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

XXV MUESTRA DE MÁQUINAS Y PROTOTIPOS

Balanza Dinámica PaquetesJerónimo Pardo Saldarriaga - jpardos@unal.edu.co

Frank Alexander Morales Pinilla - famoralesp@unal.edu.co

Gabriel Andrés Perdomo - gaperdomope@unal.edu.co

ANTECEDENTES Y FUNDAMENTACIÓN

El control de calidad en la industria se convierte cada día en una herramienta fundamental para el control

de diversos procesos de manufactura

encaminado a la satisfaccion del cliente con el producto ofrecido. Este se logra a traves de la

medición de los parámetros de producto.

• Diversas medianas y pequeñas empresas no cuentan con un sistema de control de peso optimo y de rapida respuesta que les permita tener un flujo continuo de productos por los altos costos de estos sistemas en el mercado, lo que hace grandes tiempos de producción y se sacrifica la calidad del producto.

• El modulo de pesaje dinamico se ha realizado para satisfacer esta necesidad a bajos costos enfocado a industrias cuyos productos son flujo continuo y pesos pequeños.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Para el control de calidad en diversos procesos industriales el peso del

producto y su variación es importante además del tiempo que

toma realizar el mismo. Se hace necesario generar una solución

accesible y fiable

REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE

Costos

Precisión de medida

Velocidad de respuesta

Cantidad de piezas

ANÁLISIS DE LA COMPETENCIA (BENCHMARKING)

En el mercado se encuentran una amplia gama de productos que

cumplen dicha función, el alto costo de estos dispositivos los hace poco

accesible para pequeños y medianos empresarios

Marca: Mettler Toledo

Modelo: Centerlign

Características y ventajas

Suspensión auto-centrada para el pesaje preciso y repetible

Suspensión auto-compensadora de cargas laterales

La instalación rápida y fácil le ahorra tiempo y trabajo

Acero al carbono pintado en epoxi o acero inoxidable

Celdas de carga de acero inoxidable herméticamente selladas

(excepto las celdas de 250 lbs)

Caja de unión NEMA 4X en acero inoxidable

Cojinetes de aislamiento opcionales para reducir la

vibración, los choques y los efectos térmicos

El controlador digital de peso ITW 380 está

especialmente concebido para el manejo de celdas de

carga digitales para pesaje dinámico a alta velocidad.

Con opcionales de cintas aceleradoras, distanciadoras y

de escurrido o limpieza. Descartadores mecánicos,

neumáticos o hidráulicos de acuerdo a la capacidad y

tipo de elemento pesado. Cabinas acrílicas para

reducción de corrientes de aire que influencien la

pesada. Impresores, lectores de códigos de barras.

Construídos en acero standard o inoxidable, con

protecciones para operar zonas explosivas.

disponen todo tipo de celdas de carga,

accesorios, partes,

transductores , basculas, pesos patron.

Ofrecen el mejor precio del mercado,

pero no tienen en su inventario

Un sistema modular para pesaje

dinamico

ESPECIFICACIONES DE INGENIERÍA (QFD)

Precisión

Velocidad de respuesta

Rango de pesos

Dimensión

Cantidad de piezas

FUNCIONES:DIAGRAMA DE DESCOMPOSICIÓN FUNCIONAL

Pesar paquetes en movimiento

Funciones de operación

Funciones de Montaje y mantenimiento

Interactuar con el operador

Censar el peso

Almacenar posición y peso del paquete

Interfaz amigable

Resistir golpes

Tomar la señal

Amplificar la señal

Depurar la señal (vibraciones)

Obtener un margen de Precisión

Enviar la señal

Montaje

Fácil montaje y desmontaje

mantenimiento

Fácil de Calibrar

Fácil limpiar

Evitar mantenimiento

Dispositivos para emular una banda transportadora

Discos rotativos

Resortes de compresión

Banda elástica

Resorte de compresión

resbaladilla

Banda triangular

Sistema tijera

Celda de carga

Evaluación de conceptos

Evaluación de conceptos

Diseño dominante

Sistema modular:

Facilidad para adaptarla a diversas líneas de proceso

Rigidez estructural

Flexibilidad

• Celda de carga:

• Transductor económico

• Transforma la señal peso directamente a pulsos eléctricos

• Buena respuesta a los ruidos (robusto)

• Buena precisión

• Comercial

• Resbaladilla:

• Facilmente adaptable a la unidad

• Velocidad de salida regular

• No es necesario adaptar un dispositivo

• Sencillo

Materiales

• Los entornos en donde Magnahmt

trabaja, se expone a corrosion, oxidacion,

altas temperaturas (90 °C), humedad y

polvo.

• la rigidez es un factor critico en

dispositivos de medicion.

• Selección: Acero+Anticorrosivo+pintura

para exterior

Modulo de medición

Apoyos niveladores

Soldadura e6013 perfil 40x40 – placa

3/8 in cortada en laser

Acrílicos acoplados con tornillos de ¼

in.

Celda de carga soportada en zapatas

de acrilico perforados con taladro

para acoplar por tornillos de ¼ in.

Complicaciones en el modulo

Al obtener gran rigidez en la mesa de

medicion, El peso del modulo aumento

hasta 8 kgs aproximadamente

Sumado con todos los elementos de

union y demas componentes

Hicieron que el transporte, la movilidad

de todo el proyecto fuese

Muy engorroso, ya que por su

geometria no era facil maniobrarla

Complicaciones en el control

El acondicionamiento de señal consta de tres

etapas: filtrado, amplificación y conversión

análogo-digital. El filtrado se realiza mediante

filtros pasabajos, la amplificación es realizada

con un amplificador de instrumentación y la

conversión con un CI conversor A/D. Con esta

configuración los tiempos de respuesta y el error

no son los suficientemente buenos para los

requerimientos del proyecto.

Funcionamiento

• El modulo recibe el paquete de la resbaladilla en condiciones similares a las condiciones de operación.

• Pasa por la placa receptora, causa una pequeña deformación de la celda de carga

• El producto sale del modulo suavemente

• La deformación de la celda de carga genera pulso eléctrico

• El pulso eléctrico es filtrado, amplificado, y digitalizado por la tarjeta ADC-LS

• La señal es enviada mediante comunicación RS485 Half Dúplex y es recibida en el ordenador mediante un conversor RS232-RS485

• La señal es recibida por el software, que permite visualizar el valor sensado

APORTE Y VALOR SOCIAL DEL DISEÑO

El objetivo primordial del proyecto es ofrecer un dispositivo útil, que cumpla a cabalidad las

exigencias de hoy en día; con la mínima cantidad de componentes posible, y a un

precio razonablemente bajo comparado con los servicios prestados del mismo tipo

por multinacionales y empresas con gran trayectoria.

• Aunque los sistemas actuales superan las caracteristicas de ´Magnahmt´, las prestaciones que ofrece son suficientes para pesos bajos, con un buen rango de precision , la facilidad de montaje y calibracion. Ademas de su mejor caracteristica: precio bajo.

• Entraria a competir con caracteristicas bastante llamativas en el sector de pesaje dinamico, muy util para pequeñas y medianas empresas cuya producción se enfoca en productos de flujo continuo.

ANÁLISIS ECONÓMICO

•Tiempo de diseño: 96 horas por persona

•Costo de diseño:$ 2´200 000

•COSTOS DE MATERIALESMaterial Cantidad Valor Total

Perfil 4x4x1,5 (6m) 1 25500 25500

Placa soporte acero 1020 1 54000 54000

Lamina acrilico salida y soporte 1 17000 17000

Lamina resbaladilla acrilico 1 85000 85000

tornillos y tuercas 12 500 6000

Accesorios niveladores 4 1000 4000

Tarjeta DS 1 210000 210000

Celda de carga 1 50000 50000

Pintura anticorrosiva (1/2 litro) 1 13000 13000

Totalidad costos 464500

• COSTOS DE FABRICACIÓN

• COSTOS DE ENSAMBLE

Tiempo de ensamble: 1,3 horas

Costos de ensamble: $55000

Material Cantidad Tiempo (h) Valor ($) Total

Soldadura 1 4 35000 35000

Taladrado 1 4 54000 24000

Corte segueta 1 2 17000 4000

Corte laser 1 0,5 85000 12000

Total 75000

Desperdicios y

recomendaciones

• Exceso de materiales: Tornillos, lamina

de acrilico, perfil.

• Es necesario tomarse el tiempo y buscar

con mas antelación proveedores

minoristas.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

•Se dispone de muy poco tiempo para analizar imparcialmente y cumplir con las exigencias expuestas

desde de principio del proyecto.•Viendo los resultados obtenidos, y observando el

mercado en el cual se entraria a competir, vemos que las empresas actuales ofrecen una gama muy amplia de productos especializados, pero que por causas de su mismo mosaico, el precio de sus productos es muy alto; viendo esta falencia es factible entrar a competir

en cuanto a precios para las medianas y pequeñas empresas que no cuentan con suficiente capital.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Y HERRAMIENTAS DE INGENIERÍA EMPLEADAS

Software:

•Working Model v2005

•Ansys v11

•Solid Edge v18, v20, ST

•MS Office 2007

•Autocad 2008

•Proteus Professionalv7.4 SP3

•Visual Basic Pro 6.0

•DsensorL

Bibliografia

ULRICH KARL y EPPINGER STEVEN. “Diseño y Desarrollode Productos, Enfoque Multidisciplinario”, McGraw HillInteramericana, 2004.

ULLMAN DAVID. “The Mechanical Design Process”,McGraw Hill International Editions, 1992.

Shigley, Joseph Edward. Diseño en ingeniería mecánicade Shigley. 8a. ed. McGraw-Hill/Interamericana

Norton, Robert L. Diseño de maquinaría: síntesis yanálisis de máquinas y mecanismos. 3a ed. McGraw-Hill

Ceballos, Francisco Javier. Curso básico deprogramación de Visual Basic 6. Alfaomega, 2001

MUCHAS GRACIAS

Jerónimo Pardo Saldarriaga- jpardos@unal.edu.co

Frank Alexander Morales Pinilla- famoralesp@unal.edu.co

Gabriel Andres Perdomo Perdomo- gaperdomop@unal.edu.co