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DISEO Y CONSTRUCCIN DE UNA CORTADORA DE JABONES

ORLANDO ALFONSO BENAVIDES PEREZ BRYAN ALEXIS PARDO FAJARDO

INGENIERA MECATRNICA

UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA BOGOT

2014

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TABLA DE CONTENIDO

INTRODUCCIN ............................................................................................. 3 ANTECENDENTES ........................................................................................ 4 METODOLOGA .............................................................................................. 5 OBJETIVOS .................................................................................................... 6 ALCANCES Y LIMITACIONES ........................................................................ 7 DESARROLLO DEL PROYECTO ................................................................... 8

Descripcin ........................................................................................ 8 Funcionamiento .................................................................................... 10 Parte mecnica ........................................................................... 10 Parte elctrica ............................................................................. 11 CONCLUSIONES ..................................................................................................13 BIBLIOGRAFA ......................................................................................................14 ANEXOS ................................................................................................................15

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INTRODUCCIN La industria actual tiene mucha demanda, es por esto que se han creado mquinas automatizadas con el fin de facilitar la produccin, aumentando su eficacia y reduciendo los costos de mano de obra. Adems al automatizar la industria se ha logrado acelerar la produccin casi a un 100%, generando ms ganancias a las empresas. La produccin del jabn es compleja, se manejan varios materiales para producir distintas clases de jabones, actualmente usan mquinas automatizadas que mezclan, dan forma, cortan y empacan este producto con eficacia y rapidez, as suplen la demanda de este mercado. Pero no slo el jabn se hace industrialmente, tambin hay opciones de hacer jabn casero aunque al tener la necesidad de cortarlo no hay una manera de hacerlo automticamente. An siendo esta poca el auge de la automatizacin no existe una cortadora de jabn automtica accesible para todo pblico, slo existen en el mercado cortadoras de jabn artesanales, que exigen un esfuerzo mayor a lo que exigira algo automtico, en las cortadoras artesanales el usuario debe aplicar fuerza bruta sobre una superficie con el fin de que unos filamentos corten el jabn en trozos ms pequeos pero si desea cortar muchos jabones, es de esperarse que la persona se canse y no pueda realizar este trabajo continuamente. Por esto, con este trabajo proponemos la realizacin de una cortadora de jabn casera pero automtica, que slo necesite un esfuerzo mnimo de la persona que la use, una herramienta que facilite el proceso de produccin casera de jabn y puede ser que innove en la gran industria.

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ANTECEDENTES

A lo largo de la historia las diferentes civilizaciones han fabricado el jabn en grandes moldes y siempre presente la necesidad de cortar este. Se dice que los fenicios fueron los primeros en fabricar este producto por medio de la mezcla de aceite de oliva y carbonato de sodio, luego los sirios lo empezaron a producir por medio del aceite de oliva y aceite de laurel. Posteriormente los germanos hicieron jabn por medio de la grasa de jabal y aceites aromticos (ojocientifico, 2012), a pesar de que muchas de las mezclas eran diferentes todas tenan algo en comn y era que este producto tena la necesidad de ser reducido en partes ms pequeas para que las personas pudieran usarlo ms cmodamente, para cortar el jabn en la antigedad se usaban cuchillos, claramente cada pieza de jabn no sera igual a otra en su tamao. Debido a esto se cre algo llamado cortadora de jabn artesanal, una mquina de trabajo mecnico de la cual no se tiene fecha de invencin que nos permitira hacer cortes parejos a una gran barra de jabn, en la evolucin de cada cosa existente en el mundo la industria automatizo tambin esta mquina es la que las grandes empresas productoras de jabn usan para proporcionar un producto con un corte exacto. Las cortadoras de jabn artesanales son ms comunes ya que no requieren ninguna sistematizacin pero obliga a las personas a realizar un trabajo muy fuerte ya que se necesita aplicar fuerza para que el proceso se lleva a cabo bien, con una cortadora de jabn automtica este proceso se convierte en algo ms fcil rpido y efectivo para realizar el proceso de corte de un jabn grande. Implementar una mquina que corte el jabn en las medianas y pequeas empresas sera algo que las pondra al nivel de grandes empresas, existe un mundo posibles formas de que un proceso se haga autnomo, ya la cortadora de jabn posee un abanico de oportunidades para que se haga un proceso automtico.

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METODOLOGIA

La automatizacin de un proceso es la sustitucin de trabajos manuales por la realizacin del mismo trabajo de manera autnoma (over.bloq,2014).Nuestro proyecto es la fabricacin de una cortadora de jabn automtica, una mquina que permita cortar grandes fragmentos de jabn sin la necesidad de tener una persona aplicando fuerza para cortar el producto. Lo primero que se debe hacer es un anlisis del proceso en general (corte del jabn), en esta etapa estudiaremos el proceso como tal y miraremos en que parte del proceso se pueden mejorar algunas cosas y automatizarlas. Lo segundo a trabajar es la bsqueda de ideas, en esta etapa se presentan las posibles ideas de automatizacin del proceso, el tercer paso es mirar los costos de la inversin y si es rentable o no y lo ltimo es la puesta en marcha del proyecto, la creacin e implementacin de este. La cortadora de jabn como lo haba dicho posee una inmensa cantidad de opciones para automatizarlo, que sus procesos se realizan de manera autnoma es un reto para nosotros, y s que este proyecto lo podemos llevar a cabo con un organizacin del tiempo y una colaboracin de todo el equipo, aprovechando todos los conocimientos que se nos brindan tanto dentro de la universidad como nuestras investigacin autnoma para llegar un fin, la elaboracin de una cortadora de jabn automtica sin margen de error que facilite una tarea o proceso para las personas.

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OBJETIVOS

Objetivo General

Implementar una cortadora de jabn casera a la industria, que posea la capacidad de funcionamiento durante largos periodos de tiempo sin ningn error y que lleve a cabo el proceso de manera satisfactoria y autnoma.

Objetivos Especficos

Innovar una mquina cortadora de jabn que sea automatizada dentro de un proceso industrial y facilite la terminacin de este mismo.

Mejorar las cortadoras de jabn ya existentes para as mejorar la calidad de un producto mediante un proceso ms exacto y sistematizado.

Utilizar los conocimientos adquiridos en clase para realizar un sistema automatizado partiendo de un diseo propio.

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ALCANCES Y LIMITACIONES

Alcances Nuestro proyecto tiene mucho potencial y considero que tenemos la capacidad de imaginar cmo podemos llevarlo a cabo con la mejor combinacin de ideas y de posibilidades que tenemos para construir la cortadora de jabn automtica. Los integrantes tenemos la capacidad de llevar este proyecto a cabo y cumplir con exactitud lo planeado. Se puede mezclar las capacidades y el ingenio de los integrantes con los potenciales del proyecto y llegar a una maquina cortadora de jabn de excelente funcionamiento y precisin. Limitaciones

1. Si el jabn es muy duro, posiblemente las cuerdas quedaran a la mitad y se necesitar fuerza humana para terminar de cortar el jabn.

2. Puede ser que las cuerdas no resistan tanta presin y se estallen.

3. Lnea de investigacin limitada ya que no existe mucha informacin de automatizacin de cortadoras de jabn.

Alternativas de solucin

1. A caso tal de que esto ocurra, idear una manera de que la cortadora baje con ms fuerza y no quede a la mitad.

2. Llevar cuerdas de repuesto en caso de que fallen o se daen.

3. Investigar a profundo en libros y en medios como el internet sobre lo que es una cortadora de jabn artesanal y sobre lo que es la automatizacin, teniendo en cuenta los subtemas como el jabn y un proceso de corte.

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DESARROLLO DEL PROYECTO

DESCRIPCIN Para empezar con la construccin del proyecto, primero se investig a fondo todo lo relacionado con el tema, las cortadoras de jabn manuales e industriales, al ver esto la idea surgi, crear un nuevo prototipo de cortadora con el fin de automatizar las cortadoras caseras, as sern accesibles a todo el mundo y no se tiene que comprar una mquina industrial para realizar este proceso. Antes que nada, se tuvo que realizar un prototipo, un bosquejo de cmo se quera hacer, al principio el proyecto no tena banda transportadora, y se supone que funcionara con poleas, ya despus de pensar bien se decidi automatizarla completamente.

Boceto

Diseo Final Posterior a esto se procede a la compra de materiales, la mquina en su mayor parte est hecha de aluminio, se compone de 6 barras de aluminio huecas, 4 forman la base junto a una lmina de platina y las otras 2 barras le dan forma a la tapa.

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Tambin la mquina est compuesta por un sistema bsico de biela-manivela (disco, manivela, engranaje), dos rodillos, tres motores, y una banda de caucho. La tapa est compuesta por 2 barras de aluminio hueco cortadas en 4, 2 de 20 cm y 2 de 30 cm, las puntas de las barras tienen forma diagonal, esto con el fin de hacer ms fcil su unin y para evitar problemas de que no encajara perfectamente se usaron remaches. Aparte de esto, se usaron ngulos internos con el fin de reforzar la estructura y evitar que se desarmara cuando se le aplicara fuerza. Para realizar el corte se usaron finas cuerdas de metal, exactamente son cuerdas de guitarra, estos filamentos soportan una gran cantidad de fuerza y si es el caso tambin se podra aplicar calor. Para que no se destemplen las cuerdas se usaron remaches, los cuales ejercen presin y no dejan que se suelten las mismas. Un problema que surge es que el jabn al cortarse se queda pegado a las cuerdas, para eso se deben lubricar con algn tipo de aceite, as no se pegaran y dar un corte limpio dejando el jabn en la banda transportadora. La base es una lmina de platina de 80cm x 25cm, los bordes estn reforzados con barras de aluminio unidas por remaches, as la base queda firme y la zona donde se corta el jabn es plana en su totalidad, al estar plano el corte no es totalmente limpio, quedan aproximadamente 2mm sin cortar, por eso se decidi que el jabn debe tener una pequea curva en el centro de la base y as se cortar completamente el jabn. La cortadora de jabn as quedaba muy baja, para eso se le colocaron unos soportes hechos en madera, dos en cada extremo, al principio la cortadora quedaba bailando debido a que se movan, la solucin a esto fue colocar un soporte horizontal a cada par de maderas, as se sostiene firmemente y no hay problema alguno. La banda transportadora al principio slo funcionaba con un motor, es decir, la cinta se desplazaba gracias a un rodillo que generaba su giro por empuje del motor y se desplazaba simplemente por friccin con el otro rodillo, al aplicar fuerza la banda se pegaba a la base, al principio se decidi simplemente separarla un poco pero se segua pegando, como solucin a esto se colocaron dos motores, uno para cada rodillo haciendo que la banda funcione por fuerza totalmente y no se quede quieta.

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FUNCIONAMIENTO Mecnico El movimiento vertical de la tapa de la mquina es simple, funciona con el principio de biela- manivela que consiste en transformar un movimiento circular en uno lineal, esto lo hace conectando una manivela a un disco giratorio, este sistema se puede decir que es un sistema biela-manivela simple, con un solo codo de desplazamiento.

Sistema biela-manivela. Imagen tomada de http://html.rincondelvago.com/biela-

manivela.html

Sistema de la cortadora de jabn La ventaja de usar este sistema es que es reversible, es decir que puede convertir un movimiento lineal en uno circular. Nuestro sistema en este caso, genera el movimiento circular por medio de un motor y el lineal por una manivela.

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Este sistema es usado ms que todo en la industria automotriz ya que los motores usan este sistema para realizar la combustin, conectando la biela con el pistn, el sistema de los autos es ms complejo y se denomina cigeal. Por otra parte la banda transportadora funciona gracias a dos rodillos ubicados a cada lado de la mquina, estos se mueven con dos motores, uno para cada uno. Generalmente la cinta es arrastrada por friccin por un rodillo y movida con un motor por el otro, en nuestro caso, para evitar problemas de que se quede pegada la banda usamos dos motores de fuerza.

Banda transportadora. Imagen tomada de

http://www.selecsacatalogo.com/variadores_de_velocidad_bandas_transportadoras.html

La idea de introducir la banda fue para automatizar por completo la cortadora, es decir que el usuario no tendr que sacar el trozo de jabn sino simplemente esperarlo al final de la lnea de produccin, por eso este sistema es usado en toda la industria, ya que es importante en la distribucin y empacamiento de productos. Elctrico Todo el circuito elctrico que maneja la mquina est conectado en paralelo, usa dos fuentes de alimentacin, una directa de 110 voltios y una de 24V. Los motores que mueven la banda transportadora se alimentan a 110 V, se conectan directamente a la fuente de alimentacin con la diferencia de que el flujo de corriente es detenido por dos interruptores, a su vez estos estn alimentados directamente a la fuente de 110V. Un interruptor 1 se encarga de encender el mecanismo de las bandas transportadoras, los comunes de los dos interruptores estn conectados entre s.

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Por otro lado, el motor que hace funcionar el sistema de la tapa est conectado a una alimentacin de menor voltaje, una de 24V, tiene una alimentacin directa positiva, su parte negativa es controlada por el interruptor 2.

Circuito elctrico de la mquina con interruptores

En este caso, si se desea, los interruptores pueden ser remplazados por sensores, ya sean de luz o infrarrojos (detecta si hay un cuerpo entre el emisor y receptor); si se desea hacer esto, simplemente se conecta la alimentacin negativa al inicio del sensor, y su salida a la alimentacin de los motores.

Sensor de luz y sensor infrarrojo

Circuito simple, motor accionado por interruptor

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CONCLUSIONES

Para la construccin de un proyecto se deben seguir una serie de pasos con el fin de tener xito en este, se debe pasar por un proceso de investigacin ordenado, crear prototipos, hacer pruebas, etc. Eso se pudo evidenciar en la construccin de la mquina, se hicieron sus respectivas pruebas para as llegar a un diseo final y lograr que fuera eficaz en lo que se buscaba.

Automatizar alguna mquina es usar sistemas computarizados o elctricos con el fin de que un proceso se ejecute autnomamente. En nuestro caso el nivel de automatizacin llega al nivel de campo, es decir que usa sensores y actuadores para que corte y lleve al final de la lnea de produccin el jabn.

En el trabajo se vio reflejado lo aprendido en clase, interruptores y sensores son quienes controlan nuestro proyecto, estos actuadores son fundamentales para la industria ya que logran perfeccionar procesos industriales y su margen de error es muy pequeo.

Se supo controlar los problemas que se tena en un principio por medio de soluciones rpidas y eficaces, eso es lo que caracteriza a un ingeniero, que sea capaz de solucionar problemas de manera simple pero que sean 100% eficaces y benficos para el usuario.

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BIBLIOGRAFA

OJO CIENTFICO. Historia del jabn. Disponible en: http://www.ojocientifico.com/3668/historia-del-jabon/. [02/03/2014] OVER-BLOG. Automatizacin. Disponible en: http://es.over-blog.com/Que_es_la_automatizacion_de_procesos-1228321767-art127041.html/. [02/03/2014] WIKIPEDIA. Biela Manivela. Disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Biela-manivela MINISTERIO DE EDUCACIN DE ESPAA. Biela-manivela / Excntrica biela- manivela. Disponible en: http://concurso.cnice.mec.es/cnice2006/material107/mecanismos/mec_biela-manivela.htm

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ANEXOS

FOTOS

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MODELADO 3D