CONCLUSION
FUTURE PROSPECTS
Vt: velocidad tangencial (m/s) w: velocidad angular (rad/s) r: radio del block (m)
Por tanto despejando la velocidad angular se obtiene: w = (0.1 m/s) / (0.19 m) = 0.5263 rad/s
Para determinar el tiempo es necesario conocer la velocidad angular en revoluciones por segundo entonces se tiene:
(0.5263 rad/s) (60) / (2 * pi) = 5.0258 rpm (5.0258 rpm) / (60) = 0.08376 rps
Si este realiza 0.08376 revoluciones en un segundo y se requiere que el block gire 90°, es decir un cuarto de vuelta, o bien 0.25 revoluciones se tiene el tiempo en que este tarda en rotar esa distancia.
145 ° Todos los blocks tardan el mismo tiempo en girar.
° En el momento que deje de rotar el block todos los rodillos deberán girar en la misma dirección, hacia la parte 3, este tiempo está determinado por.
Cuando el block ya ha girado tiene una longitud de 0.38 m, y la p2, mide 0.432, la distancia sobrante entre el block y las otras partes de la banda es:
0.432 m – 0.38 m / 2 = 0.026 m
Por tanto los rodillos deben mantenerse girando el tiempo necesario para que este pase a la p3, y a la vez entre el siguiente block, esperando el tiempo en que sale el primero.
0.38 m + 0.026 m = 0.406 m
= =
Más el tiempo de entrada del segundo block que es de 2.7 s como se vio en la p1, por tano es:
4.06 s + 2.7 s = 6.76 s
° Estos tiempos se repiten para todos los blocks pares, sin embargo para los impares el tiempo no es el mismo ya que al entrar el block, como se mencionó en la p1, dejando libre los rodillos entra el siguiente par, por tanto a estos les hace falta menos tiempo para llegar al giro, siendo este el tiempo que lleva recorrido el siguiente par en la p1, mientras el otro sale del giro.
12 s – 3 s = 9 s Siendo este el tiempo para los blocks impares
146 3) Motor de rodillos en la parte 3
° En la parte 3 es donde se ubica la paleta posicionadora, la cual se desplaza con una velocidad lineal de 0.10 m/s, ya que por cada revolución del tornillo la paleta se mueve 10 cm, siendo su posición inicial en la parte izquierda de la banda.
° Estos rodillos se mantienen girando después de que el primer block, haya rotado sobre la p2, y como es continua la rotación de los blocks este no se detiene.
Para la paleta posicionadora se debe tomar en cuenta la distancia a la que debe tocar el block para moverlo, para evitar girarlo más de la cuenta, por ello se realiza lo siguiente.
Si el tornillo sin fin está centrado en un rodillo, y la paleta mide 0.5 m, hay una longitud de 2 rodillos y 20 cm, de la parte 2, o bien hay 0.236 m, entre la placa y el último rodillo de la parte 2, si se busca que la paleta mueva el block cuando esté dentro de los 0.5 m de la misma, entonces el block se encuentra a:
0.236 m + 0.406 m = 0.642 m
Lo que da el siguiente tiempo para que el block esté en la posición indicada.
= =
Una vez ahí los movimientos son diferentes dependiendo de la cama, sin embargo todos tienen un avance de 5 mm más del requerido, para evitar que la paleta estorbe al paso del block.
147 -Plataforma de salida
Figura 3.41.- Sección de plataforma de salida en la máquina paletizadora. Los cálculos relacionados con la alimentación del pallet son los siguientes.
1) Cilindro alimentador de pallet.
° Tiene una distancia del pallet que debe mover al sensor de límite: 1 m ° Este realiza un ciclo cada 3.3 min, por tanto promedia 0.3 ciclos por minuto
° De acuerdo a la tabla XVI, ubicada en el anexo A, este cuenta con una velocidad promedio de 0.77 m/s.
° Cuenta con un regulador de caudal propuesto a 13% de apertura para el avance lo que otorga una velocidad promedio del actuador de 0.1 m/s, y un regulador de caudal propuesto a 26% de apertura para el retroceso otorgándole una velocidad promedio de 0.2 m/s.
° Por tanto el tiempo en que este actuador realiza el avance es:
= =
Y el tiempo que toma en retroceder es:
148 Con base en la ecuación 3.18, se obtiene el consumo de aire de este actuador dado en (l/min).
= ( ) =
2) Cilindros en la plataforma de salida.
° Tienen una distancia de 1 m, de carrera, y debe ser ocupada toda.
° Estos realizan un ciclo y medio cada 3.3 min, por tanto promedian 0.45 ciclos por minuto
° De acuerdo a la tabla XVI, ubicada en el anexo A, este cuenta con una velocidad promedio de 0.77 m/s.
° Cuentan con reguladores de caudal propuestos a 26% de apertura para el avance lo que les otorga una velocidad promedio en cada actuador de 0.2 m/s, y reguladores de caudal propuestos a 13% de apertura para el retroceso otorgándoles una velocidad promedio de 0.1 m/s.
° Por tanto el tiempo en que estos actuadores realizan el avance es.
= =
Y el tiempo que toma en retroceder es:
= =
Con base en la ecuación 3.18, se obtiene el consumo de aire de este actuador dado en (l/min).
= ( ) =
3) Motores de elevador de salida.
° La primera cama de blocks debe estar sobre la superficie del pallet de madera, por ello que el pallet faso debe bajar lo suficiente para dejarlos en esa posición, siendo
149 una distancia de 1.425 m, si se debe tener una velocidad de 0.1 m/s, el tiempo necesario para que esté activado es:
= =
° El mismo debe subir a la misma velocidad la distancia igual.
° La segunda cama de blocks debe estar sobre la superficie de la primera cama, por ello que el pallet faso debe bajar lo suficiente para dejarlos en esa posición, siendo una distancia de 1.255 m, si se debe tener una velocidad de 0.1 m/s, el tiempo necesario para que esté activado es:
= =
° El mismo debe subir a la misma velocidad la distancia igual.
° La tercera cama de blocks debe estar sobre la superficie de la segunda cama, por ello que el pallet faso debe bajar lo suficiente para dejarlos en esa posición, siendo una distancia de 1.085 m, si se debe tener una velocidad de 0.1 m/s, el tiempo necesario para que esté activado es:
= =
° El mismo debe subir a la misma velocidad la distancia igual.
° La cuarta cama de blocks debe estar sobre la superficie de la tercera cama, por ello que el pallet faso debe bajar lo suficiente para dejarlos en esa posición, siendo una distancia de 0.915 m, si se debe tener una velocidad de 0.1 m/s, el tiempo necesario para que esté activado es:
= =
150 ° La quinta cama de blocks debe estar sobre la superficie de la cuarta cama, por ello que el pallet faso debe bajar lo suficiente para dejarlos en esa posición, siendo una distancia de 0.745 m, si se debe tener una velocidad de 0.1 m/s, el tiempo necesario para que esté activado es:
= =
° El mismo debe subir a la misma velocidad la distancia igual.
° La sexta y última cama de blocks debe estar sobre la superficie de la quinta cama, por ello que el pallet faso debe bajar lo suficiente para dejarlos en esa posición, siendo una distancia de 0. 575 m, si se debe tener una velocidad de 0.1 m/s, el tiempo necesario para que esté activado es:
= =
° El mismo debe subir a la misma velocidad la distancia igual.
-Ensables y partes de la paletizadora
Ahora se muestran los ensambles de los blocks en los que se observa como son las tarimas y el pallet completamente lleno con cada tipo de block.
. En la figura 3.42 se muestra la tarima base de la fabricación de los blocks, conteniendo blocks del tipo 1, estos tienen la característica de salir 2 blocks por cada ciclo de producción.
151 En la figura 3.43 se muestra la tarima base para moldeo con el block tipo 2, de esta forma sale el block del moldeo/secado.
Figura 3.43.- Tarima con block-2
En la figura 3.44 se muestra la tarima base de moldeo con el block tipo 3, este block de la misma forma que el tipo 2 tiene la característica de salir 1 block por cada ciclo de producción.
152 En la figura 3.45 se muestra el paletizado completo del block de tipo 3. Se observa la trama que se alterna para generar estabilidad en el estibado.
Figura 3.45.- Pallet completo con block-3
En la figura 3.46 se muestra el paletizado completo del block de tipo 2. Se observa la trama uniforme que se utiliza, debido a la amplitud de sus caras al paletizarlo de esta forma no pierde estabilidad.
Figura 3.46.- Pallet completo con block-2
En la figura 3.47 se presenta el block tipo 1 paletizado completamente, se puede observar el orden en cada capa con el propósito de generar estabilidad en el estibado.
153
Figura 3.47.- Pallet completo con block-1
A continuación se muestran las principales partes de la paletizadora, así también los movimientos que realizan cada parte.
En la figura 3.48 se muestra la sección de alimentación de la paletizadora, y sus partes principales señaladas con flechas en color negro, y los elementos que se mueven están indicados con una flecha de color rojo mostrando así la dirección de sus movimientos.
154 En la figura 3.49 se presenta la sección de posicionamiento de la paletizadora, en ella se muestran las principales partes y con flechas rojas los movimientos que realizan los rodillos para el transporte y posicionamiento de los productos, además se señalizan las direcciones de movimiento de la paleta que direccionará el producto.
Figura 3.49.- Partes del área de rodillos.
En la figura 3.50 se muestran las partes y movimientos de la sección plataforma de salida de la paletizadora, así como los movimientos del elevador y del pallet falso.
155 Figura 3.50.- Partes del área de plataforma de salida
En la figura 3.51 se presenta una perspectiva más de la paletizadora en donde se muestra de forma clara el movimiento del alimentador de pallets y del elevador de salida de la paletizadora.
156 Figura 3.51.- Partes principales vista isométrica
En la figura 3.52 se muestra el movimiento del mecanismo de direccionamiento, en el cual se observa el tornillo sin fin controlado por el motor, que realiza un movimiento giratorio y traslada su movimiento de forma lineal a la placa direccionadora.
157 Figura 3.52.- Partes en el sistema direccionador
En la figura 3.53 se muestra una toma cercana de la plataforma de alimentación, se puede observar claramente la posición de los sensores que actúan en esta sección, y como se mueven los elevadores para levantar el producto.
158 Figura 3.53.- Partes en la plataforma alimentadora
En la figura 3.54 se observan las principales partes del tablero de control, apreciando los botones de control manual de cada actuador y los controles automáticos de la máquina, también se observa una pantalla que muestra el conteo de blocks paletizados.
159 Figura 3.54.- Partes principales del tablero de control
En seguida se muestra la tabla 3.27, en ella se colocan los elementos que componen la paletizadora, basándose en el diseño realizado en Solid Works.
N°. DE ELEMENTO NOMBRE DE LA PIEZA CANTIDAD
1 Estructura base izquierda 1
2 Estructura base derecha 1
3 Ejes de rodillos 18
4 Rodillos grandes 18
5 Base de pallet 1
6 Cilindro de alimentación de pallet 1
7 Contenedor de tarimas pequeñas 1
8 Plataforma de alimentación 1
9 Base cilindro de plataforma de alimentación 1
10 Cilindros de salida 2
11 Cilindro de plataforma de alimentación 1
12 Base motor – cadena 8
160
14 Motor de rodillos posicionadores 2
15 Motor de sistema direccionador 1
16 Rodillo de posicionamiento derecho 4
17 Rodillo de posicionamiento izquierdo 4
18 Base cilindros de plataforma de salida 1
19 Pallet falso 1
20 Base de direccionador 1
21 Motor de elevador 4
22 Contenedor de pallet 1
23 Catarina 16
24 Base cilindro de alimentación 1
25 Eje catarinas de alimentación 2
26 Eje catarinas de salida 2
27 Extensión eje de motores de salida 2
28 Cadenas de elevadores 8
29 Motor de rodillos de traslado 2
30 Guías de elevador de salida 2
31 Alimentador de pallet 1
32 Tornillo sin fin 1
33 Placa direccionadora 1
34 Placa obstáculo de salida 1
35 Tablero de control 1
36 Guía corta 50
37 Cadena de rodillos de traslado inicial 1
38 Cadena de rodillos de traslado final 1
39 Cadena de rodillos de posicionamiento 2
40 Placa de alimentación 1
41 Sensor óptico 6
42 Limit switch 3
Tabla 3.27.- Elementos de la paletizadora en Solid Works
En el capítulo actual se demostraron los estudios y cálculos realizados, en base a las necesidades de la empresa, con estos se ha establecido una buena selección del equipo necesario para la propuesta, con la finalidad de proponer una solución que se adapte a las condiciones de trabajo necesarias.
161
CAPÍTULO IV
163 En el presente capítulo se presentan los resultados obtenidos a través de las distintas animaciones realizadas con el software correspondiente, sustentando así la propuesta de automatización, así mismo, se indica el costo del proyecto, las recomendaciones forjadas con la finalidad de proveer una posible solución a otros problemas, y las conclusiones correspondientes del trabajo.
4.1.- Presentación de resultados
En base a los conocimientos adquiridos durante toda la carrera se ha propuesto la solución a la problemática establecida en la empresa fabricante de block de construcción, en esta, se han de proyectar los conocimientos necesarios para demostrar que dicha solución es la más adecuada, presentando de esta forma, distintos resultados que comprueben la finalidad de la paletizadora, comprendiendo así la idea final de la automatización en la operación de estibado.
La animación representa una forma en que se puede comprobar el funcionamiento de algún mecanismo, maquinaria o proceso, representando así una gran ventaja para el diseño de una propuesta. Para ello la utilización del software indicado es esencial, en este caso se presenta una animación mediante el software Solid Works, a través de unas imágenes, se comprueba que la propuesta de automatización, basada en una máquina paletizadora que realiza las operaciones esperadas y con ello se es posible obtener los tiempos en que dicha paletizadora realiza las diversas etapas que la componen.
En la figura 4.1 se muestra la vista frontal de la máquina paletizadora diseñada en Solid Works.
164 Figura 4.1.- Vista frontal de la máquina paletizadora
En la figura 4.2 se muestra la vista superior de la máquina paletizadora, en ella se observa con claridad el tablero de control.
Figura 4.2.- Vista superior de la máquina paletizadora
En la figura 4.3.- Se muestra la vista isométrica de la paletizadora, en ella se muestra de forma clara el diseño final de la máquina.
165 Figura 4.3. Vista isométrica de la paletizadora
4.2.- Resultados de la animación
En seguida en la tabla 4.1, se presentan los resultados obtenidos mediante la animación, en ellos se muestran los tiempos, distancias y velocidades alcanzadas de cada una de las etapas, en que se desplaza cada block en la propuesta, más no el total del proceso.
Actividad Descripción Distancia Velocidad
Máxima Tiempo Cilindro de Alimentación por cerradura Avance 0.5 m 0.1 m /s 5 s Retroceso 0.5 0.1 m /s 5 s Motor en elevación de tarimas
Subida de la primer tarima en la alimentación
0.483 m 0.1 m/s 4.83 s Subida de la segunda tarima
en adelante de la alimentación 0.2 m 0.1 m/s 2 s Cilindro de alimentación a rodillos Avance 0.5 m 0.1 m/s 5 s Retroceso 0.5 m 0.25 m /s 2 s Motor de rodillos antes del giro
Entrada solo primer par de blocks
166 Entrada segundo par de
blocks en adelante
1.32 m 0.1 m/s 13.2 s
Motor de rodillos de giro
Entrada solo del primer block de la alimentación
1.35 m 0.1 m/s 13.5 s Giro en contra sentido todos
los blocks
0.3 m 0.1 m/s 3 s
Salida de blocks impares y entrada de los blocks pares
0.676 m 0.1 m/s 6.76 s Salida de blocks pares y
entrada de los blocks impares
0.9 m 0.1 m/s 9 s
Motor de rodillos después del giro
Salida del block hasta entrar al pallet falso 1.27 m 0.1 m/s 12.7 s Motor de la paleta para direccionar blocks Movimiento de posición inicial a punto de captura de blocks
0.410 m 0.15 m/s 2.74 s
Movimiento de punto de captura a posición de block 1 y 9
0.445 m 0.15 m/s 2.3 s
Movimiento de punto de captura a posición de block 2 y 10
0.325 m 0.15 m/s 2.17 s
Movimiento de punto de captura a posición de block 3 y 11
0.205 m 0.15 m/s 1.36 s
Movimiento de punto de captura a posición de block 4 y 12
167 Movimiento de posición de block 4 y 12 a segundo punto de captura 0.07 m 0.15 m/s 0.47 s Movimiento de segundo punto de captura a posición de block 5 y 13
0.045 m 0.15 m/s 0.3 s
Movimiento de segundo punto de captura a posición de block 6 y 14
0.165 m 0.15 m/s 0.8 s
Movimiento de segundo punto de captura a posición de block 7 y 15
0.325 m 0.15 m/s 2.17
Movimiento de segundo punto de captura a posición de block 8 y 16 0.445 m 0.15 m/s 2.3 s Cilindro de Alimentación de Pallets Avance 1 m 0.1 m/s 10 s Retroceso 1 m 0.2 m/s 5 s
Cilindros del Pallet falso Avance 1 m 0.2 m/s 5 s Retroceso 1 m 0.1 m/s 10 s Motor de elevación Final Subida de pallet falso vacío Cama 1 1.425 m 0.1 m/s 14.2 s Bajada del pallet
falso lleno
1.425 m 0.1 m/s 14.2 s Subida de pallet
falso vacío
Cama 2 1.255 m 0.1 m/s 12.55 s Bajada del pallet
falso lleno
1.255 m 0.1 m/s 12.55 s Subida de pallet
falso vacío
Cama 3 1.085 m 0.1 m/s 10.85 s Bajada del pallet 1.085 m 0.1 m/s 10.85 s
168 falso lleno
Subida de pallet falso vacío
Cama 4 0.915 m 0.1 m/s 9.15 s Bajada del pallet
falso lleno
0.915 m 0.1 m/s 9.15 s Subida de pallet
falso vacío
Cama 5 0.745 m 0.1 m/s 7.45 s Bajada del pallet
falso lleno
0.745 m 0.1 m/s 7.45 s Subida de pallet
falso vacío
Cama 6 0.575 m 0.1 m/s 5.75 s Bajada del pallet
falso lleno
0.575 m 0.1 m/s 5.75 s Tabla 4.1.- Resultados de la animación
Tiempo para realizar una capa de acuerdo a la animación es de 290 segundos por tanto son 4 minutos con 50 segundos, para a completar el pallet se necesitan 6 capas teniendo un tiempo de 29 minutos.
- Comparación de tiempo del estibado actual con la propuesta de la paletizadora
Tiempo de estibado de 1 millar actualmente Tiempo (promedio) de
estibado de 1 columna con 14 blocks
20.75 Segundos
Viajes requeridos para
estibar 1 millar 72 Viajes
Tiempo de estibado de 1
millar por 1 empleado 4.15 Horas
169 Tiempo aproximado de estibado de 1 millar con la paletizadora
Tiempo de estibado de la 1ª
cama (16 blocks) 290 Segundos
Tiempo de estibado de la
2ª cama (16 blocks) 165 Segundos Número de camas de pallet 3 – 1.5 Camas Número de camas de
pallet 3 – 1 Camas N° de pallets requeridos para 1
millar 10 – 1 Pallets
N° de pallets requeridos
para 1 millar 10 – 1 Pallets
Tiempo de estibado de 1 millar 2.5 Horas Tiempo de estibado de 1
millar 1.35 Horas
Tiempo total de 1 millar 3:50 Hrs/min
Tabla 4.3.- Tiempo aproximado de estibado con la paletizadora
De forma indirecta se logra una reducción mayor de tiempo en la operación de distribución que actualmente se realiza de forma manual. En base a la información proporcionada por la empresa actualmente se consume 1 hora 30 minutos para cargar el transporte, y 1 hora 30 minutos para descargarlo ocupando 3 empleados para la operación.
Tomando como base la norma NOM 006 para la velocidad del montacargas, se prevé que la alimentación del transporte se lleve a cabo en solo 35 minutos y la descarga en el mismo tiempo, obteniendo como resultado una reducción de tiempo de 1 hora 50 minutos por cada entrega de producto.
4.2.1.- Diagrama Espacio-Tiempo
La finalidad de tener un diagrama espacio-tiempo es demostrar la posición de todos los actuadores, que van teniendo con el transcurso del ciclo del proceso, obteniendo así una forma en donde es posible demostrar el tiempo total del proceso, y la posición de los mismos en cada etapa.
A continuación se muestra el diagrama espacio-tiempo adquirido a través de los cálculos y animaciones, en el están colocados todos los tiempos de cada uno de los actuadores, así mismo una parte del diagrama esta sombreada, esto indica que esas operaciones son realizadas en dos ocasiones, y posteriormente pasará a la siguiente zona.
172 Figura 4.4.- Diagrama Espacio-Tiempo de la propuesta
173 Con la paletizadora se prevé que las mermas presentadas en el capítulo de la situación actual del proceso se reduzcan, con un margen debido a situaciones externas al control y funcionamiento fundamental de la máquina, la reducción de merma se basa en que las velocidades y fuerzas aplicadas en cada elemento de la máquina son controlables permitiendo prevenir situaciones provocadas por la máquina.
4.3.- Costos
Los costos se generan dentro de la empresa privada y está considerado como una unidad productora. Su categoría económica se encuentra vinculada a la teoría del valor, "Valor Costo" y a la teoría de los precios, "Precio de costo".
El término "costo" tiene las acepciones básicas:
1. La suma de esfuerzos y recursos que se han invertido para producir una cosa. 2. Lo que es sacrificado o desplazado en el lugar de la cosa elegida.
El primer concepto expresa los factores técnicos de la producción y se le llama