Ingeniería MecatrónicaProtocolo del Trabajo de Investigación para la Asignatura de Trabajo Terminal I

“Dispositivo Orientador – Alimentador Automático de Tapas de Rosca”

Instituto Politécnico NacionalUnidad Profesional Interdisciplinaria en Ingeniería y Tecnologías Avanzadas

Av. Instituto Politécnico Nacional No. 2580,Colonia Barrio la Laguna Ticomán

Delegación Gustavo A. Madero,07340 México, D. F.

MÉXICOhttp://www.upiita.ipn.mx/

Titulo del proyecto:“Dispositivo Orientador – Alimentador Automático de

Tapas de Rosca”Fecha de presentación: Agosto, 2008Número de revisión: “Registro”Patrocinado: SíNombre del patrocinador: Sr. Gilberto Cuervo LópezTipo del trabajo: Diseño y Construcción de Dispositivos o

Componentes MecatrónicosConfidencialidad: ReservadaNúmero del protocolo:

Autores: Cruz López RogelioSalas Albarrán Oscar

Asesores: M. en C. V. Darío Cuervo Pinto M. en C. José Antonio Aquino RoblesAcademia de Mecatrónica Academia de MecatrónicaUPIITA – IPN UPIITA – IPN

D. en C. Marcela Ramírez CamposTecnología FarmacéuticaENCB – IPN

Resumen:Este proyecto pretende lograr el diseño y construcción de un orientador automático de tapas de

rosca, cuya función será extraer las tapas de un área de almacenamiento, orientarlas de manera adecuada y entregarlas a un dispositivo enroscador. Se enfocará el uso del proyecto a la industria farmacéutica veterinaria.

Palabras Clave: Orientación de tapas de rosca, Envasado, Automatización, Mecatrónica

“Dispositivo Orientador – Alimentador Automático de Tapas de Rosca”

OBJETIVO GENERAL

Diseñar y construir un sistema mecatrónico capaz de realizar el orientado automático de tapas de rosca, para su implementación en sistemas de tapado, cumpliendo las normas oficiales para uso farmacéutico veterinario.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Diseño y construcción de un dispositivo para almacenar las tapas de rosca.

Diseño y construcción del sistema transportador de tapas desde un contenedor hasta la fase de orientación.

Diseño y construcción del sistema orientador de tapas.

Diseño y desarrollo de un esquema de control.

Integración de dispositivos vía software o interfaz de usuario.

INTRODUCCIÓN

Desde que el hombre descubrió y aisló algunas sustancias útiles para él, surgió la necesidad de transportarlas sin que se derramaran (si eran polvos o líquidos) o se mezclaran con otras sustancias. A este problema encontró algunas soluciones prácticas que fueron ideadas para transportar, almacenar y comercializar sus productos. Para cumplir los objetivos mencionados, se han empleado diferentes tipos de envases naturales. Algunos obtenidos de animales (pellejos o cueros) y otros de vegetales (canutos de bambú, cocos, troncos y frutos secos) para albergar, sobre todo, agua y alimento líquido. También fueron utilizados el lino y el algodón, con los que se envolvía carne fresca; o el mimbre, que durante años se empleó en la protección de garrafas de vidrio [1].

Con el paso del tiempo, y la evolución de la tecnología, se fueron desarrollando mejores técnicas de conservación, entre éstas se pueden encontrar: frascos y envases de vidrio, latas de acero y aluminio, y botellas de plástico. Una de las formas de conservación que ha sobrevivido a la evolución de los procesos y que al día de hoy se perfila como la mejor opción por sus propiedades físicas es el embotellado en envases de plástico [2].

El embotellado tiene amplia aceptación y un extenso abanico de opciones, que dependen del material, volumen y calidad de la botella. En el caso de sustancias que necesitan ser envasadas para evitar su posible contaminación, aunque sean poco reactivas, suelen ocuparse

2

botellas plásticas con tapa de rosca. Esta variante de embotellado asegura que no se permita el paso de aire u otra sustancia del interior al exterior de la botella o viceversa. La forma en que se lleva a cabo este tipo de envasado, consiste en una máquina llenadora, la cual dosifica las cantidades de solución en cada botella, para posteriormente pasar a otra área donde es colocada la tapa, finalmente se coloca una etiqueta al envase para su correcta identificación.

Para la colocación de la tapa, es importante que ésta llegue al dispositivo tapador siempre con la misma orientación, ya sea boca arriba o boca abajo, dependiendo de las especificaciones del dispositivo tapador. El orientado de la tapa es una operación fundamental, pues el tapador no distingue la posición en la cual llega la tapa. Además, si la tapa no está en la posición adecuada, no se realiza el proceso de tapado e incluso se puede causar daños al dispositivo tapador, la botella, o se puede provocar el derramamiento del líquido al momento que el dispositivo tapador intente colocar la tapa a la botella. De esta forma, la correcta orientación de las tapas antes del tapado, permite lograr una operación de embotellado exitosa.

En el área farmacéutica, muchos medicamentos en solución, ya sea para aplicación humana o veterinaria, se distribuyen en dosis aisladas en botellas plásticas con tapa de rosca.

Para la aplicación veterinaria, que es la que concierne a este proyecto, se necesita seguir un conjunto de normas establecidas por las dependencias gubernamentales competentes, en este caso, la Secretaria de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación (SAGARPA), la cual es la instancia encargada de emitir el registro para la comercialización de productos farmacéuticos para uso en animales.

JUSTIFICACIÓN

La Mecatrónica es una filosofía de diseño que consiste en la integración sinérgica de la ingeniería mecánica, la electrónica, los sistemas computacionales y la automatización, para crear productos, equipos o sistemas de producción inteligentes que mejoren sus cualidades y su desempeño respecto a los demás [3]. Dichos equipos o sistemas, implementados en la industria traen buenos resultados para los empresarios. Sin embargo, la situación económica actual de muchos dueños de pequeñas y medianas empresas se convierte en un obstáculo para que alcancen los beneficios de estos dispositivos en sus procesos.

En la pequeña industria mexicana se encuentran casos como el del Sr. Gilberto Cuervo López, patrocinador de este proyecto, donde el dueño de una pequeña empresa se ve limitado en su desarrollo por falta de maquinaria que le permita hacer de sus procesos una herramienta en la expansión de su mercado. En tal caso, el Sr. Gilberto está interesado en la construcción de un dispositivo capaz de realizar el embotellado de medicamento líquido con fines veterinarios. Dicho medicamento trata la enfermedad fasciolosis [4], causada por parásitos de la especie fasciola hepática.

3

A pesar de que un sistema diseñado bajo un enfoque mecatrónico brinda grandes beneficios a los productores, la implementación de dispositivos como éstos en un proceso implica un desembolso (ver sección “Antecedentes” en este mismo documento) que la gran mayoría de los empresarios de pequeñas y medianas empresas no pueden solventar de manera inmediata. En el caso del Sr. Gilberto, dueño de una pequeña empresa, los precios de los dispositivos disponibles actualmente son demasiado altos para adquirirlos.

Actualmente, el Sr. Gilberto Cuervo López realiza el embotellado del medicamento de forma manual, lo que le impide realizar alguna otra actividad. La implementación de un sistema, desarrollado bajo el enfoque de la mecatrónica, permitirá que el embotellado del medicamento se realice de forma autónoma, lo que implica un aumento en el número de unidades envasadas por jornada, además de permitir un mejor control de la calidad, pues se asegura que las botellas contendrán siempre la cantidad exacta de líquido y se entregaran tapadas adecuadamente. Todo esto puede redundar en mayores ventas y por ende en mayores ingresos para el Sr. Cuervo.

Este proyecto, forma parte de un sistema de embotellado del medicamento antes mencionado. En la figura No. 1 se muestra el diagrama general del proyecto y la ubicación del dispositivo objeto de este protocolo.

Figura No. 1. Diagrama general del proyecto y ubicación de la orientadora en el mismo

4

DESCRIPCIÓN

Estudio de Mercado

En este apartado se presentan algunos de los dispositivos presentes actualmente en el mercado internacional.

I.- KAPS-ALL Packaging systems [5]

Parts scalator, orientor, feeder. Modelo FS-12 ($6,000 USD).

Diseño patentado. Proporciona y ordena tapas planas estándar y partes similares. Maneja tapas de tipo “a prueba de niños” y “contra adulteraciones”. Sin refacciones difíciles de conseguir o caras. Se monta directamente a tapadoras Kaps-All. Puede usarse con otra maquinaria existente.

Figura No. 2. Orientadora FS-12

5

II.- AROL Closure Systems [6]

Eagle VP-PK-PP ($50,000 USD).

Máquina tapadora de única cabeza con embrague magnético y un dispositivo Pick & Place capaz de aplicar tapas plásticas con rosca en botellas de vidrio, de tereftalato de polietileno (PET) y de policloruro de vinilo (PVC).

Figura No. 3. Orientadora Eagle VP-PK-PP

III.- Malivi Maquinaria .

Alimentador orientador de tapas ($70,000 M.N.)

Durante la investigación de donde procede esta información, se encontró que son pocos los productores que ofrecen el orientador-alimentador de tapas como dispositivo independiente, y los precios oscilan entre $6,000 USD y $50,000 USD.

6

Planteamiento del Problema

Se requiere construir una orientadora de tapas de rosca, capaz de alimentar con la cantidad adecuada de tapas al dispositivo enroscador. Este último, el cual no es parte del presente proyecto, se encargará de colocar las tapas a las botellas y cerrarlas.

La finalidad del dispositivo orientador, es colocar las tapas siempre con la misma orientación, ya sea boca arriba o boca abajo, según se muestra en la figura No. 4.

Figura No. 4a) Tapa boca abajo, b) Tapa boca arriba

Se necesita transportar las tapas orientadas correctamente al dispositivo enroscador, porque éste no es capaz de discernir la orientación con la que le son entregadas las tapas. Debido a que la tapa cumplirá su función sólo si es puesta en la orientación correcta, es de vital importancia que la orientación sea siempre correcta. Con la orientación previa al enroscado se evitan problemas mecánicos a los dispositivos, daños o destrucción de las botellas y tapas, y el posible derramamiento del líquido contenido.

Las tapas en cuestión, son de forma cilíndrica, que debido a la función que desempeñan, tienen un espacio vacío en su interior, y en su pared interna una rosca o cuerda. Esta forma hace que el centro de masa de la tapa, no se encuentre en su centro geométrico y por lo tanto, en su posición vertical, tiende a caer hacia un lado. El tipo de tapa es denominado de rosca de seguridad inviolable, pues tiene un cintillo, lo que hace que la tapa una vez colocada en el envase no pueda ser retirada hasta que el consumidor final destape la botella, asegurando así que el medicamento contenido en la botella no sea alterado.

Las tapas están fabricadas con polipropileno en color blanco, con las medidas mostradas en la figura No. 6. Para los fines de este dispositivo, la tapa a orientar siempre será de las mismas medidas, pues es la que cumple con los requisitos para su uso en los diferentes tamaños de envases que se requieren para el proceso de embotellado (Ver figuras No. 5 y No. 6).

Figura No. 5. Aspecto de la tapa en forma vertical, a) Vista exterior, b) Vista interior, c) Centro de masa de la tapa

7

Figura No. 6. Medidas de la tapa a orientar en mm.

Proceso de Diseño

Para la estructuración de este proyecto, se tomó como base el proceso de diseño propuesto por D. A. Bradley en su libro “Mechatronics: Electronics in Products and Processes” [7], donde sugiere que, una vez determinada la necesidad que debe cubrirse, hay que proponer áreas funcionales en las cuales se pueda dividir el problema. Posteriormente debe atacarse cada fracción del problema, que el autor denomina “área funcional”, con tantas soluciones tentativas como sean posibles. Después del estudio y análisis de todas las soluciones propuestas, se construye el plan a seguir para satisfacer, de la forma más conveniente (para quien diseña, quien construye y quien utiliza el proyecto), la necesidad planteada.

Las áreas funcionales en que se dividió el problema son: extracción, orientación y entrega. Estas áreas funcionales están relacionadas de la siguiente forma:

Figura No. 7. Áreas funcionales del problema

Como puede observarse, estas áreas son completamente dependientes entre ellas, pues no puede llevarse a cabo la orientación, si la extracción no se ha completado y, de igual forma, la entrega no puede ejecutarse, si la orientación no ha sido concluida. A continuación, se presenta una breve explicación de cada una de las áreas.

A. Extracción.Las tapas ya han sido depositadas en un recipiente adecuado por parte del operario y el

dispositivo las llevará al área de orientación.

B. Orientación.Una vez que las tapas ya han sido extraídas, del espacio donde se encontraban

almacenadas, se procede a orientarlas.

8

C. Entrega.Después de que las tapas ya han sido debidamente orientadas, es necesario enviarlas a

una salida adecuada, que pueda acoplarse a un dispositivo enroscador, para la colocación de las tapas.

SISTEMA MECÁNICO

Soluciones Propuestas

En seguida se presentan, para cada una de las diferentes áreas funcionales del proceso, diversas alternativas de solución.

A. Extracción

A.1. Extracción por banda perforada

En este caso, las tapas se encuentran almacenadas en un contenedor y una banda transportadora ingresa a él para tomar las tapas y llevarlas al área de orientación. El diseño de esta banda incluye perforaciones superficiales o huecos, en los que cabrá completamente una única tapa. Esto fuerza la salida de sólo una tapa del contenedor a la vez, además de que la mantiene fija en una posición central, como puede apreciarse en la figura No. 8 y la figura No. 9.

Figura No. 8. Extracción de las tapas por banda

9

Figura No. 9. Banda transportadora con huecos. a) Vista lateral, b) Vista frontal, c) Corte lateral, d) Detalle frontal.

A.2. Extracción por caída

Esta solución considera la colocación del contenedor de las tapas en un nivel superior al de la fase de orientación. Con ello, la acción de la gravedad obligará a las tapas a descender y llegar a la siguiente fase. Para esta solución se propone un contenedor piramidal, que servirá para almacenar las tapas y al mismo tiempo suministrarlas al área de orientación (Véase Figura No. 10).

Figura No. 10. Contenedor piramidal

1

B. Orientación

B.1. Orientación por banda

B.1.1 Orientación por banda con sistema de pivotes

En este sistema, se retoma la extracción de las tapas por medio de una banda transportadora, adaptando a la banda unos pivotes. Éstos servirán para tomar las tapas de su parte interna, asegurándose de que sólo las tapas con la orientación adecuada permanecerán sobre la banda (ver la figura No. 11 y figura No. 12). Al final del recorrido de la banda, se encuentra un elemento formado por dos uñas, entre las cuales podrán pasar libremente los pivotes, el cual permitirá enviar posteriormente las tapas a la siguiente área, además de asegurarse de que las tapas ya orientadas no regresen al contenedor. Este método de orientación, permite implementar a la vez el sistema de extracción.

Figura No. 11. Orientación por medio de banda

Figura No. 12. a) Corte de la banda. b) Detalle del elemento retirador de tapas

B.1.2 Orientación por banda con paletas

Para esta solución, la banda de extracción sufre una modificación. Se colocan paletas de plástico transversalmente a lo largo de la banda. Dichas paletas tienen la función de sostener la tapa apoyando uno de sus bordes mientras es levantada. Las paletas tienen la característica de que son lo suficientemente angostas para apoyar sólo una pequeña sección de la cara lateral de la tapa. Al encontrarse el centro de masa de la tapa cercano a su cara cerrada, la tapa permanecerá sobre la paleta sólo cuando la cara cerrada esté en contacto con la banda; en caso contrario, la tapa caerá nuevamente al contenedor (ver figura No. 13).

1

Figura No. 13 Banda con paletas

A) Vista frontal B) Detalle frontal C) Detalle lateral

B.2. Orientación por ventosas

En este caso, las tapas se encuentran en un tobogán, y pasan debajo de una rueda de ventosas como la mostrada en la figura No. 14. En el caso de que la tapa pase boca abajo, la ventosa podrá tomar la tapa y enviarla a la siguiente área. Cuando la tapa llegue boca arriba, la ventosa no podrá tomar la tapa y la regresará al contenedor.

1

Figura No. 14. Rueda con ventosas

B.3. Orientación por disco

B.3.1 Orientación por disco vertical

Se propone un disco que tendrá protuberancias en las cuales sólo podrán colocarse aquellas tapas que tengan la orientación correcta, dichas tapas pasarán a otra sección, donde serán entregadas ya ordenadas (véase figura No. 15)

Figura No. 15. a) Esquema general, b) Disco orientador

B.3.2. Orientación por disco inclinado

Esta solución contempla el uso de un disco que, a diferencia del anterior, cuenta con pequeños huecos, que permitirán que las tapas se posicionen dentro de ellos con una pequeña sección de su cara lateral apoyada. El disco se coloca de forma inclinada, lo que provoca que las tapas que no cumplan con la orientación deseada, caigan debido a la acción de su peso y la posición de su centro de masa. Por otro lado, las tapas que cumplan con la orientación correcta, permanecerán dentro de los huecos y posteriormente serán retiradas para su entrega (ver figura No. 16).

1

Figura No. 16. Disco orientador inclinado

B.4. Orientación por vibración

En esta opción, se propone un tobogán que transporte las tapas, en forma vertical. En su parte final tendrá dos orificios por donde podrán salir las tapas. En este extremo, se encontrará un elemento vibratorio, de manera que al llegar la tapa al punto mencionado y por efecto de la vibración, caiga hacia el lado con mayor peso, quedando la tapa orientada boca arriba como puede apreciarse en la figura No. 17 y la figura No. 18.

Figura No. 17. Vista superior del orientador por vibración

Figura No. 18. Vista lateral del orientador por vibración

C. Entrega

C.1. Resbaladilla

Por este método, las tapas llegan al punto de entrega por medio de un tobogán con un factor de fricción muy bajo, lo que permite a las tapas deslizarse. Dicho tobogán cuenta con un ángulo de inclinación, para que el peso de las tapas sea el que ocasione el movimiento (véase la figura No. 19).

1

Figura No. 19. Entrega de tapas por resbaladilla

C.2. Guías metálicas

Se propone un entramado con base en barras metálicas con bajo coeficiente de fricción de manera que las tapas deslicen fácilmente. Con esta estructura, puede observarse la posición de las tapas, así como la cantidad restante de las mismas (ver figura No. 20).

Figura No. 20. Entrega de las tapas por guías metálicas

1

SISTEMA DE CONTROL

Las diferentes soluciones propuestas anteriormente, corresponden únicamente a las áreas encargadas de la extracción, orientación y entrega. Sin embargo, para que el dispositivo pueda llevar a cabo su función de manera adecuada, es necesario tener un control sobre las diferentes variables que se presenten durante el proceso de orientado de tapas. Un esquema general de la tarea de control puede apreciarse en la figura No. 21.

Figura No. 21. Esquema general del sistema de control

Sensores

Para que el sistema de control cumpla con su cometido, es necesaria la presencia de sensores que permitan la medición de las variables de interés para el proceso. Estos sensores pueden ser de tipo óptico, inductivo, capacitivo o mecánico. La elección del tipo de sensor dependerá de las condiciones de diseño. Retomando el esquema de las áreas de diseño definido en la sección anterior, se muestra, en la figura No. 22, la ubicación de los sensores dentro del proceso.

Figura No. 22. Ubicación de los sensores.

Sensores en el área de extracción

Se contempla la colocación de dos sensores, que servirán para determinar el nivel de tapas existente. Uno de estos sensores, indicará que el nivel de tapas en el contenedor se encuentra en un punto crítico, por lo que es necesario agregar más. El segundo sensor indicará cuando la cantidad de tapas en el contenedor es insuficiente para continuar la operación.

1

Sensores en el área de entrega

Se considera el uso de dos sensores. Uno de ellos indicará la cantidad de tapas orientadas en el área de entrega, de manera que se pueda interrumpir la operación de orientado en caso de que la cantidad de tapas orientadas sea suficiente. Un segundo sensor indicará si las tapas orientadas en esta área ya se han terminado, iniciando de nuevo la etapa de orientación.

Unidad de Control

La unidad de control, o software, puede estar basado en un microcontrolador, una PC (computadora personal) o un PLC (controlador lógico programable). Ésta se encargará de definir el comportamiento del dispositivo de acuerdo a las señales de entrada, enviadas por los sensores.

Comunicación

Debido al diseño modular de este dispositivo, es necesario que sea capaz de trabajar tanto de forma independiente, como de forma coordinada con el resto de los dispositivos que conforman el proceso de embotellado. Por lo tanto, es necesario que dentro del sistema de control se contemple la adquisición de las señales provenientes de los demás dispositivos, que permitan controlar la operación de la orientadora. De igual forma, se necesita que la orientadora envíe señales que permitan a los otros dispositivos saber si hay tapas ordenadas, o si las tapas se han terminado. Para efectuar dicha comunicación, se puede considerar diversos métodos, entre los que se encuentran la transmisión digital, serial (RS232, RS485), bus de campo, I2C. La elección del tipo de comunicación dependerá del número de señales que se requiera transmitir.

Interfaz Hombre - Máquina

Para asegurar una operación correcta del dispositivo, es necesario que exista una forma de comunicación entre el dispositivo y el operario. Dicha comunicación permitirá al dispositivo mostrar el estado del proceso:

Correcto: el proceso de orientación se esta realizando de forma estable y correcta, hay suficientes tapas en el contenedor de entrada.

Escasez de tapas: El proceso de orientación de tapas se realiza correctamente. Hay pocas tapas en el contenedor, se recomienda se agregue otra cantidad al contenedor de entrada.

Estado crítico: Se da en dos ocasiones: Cuando la cantidad de tapas en el contenedor no es suficiente para continuar con el proceso, por lo que éste se interrumpirá después de alertar al usuario.

1

La introducción de órdenes al dispositivo puede hacerse por los siguientes métodos:

Orden directa del operario: Botones Touch screen Control infrarrojo

Orden del controlador central: Comunicación inter-controladores

Para dar aviso al usuario sobre el estado del proceso, se utilizarán algunos de los siguientes métodos:

Señales visibles: Pantalla LCD (Liquid crystal display) Luces LED (Light Emisor Diode) Luces incandescentes Pantalla sensible al tacto

Señales sonoras: Buzzers Sirenas

Proceso de control

Para que el sistema de control cumpla adecuadamente con su objetivo, es necesario que el proceso programado en la unidad de control, determine adecuadamente las acciones a seguir dependiendo de las entradas o señales presentes en el sistema. Para ello, se plantea el siguiente diagrama de flujo (figura No. 23) que representa el proceso de control a seguir.

1

Figura No. 23. Diagrama de flujo del proceso de control

1

ALCANCES Y LIMITACIONES

Este proyecto contribuye a la creación de tecnología accesible a pequeños empresarios, específicamente a los embotelladores de productos diversos.

El propósito central del proyecto es orientar las tapas plásticas para pequeños embotellados, con el fin de facilitar su proceso en las fases de tapado de botellas. Por estas razones, el proyecto tendrá que satisfacer sin retrasos la demanda de tapas por parte de la máquina enroscadora, considerando los siguientes aspectos requeridos de diseño:

El llenado y vaciado del dispositivo orientador de tapas deberán ser operaciones simples.

El dispositivo será capaz de satisfacer la demanda de tapas, en velocidad y cantidad, del sistema enroscador.

Se debe procurar la sencillez del funcionamiento, así como la durabilidad del dispositivo. Buscando solucionar el problema con el menor número de piezas, y que éstas no requieran de maquinados complejos o materiales de difícil adquisición.

Las operaciones realizadas por el dispositivo deberán cumplir con los requisitos para que el producto tapado reciba el permiso de comercialización por parte de la Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación (SAGARPA).

El dispositivo debe ocupar un espacio reducido y deberá ser fácilmente adaptable al resto de los dispositivos que conforman el proceso de embotellado de medicamento. Se espera que el proceso de acoplamiento de este dispositivo no necesite del uso de maquinaria ni herramienta compleja, de manera que un sólo técnico pueda realizarlo con la menor cantidad de herramienta de mano.

El dispositivo resultante, debe operar satisfactoriamente con el mínimo de reparaciones o mantenimiento especial por un periodo de 1 año, posterior a su fabricación. El máximo considerado como aceptable, será de 2 reparaciones en el transcurso del primer año de operación.

No está por demás recordar que el presente proyecto no involucra el diseño ni la construcción de la enroscadora. Adicionalmente, se aclara que este proyecto no abarcará en ninguna forma procesos relacionados a la fabricación de las botellas, medicamentos o demás sustancias y objetos necesarios o parte del proceso de embotellado. De igual forma, en esta fase de desarrollo no se incluirá proceso de empaquetamiento o proceso de producto terminado.

2

PRESUPUESTO

Para considerar el costo total estimado del proyecto, se presenta la siguiente tabla, donde se concentran las áreas funcionales en que se ha dividido el proyecto, así como el costo de la propuesta más costosa para cada opción.

Para los procesos de manufactura y maquinado se contemplan los laboratorios y talleres de la UPIITA. En el caso de que se requiera de un proceso de maquinado especial, que no pueda ser realizado en los talleres escolares, se recurrirá a talleres especializados externos a la institución. El costo que derive de estos servicios será añadido al costo total del proyecto.

2

Tabla No. 1. Presupuesto EstimadoSistema de extracción

Banda perforada

Componentes y material necesario CantidadPrecio Estimado (M.N.)

Motor de CD de 24V con reducción a 40 rpm y 1/40 HP

1$600.00

Elaboración del contenedor en lámina de acero inoxidable calibre 16

1$2,500.00

Placa de acrílico 8 mm 60X150cm $200.00Barra redonda cold roll ½" 1m $300.00Banda con huecos de 2 m 1 $1,500.00Rodamiento con diámetro interior de 1/2" 10 $300.00

Sistema de OrientaciónRueda con ventosas

Material necesario CantidadPrecio estimado(M.N.)

Bomba de vacío 1/12Hp 1 $2,500.00Conexiones rápidas neumáticas (varias) 6 $250.00Manguera de poliuretano 1/8” 6 m $100.00Electroválvulas 6 $1,200.00Rodamiento diámetro interior de ½” 2 $50.00Barra redonda col roll ½ “ 1 m $300.00Tubo de cobre 1/8 “ 2 m $50.00

Sistema de entregaResbaladilla de acero inoxidable

Material necesario CantidadPrecio estimado (M.N.)

Lámina de acero inoxidable de 1/16 " 30X 100 cm $400.00Proceso de doblado y cortado (externo) ------ $400.00

Estructura y complementos

Material necesario CantidadPrecio estimado(M.N.)

Perfil de aluminio 2 tramos de 6m $800.00Tornillería y remaches ------- $300.00Microcontrolador 3 $450.00Fuente de CD para 15A 550W 1 $550.00Electrónica (relevadores, sensores, transistores, resistencias, capacitores, etc.) ------ $2,500.00  TOTAL $15,250.00

Precios consultados en el mes de Julio de 2008.

2

REFERENCIAS

[1] "Envase y Embalaje. La venta silenciosa"Angel Luis Cervera FantoniESIC Editorial España, 2003

[2] "Historia del Envase"Enrique ChaoEn: http://www.ambienteplastico.com/artman/publish/article_878.php[2/Jul/08]

[3] “Mecatrónica”Departamento de Mecatrónica y Automatización. ITESM Campus MonterreyEn: http://www.mty.itesm.mx/dia/deptos/dma/mecatronica.htm[22/Ago/08]

[4] “ Helmintos, Fasciolosis ” En: http://www.drscope.com/privados/pac/generales/parasitologia/fasciolosis.html [1/Julio/2008]

[5] “Parts Orientors”En: http://www.kapsall.com/orientors.html [3/Julio/2008]

[6] “Eagle VP-PK-PP”En: http://www.arol.com/freestanding.asp#Eagle%20VP%20PK%20PP [3/Julio/2008]

[7] “Mechatronics: Electronics in Products and Processes”D. A. BradleyChapman and Hall, 1991

2

DATOS GENERALES

ALUMNOS

Nombre: Rogelio Cruz LópezNo. de boleta: 2005640030Domicilio particular: Mollendo No. 947 Int. 12 Col. Lindavista Del. Gustavo A. Madero DF. CP 07300Teléfono particular: ------Teléfono móvil: (044) 5512356636Correo electrónico: kreuz861@hotmail.com

Nombre: Oscar Salas AlbarránNo. de boleta: 2005640114Domicilio particular: Poniente 12, Manzana 18, Lote 18, Col. Xico 3ª Seccion, C.P. 56613, Valle de Chalco Solidaridad, Edo de MéxicoTeléfono particular: (01 55) 26 45 05 77 Teléfono móvil: (044) 5525342715Correo electrónico: osalasa@msn.com

2

ASESORESSantiago de Chile No. 93,Col. San Pedro Zacatenco,C.P. 07360Del. Gustavo A. Madero,Ciudad de México.México.

TeléfonoMóvil: 044 55 3709 2502Particular: 5119 5555Correo electrónico vdario_cp@yahoo.com.mx

M. en C. VÍCTOR DARÍO CUERVO PINTOInformación personal Estado civil: Soltero.

Nacionalidad: Mexicana.Edad: 27 años.Lugar de nacimiento: Ciudad de México.

Formación Maestría en Ciencias en Ingeniería Eléctrica en la especialidad de Mecatrónica:

Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del IPN (CINVESTAV, IPN). 2003-2006. Ciudad de México.Ingeniería en Mecatrónica:

No. Cédula 4619237Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería y Tecnologías Avanzadas (UPIITA, IPN). 1998-2003. Ciudad de México.Técnico en Electromecánica: Centro de Bachillerato Tecnológico Industrial y de Servicios No. 108. (CBTis # 108) 1995-2003. Comitán de Domínguez, Chiapas.

Idiomas “Nivel 16 (avanzado, 100%) de inglés”. Interlingua. Ciudad de México.Otros Cursos “Programación en PLCs Nivel Intermedio”. UPIITA, IPN. Noviembre a diciembre de

2006. Ciudad de México.“LabView”. UPIITA, IPN. Octubre 2006. Ciudad de México.“Formación Docente”. Centro Cultural Universitario Justo Sierra. Ciudad de México. 2005-2007.“Programación de Microcontroladores AVR”. UPIITA, IPN. Ciudad de México. 2002.“Introducción a la Programación de DSPs”. UPIITA, IPN. Ciudad de México. Agosto 2007.

Experiencia “Detección y clasificación de fallas por medio de análisis ondicular en un motor a pasos eléctrico bajo una estrategia de control en lazo cerrado”. CINVESTAV, IPN. Ciudad de México. 2004-2006.“Docencia a nivel licenciatura” en la carrera de Ingeniería en Mecatrónica. UPIITA, IPN. 2006-2007.“Jefe de Materia” del curso Diseño y Construcción de Dispositivos Mecatrónicos, Academia de Mecatrónica, UPIITA, IPN. 2006-2007.“Docencia a nivel licenciatura” en las carreras de:Ingeniería en Sistemas y TelemáticaLicenciatura en Informática Administrativa.Universidad Justo Sierra. Unidades Acueducto y Cien Metros. Ciudad de México. 2006-2007“Formación Docente 1a, 2a y 3a fases”:Selección de Contenidos.Planeación de la Enseñanza.Tutorías y materiales de apoyo para la educación.Universidad Justo Sierra. Unidades Acueducto y Cien Metros. Ciudad de México. 2006-2007.“Colaboración en el diseño curricular de la Carrera de Ingeniería en Mecatrónica”. Universidad Justo Sierra. Unidad Cien Metros. Ciudad de México. 2005-2006.“Asesor de Tesis”Diseño y construcción de una máquina tribológica con la configuración perno sobre disco. UPIITA, IPN. 2007 a la fecha.Diseño y construcción de una minifresadora de CNC. UPIITA, IPN. 2007 a la fecha.

2

Avenida Tesoro No. 51, Int. 7Col. Estrella, C.P. 07810Del. Gustavo A. Madero,Ciudad de México.México.

TeléfonoMóvil: 044 55 2798 2951Particular: 5537 6478Correo electrónico jaquinor@gmail.com

M. en C. José Antonio Aquino RoblesInformación personal Estado civil: Soltero.

Nacionalidad: Mexicana.Edad: 34 años.

Formación Maestría en Ciencias en Ingeniería Eléctrica de Potencia en la especialidad en control automáticoSección de Estudios de Postgrado e Investigación (SEPI) de la Escuela superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (ESIME) del Instituto Politécnico Nacional (IPN) Ciudad de México.

Ingeniería Eléctrica No. Cédula 3499887Instituto Tecnológico de Oaxaca

Centro de Bachillerato Tecnológico industrial y de servicios No. 123 (CBTis # 123) 1989-1992. Santa Lucía del Camino, Oaxaca.

Experiencia C.F.E. Comisión Federal de Electricidad, como auxiliar técnico en el área de subestaciones y líneas de transmisión y en el área de protecciones, medición y control de la zona Oaxaca, División Sureste, durante mi servicio social en el período: julio de 1996 a febrero de 1997.

A.T.E.A.S.A. Alta Tensión y Equipos de Antequera S.A. Auxiliar del área de pruebas eléctricas y control de calidad en el taller de transformadores de distribución y motores en esta empresa y en la instalación de subestaciones eléctricas de media tensión, durante mis practicas profesionales en el periodo de julio a septiembre de 1997. En el parque industrial de Santo Domingo Barrio Alto en Etla, Oaxaca.

A.T.E.A.S.A. Alta Tensión y Equipos de Antequera S.A. Jefe del área de pruebas eléctricas y de control y aseguramiento de la calidad en el taller de transformadores de distribución, motores eléctricos, plantas de arco eléctrico, arrancadores estáticos de motores y subestaciones eléctricas de media tensión, encargado del almacén de insumos y material eléctrico y auxiliar de la planta de regeneración de aceite dieléctrico para transformadores en esta empresa, en el periodo de septiembre de 1997 a septiembre de 1998. En el parque industrial de Santo Domingo Barrio Alto en Etla, Oaxaca.

I.E.A.S.A. Ingeniería Eléctrica de Antequera S.A. Auxiliar en los proyectos de construcción de líneas y redes de distribución eléctrica, y subestaciones de media tensión y encargado del área de pruebas eléctricas a transformadores de distribución y motores eléctricos en el periodo de septiembre de 1998 a Enero de 1999. En la cuidad de Oaxaca de Juárez, Oaxaca.

Profesor por oposición de las asignaturas: Física II y Física III en la Carrera de Ingeniería Electrónica y de Comunicaciones en la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica del Instituto Politécnico Nacional ICE-ESIME-IPN, durante el período de Agosto del 2002 a Junio del 2003. Unidad Profesional Adolfo López Mateos.

Profesor por oposición de las asignaturas: Control de Máquinas Eléctricas, Arquitectura de Computadoras, Metrología y Máquinas Eléctricas adscrito a la academia de Mecatrónica en la Unidad Profesional Interdisciplinaria en Ingeniería y Tecnologías Avanzadas del Instituto Politécnico Nacional, (UPIITA - IPN) desde Febrero del 2003.

2

Información personal - Nombre: Marcela Ramírez Campos- Domicilio: Ferrocarriles Nacionales 562. Col. San Mateo. C. P 02490, DF.- Nacionalidad: Mexicana- E- mail: mramirca@encb.ipn.mx

Formación Profesión: Químico Farmacéutico Industrial- No. De cedula: 509833- Maestría en farmacia, área tecnología farmacéutica. ENCB. IPN nov. 2005- Educación superior: Escuela Nacional de Ciencias Biológicas. IPN. México, D.F. 1971-1976- Educación media superior: CECyT No. 6 México, D.F. 1969-1970

Actividades profesionales

- Productos MAVI, México, D. F. , químico analista, Oct 1977- Ago 1978- Laboratorios VIBUS, México, D. F., químico analista, Sep 1978 - Abr 1979- DELBRA, especialidades farmacéuticas, México, D. F. Jefatura de control de calidad, Abr 1979- Oct

1981- Instituto mexicano de investigaciones tecnológicas, becario. Jun - Ago 1982- Departamento de investigación y asistencia técnica. ENCB. Jun 1983- May 1990.

Jefatura del área química. Jul - Dic 1987- Laboratorio de tecnología farmacéutica. Depto. Farmacia ENCB. Jefatura, Ago 1999-Ago 2002- Academia de tecnología farmacéutica. Depto. Farmacia ENCB. Presidencia, Ago 1999-Dic 2000 y de

Oct -2003 a Sep-2006.

Docencia en la ENCB - Profesor del curso práctico “Tecnología Farmacéutica II”. 1990 a la fecha. Nivel licenciatura- Profesor del curso teórico “Tecnología Farmacéutica I”. 1995 a la fecha. Nivel licenciatura- Profesor del curso teórico “Tecnología Farmacéutica II”. 1995 a la fecha. Nivel licenciatura- Profesor del curso práctico “Tecnología farmacéutica I” 2004 a la fecha. Nivel licenciatura

Publicaciones Manual de prácticas de tecnología farmacéutica. ENCB. Dic. 2000Effect of formulation variables on verapamil hydrochloride release from hydrated hpmc matrices. Rev. Soc. Quim. Mex., 2004,48,326-331

Asesorías de tesis - Diseño de una máquina dosificadora de líquidos de uso veterinario UPIITA. - Diseño de una máquina dosificadora de polvos de uso veterinario UPIITA.- Determinaciones reológicas de polvos de interés veterinario hechas en mezclador de cubo y en v ó pantalón" ENCB-UPIITA. - Determinaciones reológicas de polvos de interés veterinario hechas en mezclador de cubo y planetario" ENCB-UPIITA.

Colaboración con otras escuelas e industrias

- Asesoría en proyecto "pastilla efervescente", proyecto pequeños emprendedores ESCA- ENCB Mar. 2003.- Asesoría en proyecto "chocomom, pastilla efervescente" ESCA- ENCB Mar. 2005.- Asesoría en proyecto "delight cool, polvo para preparar bebida refrescante" ESCA- ENCB Jun. 2006.

Idiomas -Inglés 80.0% -Portugués 80.0%

Asociaciones Asociación farmacéutica mexicana: desde 1993 a 2002 y 2004-2008Sociedad química de cosmetología: 1994 a1997

2

CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES

ActividadFechas

15/Sep/08 22/Sep/08 29/Sep /08 6/Oct/08 13/Oct/08 20/Oct/08 27/Oct/08Estudio de materiales

propuestosRCL

Diseño de dispositivo contenedor

OSA

Diseño de dispositivo extractor/ Diseño de sistema orientador

OSA/RCL

OSA/RCL

OSA/RCL

Diseño de dispositivo de entrega RCL RCLSelección y cotización de

sensoresOSA/RCL

OSA/RCL

Diseño de Circuito de Control/Etapa de Potencia

OSA/RCL

ActividadFechas

27/Oct/08 3/Nov/08 10/Nov/08Diseño de software de control OSA/RCL OSA/RCLDiseño de interfaz usuario -

máquinaOSA/RCL

Rediseño de sistemas para acoplamiento

OSA

Simulación de proceso RCL

Abreviaturas: RCL – Rogelio Cruz LópezOSA – Oscar Salas Albarrán

2

HOJA DE FIRMAS

Asesores

______________________________M. en C. José Antonio Aquino Robles

______________________________M. en C. Víctor Darío Cuervo Pinto

______________________________Dra. Marcela Ramírez Campos

Alumnos

______________________________C. Rogelio Cruz López

______________________________C. Oscar Salas Albarrán

2

ÍNDICE

OBJETIVO GENERAL..................................................................................................................2

OBJETIVOS ESPECÍFICOS.........................................................................................................2

INTRODUCCIÓN...........................................................................................................................2

JUSTIFICACIÓN...........................................................................................................................3

DESCRIPCIÓN...............................................................................................................................5

Estudio de Mercado......................................................................................................................5Planteamiento del Problema.........................................................................................................7Proceso de Diseño........................................................................................................................8SISTEMA MECÁNICO...............................................................................................................9Soluciones Propuestas..................................................................................................................9

A. Extracción............................................................................................................................9A.1. Extracción por banda perforada....................................................................................9A.2. Extracción por caída...................................................................................................10

B. Orientación.........................................................................................................................11B.1. Orientación por banda.................................................................................................11

B.1.1 Orientación por banda con sistema de pivotes......................................................11B.1.2 Orientación por banda con paletas........................................................................11

B.2. Orientación por ventosas...........................................................................................12B.3. Orientación por disco.................................................................................................13

B.3.1 Orientación por disco vertical...............................................................................13B.3.2. Orientación por disco inclinado...........................................................................13

B.4. Orientación por vibración...........................................................................................14C. Entrega...............................................................................................................................14

C.1. Resbaladilla.................................................................................................................14C.2. Guías metálicas...........................................................................................................15

SISTEMA DE CONTROL.........................................................................................................16Sensores......................................................................................................................................16

Sensores en el área de extracción...........................................................................................16Sensores en el área de entrega................................................................................................17

Unidad de Control......................................................................................................................17Comunicación.............................................................................................................................17Interfaz Hombre - Máquina........................................................................................................17Proceso de control......................................................................................................................18

ALCANCES Y LIMITACIONES..................................................................................................20

PRESUPUESTO............................................................................................................................21

REFERENCIAS............................................................................................................................23

DATOS GENERALES..................................................................................................................24

CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES.........................................................................................28

HOJA DE FIRMAS.....................................................................................................................29

1

2