PROCESO DE AUTOMATIZACIÓN DE EMBALAJE DE BOTELLAS Abstract This document is presented to observe the filling of a container through boxes that group 5 bottles each; the container has a maximum filling capacity of 20 boxes in which will be used photoelectric sensors to determine the position of the different objects and their next movement. Resumen Este documento es presentado para observar el llenado de una contenedora a través de cajas que agrupan 5 botellas cada una; el contenedor tiene una capacidad máxima de llenado de 20 cajas en cual será utilizará sensores de fotoeléctricos para determinar la posición de los diferentes objetos y su siguiente movimiento. I. INTRODUCCIÓN Dentro de la industria nacional alimentaria, la rama de las bebidas gaseosas ha experimentado un crecimiento cuantitativo de marcas y productos de manera considerable, lo cual sin duda ha creado un ambiente de competencia teniendo como principal comparación las ventas ; no obstante, existen algunas empresas que no cuentan con un buen sistema de calidad que de alguna manera nos permita garantizar si el producto cumple con las especificaciones estándares (normas) de tal manera que satisfaga al mercado consumidor. Asimismo, debido a la competencia las empresas dependen de su constante incursión, ventas, innovaciones y posicionamiento en el mercado; y algunos debido a estas no logran generar ratios de productividad ni utilización de recursos aceptables; teniendo que asumir los costos de mermas altísimas en insumos durante la producción, que no son controladas en el momento adecuado. En este sentido las empresas pertenecientes a la rama de bebidas gaseosas están obligadas a contar con un sistema de control, para reducir los costos de operación, minimizar las pérdidas y así obtener un producto final de calidad que asegure su aceptación en el mercado. “Existe una diferencia abismal entre teoría y práctica, una cosa es tenerlo en los libros y otra es tenerlo presente”, sin duda como decía Einstein: “La teoría es asesinada tarde o temprano por la experiencia”, muy cierto. II. MARCO TEÓRICO A. Envase y embalaje La elaboración de envases y embalajes han variado a lo largo de la historia, las exigencias del comercio internacional promueven mejorar la forma de envío de la mercancía asegurándola en diferentes tipos de contenedores que otorgan medidas de protección en caso de daño o robo. Este tipo de protección de mercancía ha tomado mayor importancia en la última década debido a los múltiples beneficios que representan. (Careaga, 2006) Los envases y embalajes proporcionan ayuda en la comercialización y distribución de los productos, en primeras instancias se debe analizar el producto y consecutivamente elaborar un contenedor adecuado que brinde las protecciones necesarias. Se consideran envases a los contenedores que están en contacto o expuestos directamente con el producto, el envase es diseñado según requerimientos de protección y comercialización, uno de los factores a tomar en consideración al momento del diseño es que el envase puede ser una causa determinante en la venta de un producto. El embalaje es una cubierta que proporción un nivel mayor de protección para fines de manipuleo de productos que se encuentran envasados, es decir, no están en contacto directo con el producto. Se considera al embalaje como un contenedor que puede proteger individual y colectivamente a un grupo de producto en la cadena de distribución, carga y transportación. 1. Envase y sus funciones La protección y conservación son las principales funciones del envase y embalaje, dando facilidades en el almacenamiento y distribución, el envase puede desarrollar funciones basadas en la protección, la cultura o función social y la comercialización. Este tipo de función se da por niveles, cada nivel debe resguardar debidamente al producto según sus características, los niveles son: Nivel primario, nivel secundario y nivel terciario. (Lozano, 2006) Nivel de protección primario: Este nivel protege directamente al producto, tales como envolturas de plástico o papel y botellas. Nivel de protección secundario: En este nivel el envase se usa para complementar externamente varios productos con envases primarios. 1. . Tipos de envase a. Primario Es todo recipiente que se encuentra en contacto directo con el producto, para establecer un ejemplo claro, se podría decir que un frasco de mermelada sería el envase primario, protege y se encuentra expuesto directamente al producto, toda la información relacionada con el producto por lo general se encuentra en la etiqueta adherida al envase. Nivel de protección terciario: En este nivel aseguran unidades de empaque secundarios, por ejemplo, cartones o cajas de madera. 2. Función de comercialización del envase El envase además de proteger al producto, se considera un factor importante en el marketing y venta del producto, el diseño del envase debe facilitar la exhibición del producto, exponiendo las características y beneficios, con el objetivo de captar la atención de los clientes. 3. Función social del envase En la actualidad, el cuidado al medio ambiente se ha convertido en una consigna para la sociedad, la creación de normas de responsabilidad ambiental en las empresas ha tomado fuerza, la implementación de programas de reciclaje es una de las opciones más aplicadas. Las empresas que elaboran este tipo de productos se encuentran completamente comprometidas con estas prácticas. (Cervera, 2003). 4. b. Secundario Se considera envase secundario a todo recipiente que contiene o protege al envase o conjunto de envases, tales como: divisores o separadores, cuadriculas de cartón. En ocasiones el envase secundario se usa como parte de exhibición del producto, por lo tanto, tendría un rol importante en el momento de la venta. Embalaje y sus funciones Se considera al embalaje como el material que permite, acondicionar, conservar, manipular y transportar productos. El embalaje es la caja o envoltura que protege al conjunto de productos en el momento del manipuleo por almacenamiento y transportación. (Cervera, 2003) Entre las funciones principales del envase existen: c. Protege el envase Promoción en el canal de distribución Transportación desde el punto de fabricación hasta los puntos de venta, supermercados o puntos de consumo. B. Tipos de envase y embalaje Terciario También considerado como el envase de transporte, este permite agrupar una cantidad considerable de productos con el fin de facilitar el manipuleo, este tipo de envase pude tratarse de cajas de cartón o madera. D. Envases/ Embalajes de madera La madera es utilizada para fabricar, toneles o carretes para enrolar cables u otro tipo de productos, además se fabrican cajas y pallets, este último es utilizado en la transportación de cartones, ha facilitado en gran manera la transportación de carga. Los pallets o paletas son armazones que ayudan a la transportación y agrupamiento de carga, este instrumento facilita la transportación y optimiza tiempo en la carga y descarga. Los productos transportados en pallets tienen orígenes en la segunda guerra mundial, entre estos productos se encontraban las armas y alimentos. (Negocios, 2013) Figura 1. Tipos de envases Fuente y elaboración: (Cervera, 2003) C. Envase según su vida útil Los envases por su vida útil se clasifican en: 1. Retornables Este tipo de envases tienen como finalidad ser reacondicionados para ser utilizados nuevamente con el mismo producto, un ejemplo de este son las botellas de vidrio, este se considera un envase primario. 2. Descartables Este tipo de envases se elaboran para utilizarse una sola vez, para luego ser desechados, por ejemplo, los envases de plástico de bebidas gaseosas. Los envases descartables pueden ser reciclados, con el objetivo de elaborar un producto análogo o diferente. En la actualidad la mayor parte de los envases descartables pueden ser reciclados, esto significa un avance importante para la protección del medio ambiente. Algunos de los envases reciclables son los elaborados a base de lata, plástico, vidrio o papel, existen símbolos para reciclar cada uno de estos materiales. (Elías, 2012) 3. Segùn la norma UNE ISO 445: “plataforma horizontal rígida, cuya altura está reducida al mínimo compatible con su manejo mediante carretillas elevadoras, transpaletas o cualquier otro mecanismo elevador adecuado, utilizado como base para agrupar, apilar, almacenar, manipular y transportar mercancías y cargas en general” Materiales de fabricación Para la fabricación de envases y embalajes utilizados en las mercancías que se transportan en el comercio internacional, se utilizan principalmente materiales de madera, plástico, papel, cartón y metal. Entre las ventajas del uso de los pallets encuentra la reducción de tiempos en manipulación de carga, reducción de riesgos la carga y descarga, optimización de espacio, transportación de cargas de mayor peso volumen. se la en de y Los pallets más usados son los universales (1000x1200mm) y europeos (800x1200mm), estos pallets tienen accesos para ser manipulados por los montacargas y tienen una resistencia de 1000kg. 1. Envases de metal Este tipo de envases generalmente son usados para contener productos sólidos que deben distribuirse herméticamente, entre los tipos de envase se encuentran botellas, bidones y latas recubiertas por lacas. (Jaime Rodrigo de Larraucea, 2012) Entre las ventajas de los envases de metal son: Reciclables, Hermético, Ligero y Liviano Los contenedores son considerados embalajes, se definen como instrumentos de metal y aluminio que facilitan la transportación internacional de mercancías, existen contenedores según el tipo de carga, entre los principales se encuentran: - Contenedores secos Contenedores refrigerados - Contenedores tipo tanque Contenedores abiertos Los contenedores según su medida son: contenedores de 20’ y 40’. 2. Envases y embalajes de papel, cartòn y fibras textiles Los envases y embalajes de papel y cartón son los más utilizados para la transportación. Los cartones, potes y bolsas son algunos de los tipos de envases elaborados por este tipo de materiales, las propiedades de los envases de papel y cartón son resistentes a la rotura y al plegado. E. Sensores fotoeléctricos Un sensor fotoeléctrico es un dispositivo que detecta la presencia o alguna característica en particular de un objeto mediante luz (visible o no visible). Se pueden aplicar para detectar presencia, tamaño, color, brillo de objetos. 1. Clasificación Los sensores fotoeléctricos pueden clasificarse dentro de tres categorías dependiendo de la forma en la que detectan los objetos. a. Incluye un filtro polarizador para recibir únicamente la luz reflejada proveniente del reflejante. Se aplica para detectar objetos con superficies brillantes (plástico, acrílico, piezas con pintura brillante). En el mismo cuerpo se encuentra el emisor y el receptor. Barrera (Emisor-Receptor) d. Difuso Reflectivo Detecta recibiendo directamente la luz reflejada del objeto. En el mismo cuerpo se encuentra el emisor y el receptor. e. Amplificador de fibra óptica Sensor fotoeléctrico que tiene separada la electrónica (amplificador) y la óptica (fibra). - Detectan objetos pequeños. - Instalación el lugares estrechos y ambientes hostiles Detectan al objeto midiendo la diferencia de intensidad de la luz que se emite el emisor y la que llega al receptor 2. Datos técnicos a. b. c. d. b. Tipo de detección Distancia de detección Voltaje de alimentación Tipo de salida Retro reflectivo (reflex, con reflector) Usa un espejo especial (reflector) con alta reflectividad para medir y comparar la diferencia de cantidad de luz emitida con la luz recibida a través del espejo. En el mismo cuerpo se encuentra el emisor y el receptor. c. Retro reflectivo polarizado (Autonics,2001) III. PROCEDIMIENTO Se realizo el diseño de la planta en la cual operara el proceso de automatización de embalaje de botellas. Una vez obtenidos 20 paquetes el proceso de detendrá hasta que el usuario presione el botón de reinicio. Teniendo el funcionamiento que deberá realizar se realiza el diagrama de circuitos lógicos para obtener las ecuaciones o posterior circuito lógico. Observando que las botellas circulan por una cinta transportadora se seleccionó una cinta transportadora por donde será el ingreso de las botellas las cuales ingresaran una a una. Con la ayuda del programa LOGISIM realizamos la tabla a utilizar para su funcionamiento, considerando todos los posibles estados que tendrá para el proceso. Teniendo en cuenta el proceso se considera las entradas que debe tener el diseño para el análisis combinacional posteriormente el para ser trasladadas a otra cinta transportadora con la ayuda de un brazo y acomodar en un paquete de 5 botellas. Una vez que al llegar el contador a 5 detendrá el ingreso de las botellas y realizará el despacho del paquete con las 5 botellas. Una ves que el paquete de 5 botellas llegue al final de la cinta transportadora de salida se continuara con el procedimiento para otro paquete. De la misma manera se obtiene las salidas que debe tener el, considerando los movimientos que debe hacer en cada estado. Una vez obtenidas las entradas y salidas se procede a realizar la tabla de estados, en la cual considera todos los estados posibles. Se puede observar que el motor de la cinta transportadora de entrada se activara únicamente cuando todos los sensores estén desactivados. Debido a que este el diseño previo no se coloco los contadores en cada sensor. De la misma manera el motor de la cinta transportadora de salida se activa únicamente cuando el sensor de contador de botellas llegue a 5 pero el contador de botellas aun no llego a 20 de esa manera es que aseguramos que movimiento únicamente cuando acaba de realizar el conteo. Para el movimiento del brazo de debe tomar en cuanta dos ejes los cales se activan al momento que sensor detecte que la botella esta en posición para ser empaquetado. El eje z es el que controla el movimiento del brazo de bajada y recojo de las botellas este se activara únicamente cuando el sensor de final de cinta transportadora de entrada se active. En el eje x siendo el que controla el movimiento del brazo para acomodar las botellas en la otra cinta, la cual se activara únicamente si el sensor del brazo detecta un objeto en la base. Una vez que el brazo detecte un objeto se procede a activar el succionador del brazo para su posterior movimiento a la otra cinta y este estará considerado por un tiempo determinado que tome llegar a su posición. Una vez finalizada la tabla se pude obtener las ecuaciones de cada salida. Las ecuaciones obtenidas se pueden corroborar con el mapa de Karnaugh, siendo las ecuaciones mas optimizadas que se podría obtener. IV. CONCLUSIONES El uso de las hojas de datos para el sensor facilita el entendimiento del funcionamiento de este para tener en cuenta su activación en cuanto al material y la distancia de trabajo del mismo. El diseño elaborado tiene cierto grado de optimización sin embargo es posible realizar una optimización mas profunda debido a que existe un diseño con sistemas secuenciales con el uso de flipflop Una vez obtenidas todas las ecuaciones se podrá realizar el diagrama del circuito. Al presente diseño se pude observar que siendo un tipo de envase secundario es posible utilizar tres sensores de conteo y posición, ya que el proceso intermedio de lo que significaría una embotelladora completa. V. BIBLIOGRAFÍA Autonics. (2001). Sensores Fotoelectricos. Sensor & Controllers, 4-14. Careaga, J. (2006). MANEJO Y RECICLAJE DE LOS RESIDIOS DE ENVASES. MÉXICO: SEDESOL. Lozano, J. (2006). LA NUEVA NORMATIVA DE LOS ENVASES Y EMBALAJES. MADRID: FC EDITORIAL. Cervera, A. (2003). ENVASE Y EMBALAJE; LA VENTA SILENCIOSA. MADRID: ESIC EDITORIAL. Sin embargo, como se mencionado anteriormente para el diagrama en programa de Factory IO donde se utiliza los combinacionales que es el Control IO se deberá añadir contadores de 5 y 20 en los sensores para cada botella y para cada paquete completo respectivamente. Negocios, C. I. (2013). Etiqueta, Envase, Empaque y Embalaje. Obtenido de ENVASE: http://bibliotecadigital.ccb.org.co/bitstream/han dle/11520/11225/100000611.pdf?sequence=1 Elías, X. (2012). RECICLAJE DE RESIDUOS INDUSTRIALES. MADRID: DÍAZ. Jaime Rodrigo de Larraucea, R. M. (2012). Transporte en Contenedor. Barcelona: Marce Books
