlados de tensin. Los equipos ms modernos utilizan

IGBTs inteligentes que incorporan un microprocesador con todas las protecciones por sobre

corriente, sobretensin, baja tensin, cortocircuitos, puesta a masa del motor, sobre temperaturas,

etc.

Etapa de control. Esta etapa controla los IGBT para generar los pulsos variables de tensin y

frecuencia. Y adems controla los parmetros externos en general, etc.


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Los variadores ms utilizados utilizan modulacin PWM (Modulacin de Ancho de Pulsos) y

usan en la etapa rectificadora puente de diodos rectificadores. En la etapa intermedia se usan

condensadores y bobinas para disminuir las armnicas y mejorar el factor de potencia

(Regulacin de motores elctricos).

Se utilizar en este proyecto un convertidor de frecuencia Micromaster 410 con su rango de

potencia comprendida entre 0.12 kW y 0.75 kW, el cual resulta ideal para comandar el motor de

0.5 kW que servir para dar el movimiento al sistema de alineacin. La facilidad de manejo y la

rapidez en la puesta en marcha hacen del Micromaster 410 un especialista para soluciones sin

complicaciones.

Figura 5. Variador de frecuencia Micromaster 410Fuente: extrado dehttp://www.electricidadlynch.com/micro_410.jpg
http://www.electricidadlynch.com/micro_410.jpghttp://www.electricidadlynch.com/micro_410.jpghttp://www.electricidadlynch.com/micro_410.jpghttp://www.electricidadlynch.com/micro_410.jpg


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5. Metodologa

5.1 Tipo de proyecto

Este proyecto est enfocado al mejoramiento, debido a que busca migrar el sistema de

alineacin de banda en las mquinas selladoras con el fin de obtener ahorros econmicos para la

empresa.

5.2 Mtodo

Este proyecto es deductivo, ya que se basa en fundamentos tericos del control para llegar a

conclusiones especficas. Adems es de observacin ya que se tuvo que estudiar elfuncionamiento actual de la mquina selladora para poder dar una alternativa de solucin.

5.3 Instrumentos de recoleccin de informacin

5.3.1 Fuentes primarias.La observacin del funcionamiento actual de la mquina para

entender que cambios se deban realizar en el sistema de control del mdulo de sellado de ella.

5.3.2 Fuentes secundarias.Para complementar la investigacin se utiliz Internet, textos

tcnicos y planos elctricos.


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6. Resultados del proyecto

Coldeplast S.A.S. es una empresa con gran trayectoria en el mercado de la industria plstica,

con un alto crecimiento en su produccin, con estndares de calidad acordes a las expectativas de

sus clientes y procesos productivos complejos que requieren de maquinaria muy actualizada

tecnolgicamente para los niveles de calidad y productividad actuales.

En la actualidad Coldeplast S.A.S. cuenta con una gran cantidad de equipos de ltima

tecnologa para su proceso productivo, pero tambin posee otros, los cuales requieren una

actualizacin tecnolgica como es el caso de los alineadores de banda para pelcula plstica en el

rea de sellada, estos equipos trabajan con una unidad de potencia neumohidrulica la cual se

encarga de controlar la pelcula y hacer que ingrese alineada a la maquina selladora, este equipopresenta varios problemas como lo son las fugas de aceite por la unidad hidrulica, por el

actuador o cilindro hidrulico y los daos en las escobillas del sistema de sensado de la pelcula.

Figura 6. Fuga de aceite en el cilindro hidrulicoFuente: Alineador de banda, rea de Sellado, Coldeplast S.A.S.


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Figura 7.Fuga de aceite unidad neumohidrulicaFuente: Alineador de banda, rea de Sellado, Coldeplast S.A.S.

Este equipo posee muchos componentes que se deterioran peridicamente y deben ser

reparados. A continuacin se indica en la tabla 1 el costo que tienen dichos componentes que

sufren mayor desgaste; estos se encuentran en stock en el almacn y fueron cambiados por el

personal de mantenimiento en un promedio de un ao.

Tabla 1.Gastos de materiales en mantenimiento anual

Gastos de materiales en mantenimiento anual

Nombre material Cantidad consumida Precio unitario TotalFiltro entrada de aire 18 unidades 39700 702000

Filtro salida de aire 15 unidades 49600 744000

Escobillas de sensor deaire (4 por equipo)

44 unidades 13200 580000

Aceite hidrulico DT24 22 galones 55000 1210000Fuente: rea de sellado, Coldeplast S.A.S.


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Otro factor importante que llevo a la realizacin del proyecto fue el tema de las averas las

cuales se cuantifican en un ao y se toma para su clculo el valor por hora que la mquina este

parada, como se muestra en la tabla 2.

Tabla 2.Tiempos de paro por averas del equipo alineador

Tiempos de paro por averas del equipo alineador

Hora de paro por avera 60

Valor hora maquina $31.676,00

Total perdida $1.900.560Fuente: rea de sellado, Coldeplast S.A.S.

En la parte de operacin del equipo tambin se presenta un inconveniente con la puesta enmarcha del sistema de alineacin de banda porque este equipo posee tres perillas de ajuste, las

cuales deben ser calibradas en el montaje de un nuevo pedido lo que alarga el tiempo para el

inicio de la produccin.

Figura 8. Perillas de calibracin de la unidad neumohidrulicaFuente: Alineador de banda, rea de Sellado, Coldeplast S.A.S.

Perillas de calibracin


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Debido a lo mencionado y con los inconvenientes que presente el equipo, se dio a la tarea de

buscar una solucin al problema que se tena en la empresa. Se investig en Internet

documentacin relacionada a los alineadores de banda; con la experiencia de los compaeros

electricistas y el ingeniero Andrs Bedoya, se decidi implementar un sistema netamente

electrnico, sustituyendo as el equipo neumohidrulico; para el diseo de este se us un PLC

Logo de la marca Siemens, el cual se encarga de recibir la seal proveniente de una fotocelda,

esta ltima permite leer el borde de la pelcula plstica; a su vez el PLC le da la orden al variador

de velocidad para que mueva el motor hacia la derecha o a hacia la izquierda y mantener as la

pelcula plstica que est entrando al proceso de sellado alineada.

Este proyecto se le present a la empresa, por medio del sistema Kaisen para ser evaluado por

un comit, el cual; en base a la informacin suministrada se encarg de dar el visto bueno y darva libre al proyecto para su ejecucin, este comit est compuesto por ingenieros de produccin

y de mantenimiento los cuales conocen la situacin que se estaba presentando con el sistema de

alineacin neumohidrulico en el rea de sellado.

Figura 9.Formato KaisenFuente: Coldeplast S.A.S.


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Posteriormente de haber sido aprobado por el comit de Kaisen se procede a la consecucin

de los materiales ptimos para el desarrollo del proyecto, se consulta el sistema SAP para

verificar que materiales se encontraban en el almacn de repuestos y que pudieran ser utilizados,

se encontr una fotocelda de la marca Sick, de referencia KT5W-21112, se decidi utilizarla ya

que es muy confiable y se encontraba disponible en el almacn de repuestos debido a que es muy

usada en varias mquinas de la empresa.

Figura 10. Descripcin, ubicacin y costo de fotocelda en el sistema SAPFuente: SAP, Coldeplast S.A.S.

Luego se pidi la cotizacin con el representante en Colombia de Siemens llamado

Frecuencia y Velocidad, el cual es uno de los principales distribuidores de motores y variador de

frecuencia de la marca mencionada; con la experiencia de los compaeros electricistas de la

empresa y los requerimientos del trabajo que el sistema de alineacin realizara se decidi usar

un motor de 0.5 hp con un variador de frecuencia que trabajase bien con dicha potencia.


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Figura 11. Cotizacin de motor y variador de velocidadFuente: Distribuidor Siemens para Colombia; Frecuencia y velocidad


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En la tabla 3 se puede encontrar un listado de materiales que se utilizaron en el desarrollo del

proyecto, de estos no se pidi cotizacin y no fue necesario comprarlos porque se encontraban

disponibles en el taller elctrico ya sea por el desarme de otros equipos o porque son de uso

cotidiano y se mantiene existencia de estos.

Tabla 3.Listado de materiales utilizados en el proyecto

Fuente: diseo propio

Teniendo todos los materiales se procedi con el desarrollo del proyecto, se desmonta la

unidad neumohidrulica y todo lo concerniente a esta; cilindro hidrulico y boquilla de sensado,

quedando solo la estructura mecnica del alineador de banda, dicha estructura est compuestapor un chasis rgido que esta soportado en cuatro ruedas y una estructura montada sobre

rodamientos lineales que se desplaza sobre el chasis la cual es la encargada de soportar la bobina

de pelcula plstica que se est desbobinado para entrar al proceso de sellado.

Mediante el acoplamiento del motor Siemens de 0,5 hp con un tornillo sin fin se da el

movimiento al sistema, dos finales de carrera ubicados en la parte fija uno frente al otro a una

distancia de 25 cm sern los que se encarguen de enviar una seal para que el motor se detenga si

este llegase a moverse hasta uno de los extremos, estos actan como unos topes elctricos para

evitar que el sistema golpee y se sobrepase hasta los topes mecnicos.

La fotocelda es la encargada de leer el borde de la pelcula plstica mantenindola alineada y

en la posicin que sea programada por el operario de acuerdo a su necesidad,

la fotocelda detecta

Listado de materiales utilizados en el proyecto

Nombre Cantidad

Fuente de 24 V 2 A 1

Minibreaker 6 A 1

borneras 5

Switche final de carrera 2Cable vehculo # 18 5 m

Cable vehicul # 14 6 m

Switche de muletilla 2 posiciones 2


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el color de una superficie. Estos sensores emiten luz (roja, verde, azul) sobre los objetos que

deben analizarse, calculan las coordenadas cromticas a partir de la radiacin reflejada y las

comparan con los valores cromticos de referencia guardados. Si los valores cromticos se

encuentran dentro de la banda de tolerancia de ajuste se activa una salida conmutada, esta es

enviada al PLC, este la recibe y mediante la programacin que posee activa una salida de control

que es enviada al variador de frecuencia para que este mueva el motor a la derecha o a la

izquierda, manteniendo as el cuerpo del alineador en movimiento para que la pelcula siempre

este centrada con la fotocelda.

Figura 12.Acoplamiento del sistema de alineacin de bandaFuente: Alineador de banda, rea de Sellado, Coldeplast S.A.S.

El sistema cuenta en su programacin del PLC con una opcin de trabajo en manual; esta le

ayuda al operario en el momento que est haciendo el montaje de una nueva referencia para

mover la pelcula plstica a la derecha o a la izquierda, luego de centrarla con la fotocelda en el

lugar que se desee se pone en la opcin de automtico y el alineador siempre estar manteniendo

la pelcula plstica alineada en el punto deseado.


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Figura 13.Lectura de fotocelda en el borde de la pelcula plsticaFuente: Alineador de banda, rea de Sellado, Coldeplast S.A.S.

Figura 14.Panel de operacin del alineador de bandaFuente: Alineador de banda, rea de Sellado, Coldeplast S.A.S.


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7. Conclusiones

Mediante el anlisis del funcionamiento y el estado en el cual operaba el alineador de banda,

se pudo adquirir un conocimiento mayor del modo de operacin de este, esto constituy el punto

de partida para el desarrollo exitoso del proyecto.

Se reunieron los conocimientos en automatizacin y electrnica necesarios para diagnosticar y

redisear el sistema de funcionamiento del equipo, esto permiti que el estudio se hiciera

fundamentado en conceptos tcnicos adecuados y no en juicios empricos que en muchas

ocasiones son errneos. Adems se fortalecieron los conocimientos tcnicos.

Se seleccionaron correctamente los componentes necesarios debido a la buena planeacin einvestigacin de los materiales a utilizar, esto permiti que el alineador no quedara

sobredimensionado.

Haciendo una correcta interpretacin de la forma de trabajo del equipo se pudo disear el

circuito elctrico para el correcto montaje de los componentes, adems permiti dejar

documentacin organizada debido a la elaboracin de los planos.

Se reuni toda la informacin necesaria para la elaboracin del programa del PLC y la

programacin del variador de frecuencia, siendo estos los encargados de la parte de control.

Se logr mejorar no solo el funcionamiento del alineador; sino tambin la seguridad y la

inocuidad del producto al eliminar las fuentes de contaminacin por fugas de aceite.

Para la empresa es favorable este tipo de proyectos ya que los ahorros son buenos y mantiene

la motivacin en los tcnicos de mantenimiento al dejarlos desarrollar sus conocimientos.


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8. Recomendaciones

Replicar este proyecto en otros alineadores con sistema neumohidrulico en el rea de sellada

para evitar problemas por las fugas de aceite que estos generan.

Hacer mantenimiento general a todos los sistemas mecnicos que posee el alineador para

garantizar el cien por ciento de confiabilidad.


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9. Referencias bibliogrfica

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11. Anexos

Anexo A. Programacin del variador de velocidad

PROGRAMACION VARIADOR

Programacin entradas digitales:

IN 0 Colocar parmetro 701=1



Programacin motor:Fmin= 2,5 Hz. Parmetro 1080.

Fmax= 60 Hz..Parmetro 1082-2000.

Tiempo Aceleracin= 1,2.parmetro 1120.

Tiempo Desaceleracin= 0,15. Parmetro 1121.

Potencia= 0,15 Hp.

RPM= 1590.

Corriente= 1,9 Amp.


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Anexo B. Programacin del PLC en KOP


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Anexo C. Planos elctricos del alineador de banda electrnico


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Anexo D. Sistema electrnico de control del alineador de banda


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Anexo E. Manual de operaciones del alineador de banda electrnico

Solucin de

problemasComunicaciones

MANEJO NUEVOS ALINEADORES

ELECTRICOS DEL AREA DE SELLADATema

Aspecto de

mejora

Conocimiento

bsico

Nmero: PMP-092

Clase

Equipo: Mecatronicos

Por qu hice esta lup? Para el manejo de estos nuevos alineadores elctricos

Prepar:Mauricio Cano

Revis (Lder de E&E del Equipo):

Norma Asociada:

Leccin de

un punto

Fecha: Enero de 20145

PRODUCCION - MANTENIMIENTO

Verific (Experto del tema):

Impacto en

Swiche On/Off: Este

Swiche es para el

encendido y apagado del

alineador

Swiche "Manual/Auto": Cuando este

swicheesta en manual, movemos el

marco de un lado hacia otro del swiche

"Izquierda/derecha". En este modo no

acta la fotocelda.

Swiche "Manual/Auto": Cuando este

swicheesta en Auto, el marco se mueve

de acuerdo a la orden de la fotocelda

para la correcta alineacin del borde del

material

Swiche Dentro/Fuera: Este

Swiche es para seleccionar

en cual de los dos

extremos de l material va a

controlar la fotocelda

Para evitar que el alineador

se venza, siempre durante el

enhebraje del material,

seleccionar la opcin

"manual" y centrar el marco.

Ubicarlo en el centro del

recorrido total. En el centro

de los dos topes mecnicos

La fotocelda utilizada en

estos alineadores es la

misma que se util iza en todas

las cortadoras y selladoras.

La calibracin de esta, es

igual a como se hace en las

mquinas