Máquina de llenado

Abstract

RESUMEN: El presente proyecto tiene como objeto el diseño de una máquina llenadora destinada a dosificar líquidos de baja densidad y viscosidad, como agua refrescos, licores, colonias, perfumes, leche, salsas, etc. Así como productos de media y alta viscosidad, como aceites, cremas, pastas, etc. Esta máquina utiliza como principio de funcionamiento el aire comprimido, el cual es dirigido mediante un circuito que consta de tres actuadores neumáticos los cuales realizan la secuencia diseñada para dosificar el fluido. El prototipo consta de una mesa fabricada en chapa con un diseño que le permite albergar toda la instalación electroneumática. Sobre dicha mesa se encuentra una válvula de tres vías diseñada para el proceso en concreto. Como su nombre indica, esta tiene tres canales o vías por los que circula el fluido de acuerdo con la secuencia de dosificación. Su diseño hace que sea perfecta para su función. Esta válvula es dirigida por un actuador neumático. Del mismo modo, otro actuador neumático realiza el proceso de succión o empuje del fluido desde la tolva, la cual se sitúa sobre uno de los canales de la válvula. Para dosificar el fluido, se ha diseñado un dosificador que es controlado por otro actuador neumático. En su diseño se ha tenido en cuenta la normativa vigente de la Unión Europea en lo relativo a máquinas que se usan en la industria de la alimentación dado que su uso es ideal para esta industria, así como la farmacéutica. En cuanto a los materiales, se han seleccionado aquellos más adecuados para configurar una máquina duradera y de calidad conforme a la normativa. El proyecto abarca el diseño estructural, así como la semi automatización y control de la máquina mediante varios sistemas: neumático y electroneumático. En cuanto al diseño estructural, se han modelizado mediante la herramienta inventor los elementos que componen dicha máquina a excepción de los elementos comerciales como actuadores y sensores los cuales han sido seleccionados para cumplir las exigencias del prototipo. La elección de los actuadores se basa en un estudio de las fuerzas que han de soportar, así como un estudio de pandeo. En cuanto a la semi automatización de la máquina, se han estudiado y desarrollado varios sistemas de control: neumático y electroneumático. El control neumático abarca el desarrollo de la secuencia de dosificación con el análisis de interferencias, el diagrama de mandos, la configuración del circuito con sus respectivos planos y sus componentes. El control electroneumático a su vez abarca el estudio de tres métodos: Sistemático, GRAFCET y Arduino. En el caso del Sistemático, por un lado, consta de un diagrama eléctrico que representa la secuencia de control programada en el lenguaje Ladder y por otro el circuito electroneumático que es gestionado mediante las electroválvulas comandadas por dicho circuito eléctrico junto a sus respectivos planos. El método GRAFCET recoge el esquema de secuencia de movimientos, la configuración del módulo lógico GRAFCET y la elaboración del circuito electroneumático con sus respectivos componentes y planos. El método Arduino consta de un código de programación en este lenguaje que representa la secuencia deseada para el funcionamiento de la máquina y por otro el circuito electroneumático que es gestionado mediante las electroválvulas comandadas por dicho programa. Finalmente se ha estimado el presupuesto del diseño y fabricación de una (1) Máquina llenadora aplicando como método de semiautomatización el Sistemático debido a su sencillez y bajo costo.

ABSTRACT: The purpose of this project is to design a filling machine for dosing liquids of low density and viscosity, such as water, soft drinks, liquors, colognes, perfumes, milk, sauces, etc. As well as products of medium and high viscosity, such as oils, creams, pastes, etc. This machine uses compressed air as an operating principle, which is directed by a circuit consisting of three pneumatic actuators which perform the sequence designed to dose the fluid. The prototype consists of a table made of sheet metal with a design that allows it to house the entire electropneumatic installation. On this table is a three-way valve designed for the specific process. As the name suggests, it has three channels or pathways through which the fluid circulates according to the dosing sequence. Its design makes it perfect for its function. This valve is driven by a pneumatic actuator. Similarly, another pneumatic actuator performs the process of suction or pushing the fluid from the hopper, which is located on one of the valve channels. To dose the fluid, a dispenser has been designed that is controlled by another pneumatic actuator. Its design has considered the current regulations of the European Union regarding machines used in the food industry since their use is ideal for this industry, as well as the pharmaceutical industry. As for the materials, those most suitable have been selected to configure a durable and quality machine in accordance with the regulations. The project covers the structural design, as well as the semi-automation and control of the machine through several systems: pneumatic and electropneumatic. As for the structural design, the elements that make up this machine have been modeled using the inventor tool, except for commercial elements such as actuators and sensors, which have been selected to meet the requirements of the prototype. The choice of actuators is based on a study of the forces they must withstand, as well as a buckling study. As for the semi-automation of the machine, several control systems have been studied and developed: pneumatic and electropneumatic. Pneumatic control covers the development of the dosing sequence with interference analysis, the control diagram, the configuration of the circuit with its respective planes and its components. Electropneumatic control in turn encompasses the study of three methods: Systematic, GRAFCET and Arduino. In the case of the Systematic, on the one hand, it consists of an electrical diagram that represents the control sequence programmed in the Ladder language and on the other the electropneumatic circuit that is managed by the solenoid valves commanded by said electrical circuit together with their respective planes. The GRAFCET method includes the sequence of movements scheme, the configuration of the GRAFCET logic module and the elaboration of the electropneumatic circuit with its respective components and planes. The Arduino method consists of a programming code in this language that represents the desired sequence for the operation of the machine and on the other the electropneumatic circuit that is managed by the solenoid valves commanded by said program. Finally, the budget for the design and manufacture of one (1) Filling Machine has been estimated, applying the Systematic as a semi-automation method due to its simplicity and low cost.