AUTOMATIZACIÓN DE MÁQUINA DE SELLADO AL VACÍO DE LA EMPRESA
FRIOGAN S.A.S.
AUTOMATION OF THE VACUUM SEALING MACHINE OF THE COMPANY
FRIOGAN S.A.S.
Jorge Andrés Quevedo Hernandez1, David Fernando Rodríguez Figueredo 2
1
1, 2
Ingeniero Electromecánico. Estudiante Especialización en Instrumentación y Control
Industrial. jorge.quevedo@unillanos.edu.co
2
Ingeniero Electromecánico. Estudiante Especialización en Instrumentación y Control
Industrial. david.fernandeo.rodriguez@unillanos.edu.co
Facultad de Ciencias Básicas e Ingeniería, Universidad de los Llanos, Villavicencio –
Meta, Colombia.
Resumen—En el presente paper se
presenta la implementación de un sistema
de automatización en una Máquina de
envasado al vacío, está localizada en la
empresa FRIOGAN S.A.S. para la
producción de empacado y sellado al vacío
de producto cárnico, donde se encuentra
una tarjeta electrónica (fuera de servicio)
donde se almacena toda la programación
de control, se hace cambio de ella por un
programador lógico computacional (PLC).
El sistema eléctrico y funcional de la
maquina es original. La primera actividad
se realizó fue la recopilación de
información técnica de su funcionamiento,
teniendo en cuenta bomba de vacío y su
tiempo de prolongación, resistencias y sus
tiempos de exposición, válvulas, entradas
de aire, momento preciso en hacer el
sellado ya que debe tener un vacío
perfecto. Esto conllevará al mismo
rendimiento de producción a lo que
originalmente
está
diseñada,
esta
programación que se realizó con base a las
mismas entradas y salidas de la tarjeta
electrónica para que en el momento de
instalar nuevamente dicha tarjeta no haya
ningún cambio en las conexiones, de
acuerdo a lo establecido en él controlador,
se deja claro dos parámetros de
modificación los cuales son, tiempo
establecido para el vacío dentro de la
campana y tiempo de exposición de la
resistencia para el sellado, esto es
necesario según el tamaño y la condición
del producto que se piensa empacar. Se
utiliza un lenguaje de programación de
compuertas lógicas para que realice el
funcionamiento adecuado según su orden
de proceso.
Palabras
clave—
Automatización,
Máquina, PLC, Software, Programación.
Abstract— This paper presents the
implementation of an automation system
in a vacuum packaging machine, it is
located in the company FRIOGAN S.A.S.
For the production of packaging and
vacuum sealing of meat products, where
we found an electronic card (out of
service)
where
all
the
control
programming is stored, it was replaced by
a computer logic programmer (PLC). The
electrical and functional system of the
machine is original. The first activity was
carried out was the compilation of
technical information on its operation,
taking into account the vacuum pump and
its extension time, resistances and its
exposure times, valves, air inlets, precise
moment in making the seal, since it must
have a perfect vacuum. This will lead to
the same production performance as
originally designed, this programming that
was carried out based on the same inputs
and outputs of the electronic card so that at
the time of reinstalling said card there are
no changes in the connections, from
According to what is established in the
controller, two modification parameters
are made clear, which are the time
established for the vacuum inside the hood
and the exposure time of the resistance for
sealing, this is necessary depending on the
size and condition of the product. that you
plan to pack. A logic gate programming
language is used to perform the proper
operation according to your process order..
Key words— Automation, Machine, Plc,
Software, Programming.
1.
INTRODUCCION
La industria moderna ha evolucionado a
pasos agigantados donde gracias a la
automatización de distintos procesos se ha
evitado que el ser humano haga
actividades repetitivas, sobre esfuerzos
físicos excesivos y se ha generado un
aumento en la producción, efectividad y
mayor
rentabilidad
económica
permitiendo así que las empresas
aumenten su competitividad y excelencia
en su producción. [1]
En control, automatización industrial y de
procesos la adecuada utilización de
variables es importante para aumentar la
velocidad en la cadena de producción y
optimizar los tiempos disminuyendo el
costo y el riesgo frente al factor humano,
pero aumentando la cadena productiva. [2]
El presente proyecto de grado describe la
automatización, en el cual se pone en
funcionamiento la Koch Ultravac 2100
Dual Chamber Vacuum Packaging
Machine para que puedan reprocesar el
producto que se requiera por las pérdidas
de vacío que se encuentran en el momento
de despachos, esta máquina no se
encontraba en funcionamiento por daño en
la tarjeta electrónica y la única máquina de
vacío que tiene la empresa para su
funcionamiento
debe prender un
compresor de 100 Hp, una bomba de vacío
de 40 Hp y un blower de 5 Hp entre otros
consumos de corriente en transformadores
de sellado, electroválvulas, y todo su
sistema de automatización, mientras que la
Koch Ultravac 2100 Dual Chamber
Vacuum Packaging Machine solo es
necesario prender una bomba de vacío de
10 Hp, transformadores de sellado y
algunas electroválvulas, eso quiere decir
que el consumo de corriente es muy
mínimo a comparación.
2.
MATERIALES
METODOS
Y
En el presente capítulo se explicará en
detalle el proceso llevado a cabo para la
automatización de la máquina de
empacado y sellado al vacío, la cual no se
encontraba en funcionamiento en la
empresa FRIOGAN S.A.S.
Fuente: Autor
La información obtenida que muestra la
figura 1 se puede observar que hay un
inicio donde se enciende la máquina,
después de ello se tiene una acción o una
salida del controlador luego se encuentra
una toma de decisión donde se debe
ejecutar una acción manual por parte del
operador, seguido a esto se genera un
proceso de acciones y datos de
accionamiento con tiempos.
Figura 2. Tarjeta electrónica de control
Fuente: Autor
En figura 2 se observa la tarjeta electrónica
original pero fuera de servicio
Figura 1. Diagrama de Flujo
Figura 3. Mejoramiento del tablero
eléctrico.
Fuente. Autor
Por el tiempo de no uso se encontraron
contactores, fusibles y conexiones en mal
estado, gracias a la condensación y
humedad que genera la sala de desposte, se
hizo la adecuación correspondiente
haciendo
cambios
necesarios
y
organizándolo y dándole un aspecto
favorable.
Figura 5. Instalación del programador
a la base donde se encontraba la tarjeta
electrónica.
Fuente. Autor
Figura 4. Software del controlador
Fuente: Autor
En este mismo tablero se encontraba la
tarjeta electrónica de la máquina,
posteriormente se decide quitar he instalar
el controlador, los pilotos de cada salida y
las conexiones de la entrada y las salidas
del controlador.
Entrada I1. Entrada Sensor de la tapa
Salida Q1. Salida Motor bomba vacío
Salida Q2. Electroválvula Vacío
Salida Q5. Electroválvula de sellado
Salida Q7. Sellado
Salida Q8. Descompresión
Entrada I1. Entrada Sensor de la tapa
Figura 6. Conexión del programador al
tablero eléctrico.
Autor. Fuente
Se realiza una detallada observación de
cada una de las señales de la programación
para hacer su correspondiente conexión y
se la indicada para su funcionamiento. Se
hicieron cambios de cableado y pines de
conexión.
Figura 7. Pruebas fuera y dentro de la
cámara de vacío con un equipo de
medida, vacuómetro.
Fuente: Autor
Después de hacer varias pruebas del
controlador y la máquina, modificando los
tiempos de vacío y sellado que son los que
se pueden cambiar desde la pantalla del
programador, se empieza a programar el
tiempo de vació correspondiente, se hacen
pruebas con el vacuómetro, dejándolo
programado a veinte segundos ya que a
este tiempo la presión atmosférica es la
adecuada para el producto que va hacer
empacado y sellado. Las bolsas son
selladas a solo dos segundos de
calentamiento de la resistencia, este
tiempo es sugerido por el proveedor y
también es modificable en el controlador.
Para el desarrollo del proyecto se plantea
los siguientes aspectos a desarrollar:
a) Recolección de información, Se
hace una verificación del proceso
que hace mientras hace el
empacado al vacío, para así llevar
a
cabo
el
software
de
automatización.
b) Búsqueda bibliográfica: Esta
actividad
comprende
la
compilación de información sobre
la máquina Koch Ultravac, donde
encontramos:
Empaques termoencogibles, se debe tener
en cuenta un excelente aspecto del envase,
con una Mayor vida comercial para los
productos refrigerados y una gran
flexibilidad en las dimensiones del
producto con ajuste instantáneo al perfil
del artículo. (SEALED AIR, s.f.)
La bomba de vacío de tornillos de una sola
etapa: Dos rotores en forma de tornillo
giran, sincronizados, en el interior de un
cilindro. El medio a bombear queda
atrapado entre los espacios que forman los
rotores y el cilindro, donde se comprime y
se transporta hasta la salida de gases.
Durante el proceso de compresión los dos
rotores no entran en contacto entre sí ni
con el cilindro. No se requiere lubricación
o fluido de trabajo alguno en la cámara de
compresión.
La refrigeración se efectúa por medio de
un circuito cerrado de líquido refrigerante
el cual circula a través de un
intercambiador de calor enfriado por agua
o de un radiador enfriado por aire. Gracias
a una amplia gama de opciones técnicas y
accesorios, las bombas de vacío de
tornillos se pueden configurar para
adaptarse perfectamente a cualquier
proceso. (BUSCH, s.f.)
Barras de sellado: Una vez haya terminado
el proceso de vació y la adición de los
gases, esta lista la bolsa para ser sellada.
Un sellado apropiado protege a los
productos de forma efectiva contra los
elementos externos.
c) Análisis y depuración de la
información: Esta actividad permite hacer
uso de los contenidos temáticos
específicos relacionados con el objetivo
del proyecto a desarrollar.
d) Determinar las características técnicas
de los planos originales para así tener un
mejor análisis ya que se cuenta con esa
información para obtener un excelente
resultado de programación.
electrónica de control que se encontraba
averiada, su funcionamiento quedo en
óptimas condiciones y no hubo
modificación alguna de su lógica cableada
y mucho menos del conector, esto significa
que en el momento que la empresa lo
desee, puede importar la tarjeta electrónica
de control e incorporarla sin ningún
inconveniente.
En la parte del funcionamiento la maquina
queda con el mismo rendimiento de
producción que originalmente estaba
realizando.
e) Diseño de software. Se desarrollará un
software de programación para la
automatización. Se debe tomar la decisión
de qué hardware se debe utilizar, para así
programar en el lenguaje de programación
correspondiente.
Este proyecto se realizó con el fin de no
tener un paro en la producción de más de
50 personas, mientras dura la importación
que es de más o menos un mes y
económicamente es exagerado en
pérdidas.
f) Realizar nuevos planos eléctricos.
Según la lógica de programación hecha en
el software se debe tener en cuenta las
entradas y las salidas del controlador
(PLC).
Evaluación y pruebas del prototipo: Su
funcionamiento inicia en el momento que
se enciende, se activa inmediatamente la
bomba de vacío (se debe tener en cuenta el
giro del motor), cuando se tiene el
producto dentro de la campana se hace
cierre de la tapa, en el cual activa una
electroválvula que se comunica por medio
de un ducto hacia la bomba de vacío, ese
tiempo está establecido en uno de los
parámetros modificables del controlador,
al pasar es tiempo la presión atmosférica
en el interior está entre 2 y 6 milibares de
presión a diferencia del exterior que se
encuentra a 963 mbar (según la altura de la
ciudad), las barras de sellado bajan y las
resistencias hacen lo debido que es
calentarse para dar sello a la bolsa, este
tiempo de exposición es el otro parámetro
modificable del controlador, al terminar
Se diseñan los planos nuevos de la
conexión de controlador (PLC).
g) Instalación del controlador. Se debe
realizar una base del mismo tamaño de la
tarjeta electrónica para así instalar el
controlador (PLC), y los diferentes
mecanismos de encendido y apagado de la
máquina.
3.
RESULTADOS
DISCUSION
Y
La modificación que se le realizó fue un
éxito, esto se debió al cambio de la tarjeta
ese proceso se desactiva la electroválvula
que comunica la bomba de vacío y activa
otra que va hacia el exterior para que
ingrese aire dentro y estabilice la misma
presión atmosférica en el interior con el
exterior
deseado en la pantalla del programador,
teniendo en cuenta que el vacío que se hace
dentro de la recamaras sea el adecuado
para el producto, para ello se hacen
pruebas de vacío un vacuómetro (Figura
5).
La máquina cuenta con una tapa y en la
base dos cámaras de vacío, cuando mueves
la tapa de la campana de un lado a otro
donde esta se encuentra sujeta a un brazo
balanceador hacia cada una de las
recamaras, en la base de él, se encuentran
sujetos un final de carrera de cada costado
dando en si el primer inicio de pulso de la
programación.
Salida Q5. Válvula Sellado Electroválvula
3/2 que llena de aire una vejiga para que la
barra de sellado baje y presione la bolsa del
producto que se encuentra dentro de la
cámara esta temporizado (B003 figura 1)
por 8 segundos, (esta no es modificable
desde la pantalla del programador).
Salida Q1. Salida Motor Bomba Vacío
Motor de 7.5 KW conectado a una bomba
de vacío de tornillo, dicha bomba por
medio de una manguera y una válvula de
vacío, se encuentra conectada a las
cámaras. Esta salida se encuentra en
funcionamiento mientras el programador
se encuentre encendido eso quiere decir
que se encuentra conectado a un pulso alto
en la programación (figura 1).
Salida Q2. Válvula Vacío Se encuentra
conectada en medio de la bomba de vacío
y las cámaras de la máquina, su
funcionamiento es eléctrico por medio de
una bobina solenoide de 110 VAc. Ella es
la encargada de abrir paso de la recamara
hacia la bomba de vacío cuando se
encuentre cerrada o allá pulsado el final de
carrera de la tapa, para así sacar la máxima
presión atmosférica dentro de la cámara
incluyendo la del producto que se
encuentre dentro. Esta salida está
conectada a un temporizador (B001 figura
1) donde se puede modificar al tiempo
Salida Q7. Sellado Esta señal es enviada
los transformadores ellos generan una
corriente expuesta en una barra de sellado
donde hay un calentamiento por medio de
una resistencia hace un sellado perfecto de
la bolsa, se encuentra temporizada (B007
figura 1), esta es modificable desde la
pantalla del programador teniendo en
cuenta las características de la bolsa ya que
en el mercado existen diferentes tipos de
bolsa y para ello se necesita más tiempo o
en algunos casos menos tiempo.
Salida Q8. Descompresión Electroválvula
2/2 con bobina solenoide a 110 VAc
conectada a las caramas y hacia el espacio
exterior de la máquina, al activarse deja
ingresar aire a la recamara para así pueda
abrir la campana y empiece un nuevo
ciclo. Cada señal de salida del
programador tiene un piloto donde se va
mostrando en que parte del ciclo se va
ejecutando.
4.
CONCLUSIONES:
Se cumplió de manera satisfactoria el
diseño, montaje y construcción del
prototipo, cuyo funcionamiento cumple
con la línea de proceso en él sellado y
empacado al vacío de alimentos cárnicos
que oscila entre 0 y 6 mbar, ya que en las
pruebas realizadas que nos muestra la
figura 6 es de 2.1 mbar obteniendo un
empacado y sellado en óptimas
condiciones.
Se ha aportado al sector productivo con
una forma de resolver un inconveniente
que se haya generado en este tipo de
máquina en su tarjeta electrónica de
control, de esta manera su productividad
seguirá generándose sin ningún tipo de
inconvenientes como es el compromiso de
entrega de producto puntualmente y de la
misma calidad.
Se utilizaron materiales existentes en el
mercado nacional y la programación fue
realizada para las condiciones del medio.
nos muestra la figura 6 encontramos
nuestro medidor que nos muestra 963.1
mbar en el exterior y 2.1 mbar en el
interior, esto quiere decir que la maquina
está generando un vacío adecuado para su
debido proceso.
Aunque se automatizo y se remplazo la
tarjeta electrónica de control por un
programador lógico computacional (PLC)
se dejo el mismo conector de pines para
que llegado el momento de que la empresa
decida volver a importar la tarjeta
electrónica pueda ser cambiada sin ningún
inconveniente.
REFERENCIAS
[1]
ULTRASOURCE. (s.f.). Obtenido de
https://www.ultrasourceusa.com/bestcommercial-double-chamber-vacuumsealing-machine-ultravac-2100.html
[2]
El controlador lógico que se utilizo es más
resistente a los cambios de temperatura,
como los que genera la sala de desposte en
la empresa, está maquina está expuesta a
8 °C, en proceso, luego que acaba el
proceso la sala de desposte se apagan los
difusores y la temperatura de la sala
cambia drásticamente a unos 25 °C, en ese
cambio de temperatura es donde genera
condensación y hace que los equipos
electrónicos fallen como lo que sucedió
con la tarjeta electrónica de control.
La formación de vacío dentro del empaque
se debe generar entre 0 y 6 mbar, de esta
manera existe un equipo de medida
llamado Vacuómetro que nos garantiza el
vacío que se está generando dentro de la
campana o recamara de la máquina, como
BUSCH.
(s.f.).
Obtenido
de
https://www.buschvacuum.com/au/en/pro
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[3]
Valencia, V. C. (s.f.). Obtenido de Robotk
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