automatizacion

INTEGRANTES:Jefferson Angeles Casas

Jose Manuel Hernández

2015

Tecnología y Automatización IndustrialAutomatización de la Empresa Conver S.A.C.

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN.....................................................................................................................3

DESCRIPCIÓN DE LA EMPRESA..............................................................................................4

Presentación del producto....................................................................................................4

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE PRODUCCIÓN DE BOLSAS DE PLÁSTICO:............................5

COMPONENTES DEL PROCESO..............................................................................................5

IMPRESORA:...............................................................................................................5

LAMINADORA:............................................................................................................5

REFILADORA:..............................................................................................................5

SELLADORA:................................................................................................................6

CORTADORA:..............................................................................................................6

EMPAQUETADORA:....................................................................................................6

DOP DEL PROCESO:.............................................................................................................10

LAYOUT DEL PROCESO:.......................................................................................................11

DIAGRAMA DE FLUJO DE BLOQUES.......................................................................................0

ANÁLISIS DE LOS LAZOS DE CONTROL, VARIABLES MEDIDAS Y MANIPULADAS....................0

1.- Tanque de abastecimiento...........................................................................................0

2.- Impresora.....................................................................................................................0

3.- Laminadora...................................................................................................................0

4.- Refiladora.....................................................................................................................1

5.- Selladora.......................................................................................................................1

6.- Cortadora..................................................................................................................... 1

7.- Empaquetadora............................................................................................................2

DIAGRAMA DETALLADO E INSTRUMENTACION SEGÚN (IS S5:1...........................................0

ELECCIÓN DE SENSORES, ACONDICIONADORES, CONTROLADORES, MANDOS DE POTENCIA Y ACTUADORESREQUERIDOS PARA AUTOMATIZAR EL PROCESO.........................................0

1. Medidor de Presión Diferencial:....................................................................................0

2. Medidor de Flujo Vortex:...............................................................................................0

3. Patented DSP Technology:.............................................................................................0P á g i n a 1 | 31

4. Sensores ultrasónicos estilo proximidad:......................................................................1

5. EchoPod: Transmisor de nivel multi-funcion, medicion y control multipunto...............1

6. Sensor de posicion capacitivo / para la industria plastica..............................................1

7. Sensor de velocidad.......................................................................................................2

8. Motor Paso a Paso.........................................................................................................2

9. PLC ( Controlador Logico Programable )........................................................................3

Siemens Simatic s7 – 1200.................................................................................................3

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INTRODUCCIÓN

Las bolsas de plásticos son objetos utilizados por las personas para el transporte de mercancías y/o productos. A pesar de que su descubrimiento se produjo a finales del siglo diecinueve, fue en la última década del setenta en donde se volvieron muy populares, gracias principalmente a los supermercados y tiendas de consumo, que las ofrecían de forma gratuita a sus clientes cuando iban a sus establecimientos.

Aunque en un principio las empresas solo utilizaban las bolsas de plástico como una forma de almacenar y/o conservar el producto terminado; en los últimos años ha ido variando este enfoque. Muchas compañías nuevas han optado por seguir un nuevo concepto, en el cual se utiliza a las bolsas de plástico como una nueva forma de acercamiento de sus productos a sus clientes potenciales. De esta forma, se busca agregar una identidad comercial a los productos (potenciando el marketing del producto).

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DESCRIPCIÓN DE LA EMPRESA Conver S.A.C es una empresa ubicada en Lima, que se encarga de la producción de bolsas de plástico para diversos productos (de acuerdo a las necesidades de sus clientes). A pesar de llevar 15 años operando en la ciudad, la empresa aún tiene algunos problemas en la producción, lo que ocasiona mayores costos operativos a la compañía y menos utilidades de las pronosticadas.

Presentación del productoLa empresa CONVER S.A.C se encarga de la producción de bolsas de plástico, que más adelante servirán para el empaque de otros productos como son alimentos.

Las bolsas que se producen tienen características definidas como:

Impresión, modelo según las especificaciones del cliente. Laminado, capa adicional de plástico (polietileno) que se añade en la parte interna

de la bosa. De esta manera la pintura aplicada en la bolsa no tendrá contacto con la comida que será empacada.

La materia prima en el proceso, son rollos de plástico (llamados MANGAS por la empresa) hechos de polietileno o polipropileno. Luego durante la producción hay inventarios de material en proceso que esperan para transformarse en el producto final.

A partir del proceso de fabricación, pueden obtenerse gran cantidad de modelos de bolsas. Sin embargo, todas con las mismas características generales.

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE PRODUCCIÓN DE BOLSAS DE PLÁSTICO:

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Producto terminadoMaterial en procesoMateria prima (mangas)

Las mangas (rollos de plástico de polietileno) ingresan a la planta traídas desde la fábrica donde se producen, se guardan en almacén hasta que se necesiten para la producción.

Estos rollos son colocados en la máquina impresora en la cual también se encuentra ya listo el diseño de la plantilla y la mezcla de pintura en las canaletas de la máquina. Así se empieza con la impresión de los diseños de acuerdo al producto.

Luego de la impresión del modelo en el plástico, se continúa hacia la máquina de laminado en la cual se le colocará una lámina de plástico (creando una doble capa) que se requiere para proteger los alimentos que se empacaran, de la pintura y solvente.

A continuación, el producto en proceso pasa a la máquina de refilado en la cual se le cortarán los bordes para alcanzar las medidas exactas para continuar a la siguiente estación.

La siguiente operación se da en la máquina selladora, donde el plástico toma la forma de bolsa y se sellan los bordes para unirlas permanentemente. Seguidamente otra parte de la misma corta la tira de plástico sellada, en unidades independientes (una bolsa de plástico).

Luego del cortado, un operario revisa si no hay desperfectos en la producción final y anota si encuentra productos defectuosos, entonces se procede a la etapa final que es la de empaquetado en la cual se empacan las bolsas de plástico dentro de bolsas más simples. En última instancia se guardan los productos en el almacén de materia prima hasta que son recogidos por los clientes o distribuidos por la empresa.

COMPONENTES DEL PROCESO IMPRESORA: En esta etapa del proceso se imprime las caras del plástico, siguiendo

el pedido del cliente.

LAMINADORA: Aquí se le añade una cubierta que cubre la parte superior de la bolsa para protección del contenido y también proteja la impresión.

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REFILADORA: En esta máquina se coloca los plásticos y se refila las partes que sobran, al momento de unir el plástico con la cubierta.

SELLADORA: En este proceso se pasa a sellar los costados del plástico realizándolo a presión con una determinada fuerza.

CORTADORA: Con la cortadora se pasa a cortar las bolsas de plástico según las medidas que ya han sido establecidos y que son plasmadas en la base de datos de la máquina.

EMPAQUETADORA: Con la empaquetadora se pasa a almacenar las bolsas en sus respectivas cajas y sellarlas.

A continuación, se muestra el proceso en imágenes para más una visión detallada.

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Ingreso de materia prima: MANGAS (rollos de papel)

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Operación: impresión (en las bolsas de plástico)

Operación: laminar

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Operación: Sellar y cortar

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Por ultimo operación inspección final y empaque de producto.

DOP DEL PROCESO:

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LAYOUT DEL PROCESO:

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DIAGRAMA DE FLUJO DE BLOQUES

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ANÁLISIS DE LOS LAZOS DE CONTROL, VARIABLES MEDIDAS Y MANIPULADASA continuación se analizaran los siguientes lazos de control:

1.- Tanque de abastecimientoLazo de indicador de control de flujo

Variable medida: Flujo en tanque de abastecimiento

Variable manipulada: Flujo de salida de pintura

Objetivo de lazo: Verificar y graduar la cantidad que se agregara a los cartuchos que contiene la impresora para así contar con un nivel óptimo, evitando los desperdicios de pintura o generando desbordes y una posible mala impresión en el plástico.

Tipo de lazo: cerrado

2.- Impresora Lazo de indicador de control de posición

Variable medida: control de la posición de plástico en la impresora

Variable manipulada: Control de posición en la entrada

Objetivo de lazo: Con respecto al objetivo, este deberá ser el poder tener un control de la posición de como entra las rollos de plástico en la impresora, además de verificar y mantener siempre en los estándares establecidos.


3.- LaminadoraLazo de control de posición

Variable medida: control de la posición del plástico impreso en la laminadora


Objetivo de lazo: Con respecto al objetivo, este deberá ser el poder tener un control de la posición de como entra el plástico impreso a la laminadora, además de contar con alarmas que nos advierten si es que hay una mala posición del plástico.


4.- RefiladoraLazo de control de posición

Variable medida: control de la posición del plástico laminado en la refiladora


Objetivo de lazo: Con respecto al objetivo, este deberá ser el poder tener un control de la posición de como entra el plástico laminado en la laminadora, además de contar con alarmas que nos advierten si es que hay una mala posición del plástico.


5.- SelladoraLazo de indicador de control de presión

Variable medida: Presión en la selladora

Variable manipulada: Control de presión aplicada al plástico refilado

Objetivo de lazo: Poder controlar e indicar la cantidad de presión que se le aplica al plástico, haciendo que sea el adecuado para la unión de las bolsas de plástico. Evitando el exceso de presión y logrando romper el plástico.


6.- CortadoraLazo de control de posición

Variable medida: posición del plástico en la cortadora

Variable manipulada: control de posición de plástico en la entrada

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Objetivo de lazo: Con respecto al objetivo, este deberá ser el poder tener un control de la posición de como entra el plástico en la cortadora, además de contar con alarmas que nos advierten si es que hay una mala posición del plástico.


7.- EmpaquetadoraLazo de control de velocidad

Variable medida: velocidad de la empaquetadora

Variable manipulada: control de la velocidad de entrada de las cajas

Objetivo de lazo: el objetivo es controlar la velocidad de entrada de las cajas a la empaquetadora, así se lograra mantener un ritmo constante.

Tipo de lazo: cerrado.

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DIAGRAMA DETALLADO E INSTRUMENTACION SEGÚN (IS S5:1)

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ELECCIÓN DE SENSORES, ACONDICIONADORES, CONTROLADORES, MANDOS DE POTENCIA Y ACTUADORESREQUERIDOS PARA AUTOMATIZAR EL PROCESO

1. Medidor de Presión Diferencial: Transmisores de presión, presión diferencial inteligente

Especificaciones:

- Tipo de Mediciones: Presión, Presión Diferencial, Presión Absoluta , de diafragma

- Rango de Medición: 0...0.06 kPa a 0...40 Mpa- Mínimo mantenimiento para las partes mecánicas- Alimentación Eléctrica: 2 hilos 24 VDC- Señal de Salida: 4 a 20mA- Protocolo de Comunicación: HART- Materiales: 316, Tantalum, Hastelloy C, Monel, etc.- Protección: A prueba de explosión (Opcional)

2. Medidor de Flujo Vortex: Para mediciones de Líquidos, Gases y Vapores

- Opciones: Wafer, Bridado y de insercion- Tamaño: 10mm...2200mm (0.3"...86")- Precision: +/- 1% - Señal de Salida: Pulsos, 4...20mA, RS485, HART, Modbus- Alimentación Eléctrica: 24 VDC, 3.6V Bateria de Litio - Grado de Proteccion: A prueba de flama e intrinsicamente seguro

3. Patented DSP Technology: Tecnología de imagen digital patentada como Digital Signal Processing crea un mapa viviente del tanque de proceso, optimizando en forma continua:

La potencia del sensor.

- Diagnosticos de prueba de fallas.- Filtrado de la señal de salida.- Rechazo de ruido ambiental.- Reconocimiento y rechazo de obstáculos

4. Sensores ultrasónicos estilo proximidad: Los sensores ultrasónicos estilo Boletín 873C pueden detectar objetivos sólidos y líquidos desde una distancia máxima de 3.3 pies (1m). Modo difuso estándar con una salida digital.

Características:

Operación con tres cables Conexión de tres conductores De 18 a 30 VCC Salida digital Capacidad de detección de metales, solidos no metálicos y líquidos Proteccion contra cortocircuito, impulso falso, inversión de polaridad, sobre carga

y ruido de transiente Distancia de detección ajustable (modelo digital) Manejo de materiales Empaquetado Transporte

5. EchoPod: Transmisor de nivel multi-funcion, medicion y control multipunto.- Es para pequeños tanques de hasta 1,25 m con 4 reles SPST 1A 60 VA. Cada rele puede ser configurado en un solo punto de alarma o seteado en dos conjuntos de llenado o vaciado automatico en simple o doble modo de control a prueba de fallos. Configurable mediante interface USB y software WebCal incluido con el sensor.

Salida analogica 4-20 mA proporcional al nivel. 4 contactos de alarma SPST 1ª Transductor de PVDF, cuerpo de Policarbonato.

6. Sensor de posicion capacitivo / para la industria plasticaM19 – M30, 12 – 20 mm, IP 65/67 ( KI, KG, KN series)

Sencillo ajuste en la aplicación mediante boton pulsador

Deteccion automatica de las cargas de salida PNP o NPN.

Libre selección de la funcion NA/ NC. Indica claramente visible del estado de

conmutacion. Resiste a descargas electrostaticas.

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7. Sensor de velocidad

GEL 2476

8. Motor Paso a Paso

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9. PLC ( Controlador Logico Programable )

Siemens Simatic s7 – 1200

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ANALISIS DE COSTOS

Para que nuestra idea del Diagrama de Instrumentación funcione tenemos que implementar algunos equipos y dispositivos los cuáles mencionamos a continuación y logramos conseguir información acerca de sus costos de manera aproximada.

Dispositivo Costos Cantidad Costos en soles

Medido de presión diferencial

395 € 1 1378

Medidor de flujo Vortex

225 € 2 1570.5

Sensores ultrasónicos estilo proximidad

770 $ 1 2233

Echopad: Transmisor de nivel

350 € 1 1221.5

Sensor de posición capacitivo

40 € 4 559

Sensor de velocidad 135 $ 4 1615

Motor paso a paso 48 € 1 168

PLC 156 € 2 1089

Alarmas 121 $ 4 1403

Scanner 500 $ 3 4350

TOTAL 15587

RECUPERACION DE LA INVERSION

La empresa CONVER S.A.C. dedicada a la producción de bolsas de plástico para diversos productos (de acuerdo a las necesidades de sus clientes), está pensando en invertir 15587 soles en la implementación de dispositivos con el fin de poder mejor toda la línea de su proceso de fabricación de forma automatizada. Sin embargo, CONVER S.A.C está evaluando la inversión, basándose en el tiempo que podrá recuperar lo invertido. Para eso, considera ciertos datos:

Demanda Mensual: 600 cajas aproximadamente.

Demanda Anual: 7200 cajas aproximadamente.

Precio de venta: 38 soles/caja

Costo producción: 20 soles/ caja

DATO: Cada caja contiene 200 bolsas.

DISPOSITIVOS PROYECTOS

Años 0 1 2 3 4 5

Cantidad 7200 7200 7200 7200 7200

Precio 38 38 38 38 38

Costos 20 20 20 20 20

Inversión -15587

Ventas 273600 273600 273600 273600 273600

Cto Ventas -144000 -144000 -144000 -144000 -144000

Traspaso 300

Utilidad antes IR 129600 129600 129600 129600 129900

IR 30% -38880 -38880 -38880 -38880 -38970

Flujo Efectivo -15587 90720 90720 90720 90720 90930

-15587 75133 165853

VAN Cok 10% 88032 S/. 328,444

RBC 276.49 veces

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PRD 0.2075 años 2 meses aprox.

TIR 582%

Conclusión: Si CONVER SAC, optaría en invertir en un proceso automatizado, debería tener en cuenta que el retorno de lo invertido en el proyecto será aproximadamente de 2 meses.

MEJORAS DEL PROCESO

Para poder realizar una comparación entre el antes o después de la implementación de los sensores y controladores en el proceso, se separó las mermas según tipo de error para verificar cuál de ellas era más frecuente. Para ello se seleccionó bolsas con tipo de falla, se pesó con respecto del total y se obtuvo los siguientes resultados al final del día de trabajo. Se hizo esto con un supuesto de utilización de 400 kg.

peso(kg) %

Merma tipo 1 38 40.6%Merma tipo 2 23 24.5%Merma tipo 3 11.8 12.6%Merma tipo 4 20.9 22.3%

93.7

Merma tipo 1 Merma tipo 2 Merma tipo 3 Merma tipo 40%

10%

20%

30%

40%

50%40.6%

24.5%

12.6%22.3%

Distribución porcentual del peso de la merma según tipo

Tipo de merma

Po

rce

nta

je

Fuente: CONVER S.A.C.

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Se puede observar entonces que la merma tipo1, en la máquina de impresión, es la que más se genera (40.6%) con respecto a las otras, seguidas del tipo2 (24.5%) y tipo4 (22.3%).

Con la implementación de los distintos controladores o sensores se logró una reducción de la merma que generaba la producción de la bolsa de plásticos. Podemos ver que se redujo de una forma considerable la merma ya que de los 93.7 kg, a solamente a casi 0 kg.

Esto debido a que todo el proceso se encuentra automatizado y existe diversos controladores y sensores, que logran optimizar toda la materia prima evitando los desperdicios y los errores en las diversas operaciones de toda la producción.

MAQUINAS QUE OPTIMIZAN EL PROCESO

Como una forma de poder optimizar de una mejor forma todo el proceso de la elaboración de las bolsas de plástico, se investigó de 1 maquina el cual se logra hacer todo el proceso en una sola , así se logra reducir las máquinas y que el proceso sea de en cierta forma más rápido.

La máquina es la siguiente:

Maquina automática para fabricar bolsas de plástico

PRECIO: 9000 DOLARES

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SKU: FR-DF-1000

DESCRIPCION DE LA MAQUINA:

Modelo: FR-DF-1000 Anchura máxima(mm):900 Velocidad de realización(piezas/minuto):5-100 Espesor de producto(mm): 0.05-0.40 Motor principal (kw): 2.2 Motor de marcha(kw): 2.0 Motor de alimentación(w):600 Potencia de calentamiento(w):1200x2 Fuente de alimentación:50Hz 220V+10%-15% Dimensiones generales (Largo x ancho x alto): 3800x1900x1700 Peso(kg):1700 Dispositivo principal: rack de materiales (1 pieza) Dispositivo de transporte de alimentación y motor de marcha para alimentación (1 pieza) Fotocelulas ( 1 pieza) Cuchilla de sellado caliente ( 1 pieza) Cuchilla de corte enfriada ( 1 pieza)

Con esta máquina se puede realizar casi todo el proceso de producción con excepción de la impresión que se realizara con otra máquina, de esta forma se puede hacer menos controles o sensores para poder automatizar la producción. Y su costo no es muy elevado, así que se considera como una buena opción para la empresa.

Máquina de impresión flexográfica de seis colores Codigo: IFL-1614

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PRECIO: 8000 DOLARES

Esta máquina es conveniente para la impresión de materiales de embalaje tales como polietileno, papel, rollos de plástico y papel, etc. Es un tipo de equipo de impresión ideal para producir bolsas de plástico y papel de embalaje para alimentos, bolsas de supermercados, bolsas de ropa, zapatos, alimentos, tiendas, etc.

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ESPECIFICACIONES

TECNICAS:

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