Estudiantes: Christian Camilo Martín

Hugo Armando Rodríguez

Andrés Felipe Arocha

Carlos Andrés Carrillo

Director: Ing. Ricardo Forero

Ing. Manuel Mejía

ESTAMPADORA DE ABRAZADERAS PARA

MEDIDORES DE CAUDAL DE AGUA

Departamento de Ingeniería Mecánica y MecatrónicaLínea de Investigación, Innovación y Desarrollo Tecnológico

XXIV MUESTRA DE MÁQUINAS Y PROTOTIPOS

ANTECEDENTES Y FUNDAMENTACIÓN

Se manifestó la necesidad de la actualización y automatización de la máquina que

realizaba un proceso de forma semiautomática, este proceso llamado “termograbado”

estaba generando un cuello de botella en la fabricación de los medidores de caudal de

agua.

Anteriormente se utilizaba una máquina que se volvió obsoleta. Se prescindió de la

misma porque los costos de mantenimiento y de operación eran muy altos, además, era

demasiado grande, si consideramos el espacio de almacenamiento, ventaja útil,

depreciación, costos y tiempos de producción de la pieza para la cual se diseño la

máquina, pudimos darnos cuenta que era una necesidad imperativa para la empresa el

diseñar una máquina que cumpliera con los requerimientos necesarios para la eficiencia

del proceso de fabricación.

FINANCIADOR: Elster - Coltavira S.A.

VALOR DEL PROYECTO: $ 9.384.674

TIEMPO DE DESARROLLO: 5 Meses.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

El problema principal es el mejoramiento del proceso de estampado de

abrazaderas por el método de termograbado, ya que este se estaba realizando

en forma manual.

El objetivo principal es realizar el proceso de estampado por termograbado de

las abrazaderas plásticas que se utilizan en el ensamble y fabricación de los

medidores de caudal de agua de una manera más eficiente, segura y

económica, para mejorar los índices de producción y mantener la empresa

dentro de las mejores en la industria, además, mantener el programa de

aseguramiento de la calidad dentro de los estándares que se requieren.

REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE

La empresa requiere que la máquina tenga las siguientes cualidades:

•Automatización del proceso de estampado.

•La máquina debe ocupar el menor espacio posible.

•Marcación de seguridad en color blanco.

•Capacidad de marcación de registros por lotes.

•Capacidad de marcación sobre distintos tipos de plásticos usados para la

fabricación de las abrazaderas.

•Realización de proceso automático a excepción de la ubicación y la remoción

manual de la pieza a grabar.

•Funcionamiento con corriente alterna de 110 voltios o 220 voltios.

•Funcionamiento con un sistema neumático acoplado a la linea neumatica de la

empresa.

•La operación de la máquina debe ser sencilla y además reducir los peligros

mecánicos y ocupacionales para el operario de la máquina (Seguridad Industrial

y Ergonomía).

•Facilidad en el mantenimiento y practicidad en el cambio de herramientas y

componentes.

ANÁLISIS DE LA COMPETENCIA (BENCHMARKING)

Como es un proceso que se usa mucho

en la industria de textiles, madera,

plásticos, publicidad y sobre una diversa

variedad de superficies se encontraron

diferentes maquinas nuevas que serian

importadas de España con costo

aproximado de $ 24’500.000, quedando

descartadas por la demora en la entrega

de la maquina y el costo total de la

maquina puesta en la empresa.

Otra opción era el overhaul por medio de

una empresa externa, pero también se

subía demasiado el presupuesto, ya que

facturaría $19’750.000.

DIAGRAMA DE DESCOMPOSICIÓN FUNCIONAL

Funciones primarias:

•Selección del tipo de abrazadera (5,32 %).

•Avance del numerador del dado de marcación del lote (6,25%).

•Toque con el marcador en el retorno del cilindro (6,25%).

•Verificar estado de la cinta (6,25%).

Funciones Secundarias:

•Sistema de sujeción (4,5%)

•Sensores de temperatura en la superficie de contacto con la cinta (3%)

•Accionamiento de los cilindros de estampado (4%)

•Accionamiento del cilindro que gira el plato (3,1%)

•Toque con el fin de carrera (3,1%)

•Fijación de la posición con trinquete (3,1%)

•Suministro de cinta de estampado (3,7%)

•Lectura de los sensores (3,2%)

•Conectar el autómata PLC con la interfaz (3,9%)

DIAGRAMA DE DESCOMPOSICIÓN FUNCIONAL

Funciones Terciarias:

•Realizar control del registro (0,5%)

•Descripción del ciclo de operación (2,66%)

•Suministro de abrazaderas (1%)

•Dados fijos durante la operación de la máquina (2,5 %)

•Dados removibles durante los mantenimientos requeridos (2,5%)

•Suministro de una fuente de energía (1%)

•Posicionamiento de la resistencia dentro de los dados (1,5%)

•Comparación de la temperatura requerida con la leída (2%)

•Cilindros removibles durante los mantenimientos requeridos (2%)

•Cilindros fijos durante la operación de la máquina (2%)

•Verificación del retorno del cilindro (1,3%)

•Permitir giro de 360º para pasar por las dos etapas de estampado (1,6%)

•Recolección de cinta utilizada (2,5%)

•Medidas de seguridad de la máquina (2,1%)

GENERACIÓN DEL CONCEPTO

Las diferentes etapas que nos dan las funciones técnicas de la maquina son:

•El posicionamiento de la abrazadera.

•El estampado.

•El giro del disco.

•La alimentación de la cinta

•El control de la máquina.

De tal forma que el usuario final tenga todas las posibilidades para ajustar y

obtener un producto de óptima calidad.

DESARROLLO DE LA IDEA

PRESENTACIÓN DE LA ALTERNATIVA DE DISEÑO DOMINANTE Y

JUSTIFICACIÓN

Se plantearon tres subsistemas dentro del funcionamiento de la maquina,

unidos de forma ordenada y coordinada por medio de la automatización que

nos brinda el PLC para controlar las variables involucradas en el proceso de

estampado.

1. El giro de posicionamiento del plato donde se encuentran las

abrazaderas colocadas para el termograbado.

2. La impresión, dado por los cilindros neumáticos que nos brinda el toque

de los clises, la cinta de marcado y la abrazadera plástica sobre la que se

va a imprimir.

3. La alimentación de la cinta de marcado y posterior recolección de la cinta

utilizada.

GENERACIÓN Y EVALUACIÓN DEL PRODUCTO

Ahorros:

Chatarra Consumo Aire Energía Area Horas/Hombre

75 Kg 55% 66% 60% 40%

ANTES DESPUÉS

GENERACIÓN Y EVALUACIÓN DEL PRODUCTO

ANTES DESPUÉS

DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA

El nuevo diseño tiene la virtud de ser

una maquina estandarizada, haciendo

que los mantenimientos sean mucho

mas rápidos, sencillos y económicos,

con implicaciones mucho más profundas

en los tiempos de parada de la maquina

y tiempos de producción.

Otro punto fundamental en el diseño de

maquina fue la seguridad del operario,

ya que en el proceso anterior, había

problemas de seguridad industrial y de

salud ocupacional, haciendo esto un

punto crítico para las directivas de la

empresa.

APORTE Y VALOR SOCIAL DEL DISEÑO

Con el desarrollo de esta máquina,

aportamos mejoras en los tiempos de

producción de la empresa solicitante

del proyecto, haciendo que la

compañía continúe siendo líder en el

sector industrial.

Aunque con la implementación de

esta máquina solo se necesita un

operario, se hace necesario que uno

de los dos operarios que realizaban

el proceso manual sea reasignado a

otra labor que se necesite en la

empresa.

ANÁLISIS ECONÓMICO

Inversión

Automatización y Control $2.066.860

Sistema Mecánico $3.177.982

Sistema Neumático $4.151.677

Sistema Eléctrico $1.270.900

TOTAL $10.667.419

Comparativo Otras Inversiones

Costo Máquina Nueva $24.500.000.oo

Costo Overhaul Ingeniería externa $19.750.000.oo

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Se recomienda en una etapa posterior o mejoramiento al proyecto, realizar la

alimentación de las abrazaderas de forma automática, esta es una posibilidad

no contemplada inicialmente debido a la premura del tiempo, pero que puede

ser retomada ya que incrementa el rendimiento de la máquina y agilización del

proceso.

Un aspecto muy importante a tener en cuenta en los proyectos es el equilibrio

constante entre las prestaciones y calidad final versus los costos de diseño y

materiales, ya que por ejemplo se pueden estar sobredimensionando

elementos de forma innecesaria, o se pueden estar subutilizando las funciones

de un componente que al fin al cabo no es necesario y del cual se puede

prescindir.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Y HERRAMIENTAS DE

INGENIERÍA EMPLEADAS

[1] SENA – FESTO, Iniciación al personal de montaje y mantenimiento.

Neumática Manual de estudio. 3ra Edición. Alemania 1989. 243p.

[2] NORTON Robert L. Diseño de Máquinas, 1ra Edición en español. Ed

Pearson, México 1999. 1080p.

[3] INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TECNICAS, Normas

Colombianas para la presentación de trabajos de investigación. Quinta

actualización. Santafé de Bogotá D.C. ICONTEC, 2002. 34p. NTC 1486.

[4] SUPERINTENDENCIA DE INDUSTRIA Y COMERCIO. Compendio de

normas de protección al consumidor. Santafé de Bogotá D.C. SIC 2004. 288p.

[5] INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TECNICAS Y CERTIFICACION.

Norma Colombiana – “Medidores de agua fría. Tipo desplazamiento, con caja

principal de plástico”. Santafé de Bogotá D.C. ICONTEC NTC 4892

[6] Normas para la seguridad funcional según EN954.

http://www.pilz.com/knowhow/standards/standards/functional_safety/articles/00

238/index.es.jsp

¿PREGUNTAS?

GRACIAS POR SU ATENCIÓN