Diseño y fabricación de una instalación neumática para el envasado de productos alimenticios

Abstract

El objetivo de este Trabajo de Fin de Grado se centra en el diseño de una máquina envasadora automática destinada al proceso de dosificación y pesaje de productos. Inicialmente, se aborda la historia de la neumática y su impacto en el desarrollo industrial. Se exploran los componentes esenciales de una instalación de envasado automático cruciales para garantizar la calidad del producto final. El problema para resolver se define en términos de diseñar una instalación neumática eficiente que permita la dosificación precisa y el pesaje exacto de productos variados, considerando condiciones operativas específicas y las características del producto. La propuesta incluye la implementación de un sistema completo de dosificación y pesaje mediante actuadores neumáticos, válvulas de control, y un circuito electroneumático diseñado con la herramienta FluidSIM. Se desarrollará un código de programación para una placa Arduino, que gestione las señales de los sensores de peso y coordine las acciones de los actuadores. En el diseño de componentes principales, se calculan y especifican los requerimientos de la cinta transportadora, motores, bandas y rodamientos para asegurar el transporte eficiente de los productos. Se seleccionan actuadores neumáticos con dimensiones y capacidades adecuadas, eligiendo modelos específicos de fabricantes reconocidos en la industria para garantizar fiabilidad y rendimiento. Se realiza un presupuesto integral que considera materias primas, componentes comerciales, mano de obra y los impuestos correspondientes. Este presupuesto total refleja los costes asociados con la construcción, instalación y puesta en marcha de la máquina envasadora automática, asegurando que cumpla con los estándares de calidad y eficiencia requeridos para la industria del envasado moderna. El coste final de la máquina propuesta es considerable, pero se justifica por la reducción del personal requerido y la mejora en los tiempos de producción. Además, se logra una notable mejora en la calidad y una estandarización de los componentes comerciales, lo que facilita el mantenimiento. Al tratarse de un entorno dinámico, la solución también ha considerado el posible crecimiento de la empresa. Por ello, se ha diseñado el sistema para permitir la inclusión de una segunda línea de trabajo en paralelo, aprovechando el espacio disponible y la fácil escalabilidad que ofrece el uso de Arduino.

The objective of this Final Degree Project is focused on the design of an automatic packaging machine for the dosing and weighing process of products. Initially, the history of pneumatics and its impact on industrial development is addressed. The essential components of an automatic packaging installation crucial to guarantee the quality of the final product are explored. The problem to be solved is defined in terms of designing an efficient pneumatic installation that allows precise dosing and accurate weighing of varied products, considering specific operating conditions and product characteristics. The proposal includes the implementation of a complete dosing and weighing system using pneumatic actuators, control valves, and an electro-pneumatic circuit designed with the FluidSIM tool. A programming code will be developed for an Arduino board, which manages the signals from the weight sensors and coordinates the actions of the actuators. In the design of main components, the requirements of the conveyor belt, motors, belts and bearings are calculated and specified to ensure the efficient transport of the products. Pneumatic actuators with appropriate dimensions and capacities are selected, choosing specific models from industry-recognized manufacturers to ensure reliability and performance. A comprehensive quotation is prepared that takes into account raw materials, commercial components, labor and applicable taxes. This total budget reflects the costs associated with the construction, installation and start-up of the automatic packaging machine, ensuring that it meets the quality and efficiency standards required for the modern packaging industry. The final cost of the proposed machine is considerable, but is justified by the reduction in personnel required and the improvement in production times. In addition, there is a significant improvement in quality and a standardization of commercial components, which facilitates maintenance. As this is a dynamic environment, the solution has also considered the possible growth of the company. Therefore, the system has been designed to allow the inclusion of a second work line in parallel, taking advantage of the available space and the easy scalability offered by the use of Arduino.