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  • UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Recinto Universitario Simn Bolvar

    Facultad De Electrotecnia y Computacin

  • SISTEMAS DE CONTROL INDUSTRIAL EN LA COMPAA CERVECERA DE NICARAGUA

    La evolucin de la automatizacin o empleo de Los sistemas de control en la industria en nuestro pas es cada da ms grande en diferentes reas comerciales e industriales. Cada vez mas podemos apreciar el surgimiento de sistemas totalmente automatizados que hacen mas competente la produccin y promueven el consumo de la parte de la poblacin. El empleo de la robtica tambin tiene su desventaja y es que poco a poco va desplazando la mano de obra del ser humano. La Compaa Cervecera de Nicaragua es un ejemplo de todo lo que hemos dicho.

    Con este proyecto deseamos hacer realidad nuestro objetivo que es el de profundizar en la aplicacin de la robtica en la industria, este lo lograremos, haciendo nuestro trabajo investigativo en la compaa Cervecera de Nicaragua. Hemos decidido hacer nuestro trabajo en esta empresa por el proceso de produccin que esta realiza a travs de distintas maquinarias que estn en cierta manera automatizadas.

    En esta investigacin podremos apreciar la relacin de diferentes sistemas mecnicos, electrnicos y de las computadoras que las operan y controlan. Intentaremos hacer un estudio del tipo de tecnologa que se esta usando en el proceso de cocina de la cerveza, esta es tecnologa alemana y muy actual. Pondremos mayor nfasis en el ciclo de envasado que es utilizado en esta compaa, analizaremos cada componente, su funcin y su forma desde el punto de vista automatizado. Mostraremos un esquema del tipo de automatizacin que tiene la empresa. Acompaaremos nuestro trabajo de la documentacin tcnica necesaria.

    Este documento lo hemos dividido en varias partes que ahora describiremos. En los antecedentes hacemos notar el origen del proyecto y lo importante que el contar con una empresa que nos da acceso para poner a fondo su proceso de produccin, luego damos a conocer nuestros objetivos generales y especficos, en la parte del desarrollo se ha dividido el trabajo investigativo en dos grandes partes: rea de cocina y rea de envasado de la cerveza, en la primera rea nuestro estudio es bastante general, pero en compensacin en la segunda rea es un poco mas exhaustivo; por ello damos a conocer lo especifico de cada una de las mquinas utilizadas en esta rea, para finalizar mostramos nuestras conclusiones en las que hacemos destacar la importancia que ha tenido para nosotros la realizacin de esta investigacin.

    Antecedentes

    Como estudiantes de la carrera de Ingeniera en Computacin, el deseo de poner en prctica los conocimientos adquiridos en la clase de Control y aumentar nuestros conocimientos en este campo. Se nos presento la oportunidad de entrara en contacto con la maquinaria utilizada en la Compaa Cervecera de Nicaragua, especficamente en el area de cocina y envasado de este producto.

    Dimos inicio al trabajo investigativo, visitando la empresa una vez a la semana durante 3 meses, ha sido de mucha ayuda en todo el proceso de nuestra investigacin el aporte de un ingeniero experto en las distintas reas y para documentar nuestro trabajo se nos ofreci la oportunidad de ver los manuales de las distintas aplicaciones que existen en la empresa.

  • Justificacin

    Nuestro proyecto responde a una de nuestras necesidades mas elementales y es el de ampliar nuestros conocimientos en el campo de los sistemas de Control industrial en nuestro pas. En un momento quisimos limitar nuestro trabajo a una sola mquina pero luego vimos necesario hacer un estudio general de todo el sistema de automatizacin de la empresa, para tener una visin global de todo el proceso de produccin.

    Objetivos Generales

    Ampliar nuestros conocimientos adquiridos en la clase de Control a travs de la investigacin. Profundizar en la aplicacin de la robtica en la industria, especficamente en la compaa Cervecera de

    Nicaragua.

    Objetivos Especficos

    Conocer y analizar las aplicaciones de la robtica industrial que existen en el rea de envasado y cocina de la Compaa Cervecera e Nicaragua.

    Desarrollo

    Actualmente la Compaa Cervecera de Nicaragua, consta de dos lneas de maquinarias o aplicaciones de la robtica industrial, una en el rea de cocina y proceso de elaboracin de la cerveza, la cual es una tecnologa de punta, incluso en Amrica Latina se dice que es lo mas actual que existe, esta automatizada completamente. La otra es el rea de envasado su tecnologa aun no esta actualizada en esta rea de envasado el control del proceso de produccin se hace a travs de un software de SIEMENS. Cada mquina, tiene su controlador en el cual se manipula el sistema y se puede definir su funcin especfica y hacer respectivamente modificaciones.

    Cabe mencionar resaltar que algunas de las mquinas utilizadas en el proceso de envase son de los aos 1978 y otras como el inspector electrnico son del ao 1999.

    A. rea de cocina de la Cerveza

    rea de almacenamiento y transporte de granos. Malta, arroz , maz son algunas de las materias primas utilizadas para la produccin de la cerveza, esta es almacenada en silos, controlados mediante software, que permite que la materia sea transportada por medio de bandas y un tubo succionador que transporta un solo tipo de materia a la vez, a travs de una pesa electrnica se controla la cantidad de granos a utilizarse, luego se deposita en su respectiva mquina que va a prepararla para ser procesada en el rea de mezcla y cocimiento, la malta es deposita en una limpiadora de malta, luego en un triturador de malta, despus pasa por una tolva o recolector de malta, el arroz pasa por un triturador de arroz, el maz solamente entra en la balanza porque es materia prima elaborada especficamente para esto.

  • rea de mezcla y cocimiento. La materia prima previamente elaborada es mezclada en distintas pailas, paila de adjuntos, paila de mosto, paila de mezcla, filtro, wirpool (sedimentador). Con agua se disuelve en la paila de adjuntos el maz o el arroz en dependencia de la receta, luego esto pasado a la paila de mezcla en esta se encuentra la malta que ha sido disuelta con agua, tambin en esta paila se realiza la zacarizacin y se define la cantidad de materia a utilizar y al temperatura, luego pasa una cuba de filtro donde se le agrega agua caliente aqu se eliminan los slidos en suspensin. El resultado del filtrado pasa a la paila de hervido, en el que permanece por un tiempo de 7 a 8 horas el resultado de esta es el mosto, esta mezcla es dulce y no fermentada con un alto nivel de protenas, este mosto pasa a otra paila llamada Wirlpool que es un tanque remolino que permite que las partculas de protenas coaguladas, pesadas vayan al centro y sean disueltas.

    rea de enfriamiento y fermentacin de la cerveza. Despus de pasar por todo el proceso anterior el mosto es llevado a un enfriador, luego se airea el mismo se le agrega levadura para su fermentacin, la cual dilata de 7 a 8 das, luego se madura la cerveza de 12 a 13 das y es preparada para la filtracin y envasado. Todo este proceso esta controlado por un sistema totalmente automatizado, dirigido por un software central, enlazados a travs de una red de datos con una serie de dispositivos fsicos, como censores trmicos, vlvulas electrnicas, censores de movimientos, y sistemas hidrulicos.

    B. rea de envasado de la cerveza. Ya terminado el proceso de produccin de la cerveza esta es almacenada en unos silos de donde ser transportada al rea de envasado, en esta rea existen varias mquinas automatizadas que hacen que el proceso sea mas optimo.

    Envasado con botellas. Al iniciar el ciclo de la produccin una mquina llamada desempacadota que coge la botella y la pone en el transportador para ser llevada esta a la mquina lavadora, existe otra mquina llamada inspector electrnico que se encarga de revisar la botella, verifica si se limpia, tiene una capacidad de revisar 600 botellas por minuto, utiliza un sistema que toma fotografa y detecta residuos. Luego las botellas pasan a otra mquina en que se llenara la botella y taponadora, luego ya la botella llena de contenido y tapada pasa a otra mquina llamada pausterizadora, su funcin es purificar la botella, eliminar grmenes, luego termina el ciclo en a empacadora que tambin es programada, dependiendo del tamao de botella que se este utilizando.

    Desempacadora

    1. Descripcin general: Esta mquina se encarga de desempacar las botellas sucias que vienen en cajillas. Brinda una serie de movimientos precisos y sincronizados que causan que el proceso de desempaque sea totalmente seguro y flexible con el material de entrada (botellas). La desempacadora tiene un funcionamiento continuo y totalmente automtico, opera con varios tipo de cajas y botellas.

    2. Informacin tcnica. El nmero mximo de cajas que puede trabajar en un tiempo de 6 ciclos por minuto es de 5 cajas (cada ciclo), dispuestas en un sentido longitudinal. Esta mquina es accionada

  • por sistema hidrulico, neumtico y mecnico y comanda a travs de un sistema elctrico y electrnico. El tipo de botellas que acepta es de acuerdo con las especificaciones del cliente. Esta compuesta por transportadores de caja, mesa de carga de botellas, cabezales de tulipas con accionamiento neumtico, para la aprensin de botellas y una cabina de seguridad.

    3. Modo de operacin. Los trasportadores de cajas o sistemas de transmisin es responsable por el flujo de cajas en la mquina. Opera con moto reductores y transmisin por engranajes y correas. Este sistema de movimiento utiliza tambin cintas de acero inoxidables que transportan las cajas y botellas con mxima seguridad. Los cabezales de tulipas con un sistema de fajamiento fluctuante y accionamiento neumtico son responsables por la aprensin de botella a travs de tulipas inflaves.

    El sistema elctrico cuenta con un panel de comando general con todos los componentes necesarios para la operacin elctrica de la mquina. Tambin cuenta con un sistema de control electrnico, compuesto por un controlador lgico programable (PLC), con programas almacenados en memoria permanente, los cuales son responsables por el funcionamiento del ciclo de trabajo de la mquina.

    4. La desempacadora utiliza dos sistemas de comando: - Manual: Este modo de operacin debe estar a cargo de un operador de la mquina, quien debe introducir las operaciones en un correcto orden en la mquina, para que pueda realizar su ciclo de trabajo con precisin. - Automtico: En este modo de operacin la mquina funciona sin intervencin de un operador, solo debe establecerse el ciclo de trabajo de la mquina y seleccionarse el modo automtico.

    La mquina desempacadora esta equipada con varios dispositivos de seguridad (censores), que tienen como funcin analizar objetos o cuerpos extraos dentro del campo de trabajo, accionando o impidiendo el ciclo de funcionamiento de la mquina de esta manera se cuida a la mquina de posibles daos en las partes importantes de la desempacadora.

    Los controles de la desempacadora estn centralizados en un panel de comando general donde el operador a travs de un sistema de teclas, controla todos los movimientos de la mquina. La desempacadora cuenta con una serie de componentes elctricos que tiene como funcin, supervisar el proceso de funcionamiento, supervisar las operaciones y controlar los procesos o posibles anomalas. Estos componentes son paneles de control, elementos de campos, llaves de secciones, censores, botones de operacin y seguridad y los paneles de comandos.

    Los paneles elctrico, son paneles de proteccin IP55 estos incorporan todos los componentes necesarios para la operacin del equipo, entre ellos esta el CLP (PLC- Controlador Lgico Programable). El CLP es bsicamente un programa almacenado en memoria para ejecutar y supervisar procesos, conforme al estado digital de las entradas acopladas al CLP.

    El estado de las entradas del CLP y la informacin provienen de elementos de campo (Censores, botones, paneles de control), segn la orden dada el PLC pasa a enviara salidas digitales, conforme a otros programas seleccionados, generando entradas o control de equipos.

  • Elementos de campos, son censores, llaves de fin de curso, electro vlvulas, presostato y llaves seccionadoras de seguridad. Los elementos de campo envan seales digitales para que el CLP efecte el control del proceso.

    El Panel OP5 y la Interfase IHM (Interfase Hombre/Mquina), inter ligado en red con el CLP, permite al operador interactuar con el equipo, moverlo, monitorear velocidades en relacin a las referencias recibidas, monitorear sobrecarga en los moto reductores y tener una estadstica de produccin. La forma de presentacin de los comandos del IHM con la mquina son totalmente amigables y de fcil comprensin.

    Lavadora de botella.

    1. Descripcin General: Esta mquina se encarga de limpiar y esterilizar las botellas descargadas por la desempacadora. Esta mquina para poder trabajar utiliza cuatro factores bsicos los cuales son: Agua caliente, compuesto alcalino, tiempo y enjuague a lata presin. El movimiento continuo de las bandas transportadoras de botellas hacen que la botella pase por las diferentes estaciones de limpieza desde el momento cuando las botellas estn cargadas automticamente en las casillas hasta cuando las descarga de la mquina.

    Cada mquina es movida por un solo motor con la unidad de velocidad variable tipo Reeves. Esta unidad mueve la mquina y maneja con exactitud su velocidad. Motores individuales manejan el dispositivo CaustiClean, las vlvulas de chorros custicos, bombas y agitadores.

    2. Modo de operacin: Las partes funcionales del lavador de botellas son: carga, preenjuague, preremojo, hydro-chest, post-remojo, enjuague final y descarga. Todas estas funciones estn ejecutadas mientras que las canastillas y la cadena estn en movimiento continuo.

    El mando principal de la mquina utiliza un sistema nico de control que consiste esencialmente de estas partes: Unidad mecnica de velocidad variable, unidad pesada de reduccin de ruedas dentadas y acoplamientos de torsin. La unidad de velocidad variable da positivo control de velocidad mnima o mxima.

    La mquina lavadora contiene un juego de parrillas mviles sincronizadas con una cadena transportadora, estas parrillas vienen provistas de tubos de chorros hidro-jet para lavado y cepillado interior de las botellas. Las bocas de las botellas son centradas positivamente al avanzar la parrilla con las botellas. Luego las parrillas bajan para recoger y centrar la siguiente fila de botellas.

    Controles de Temperatura. Los controladores automticos de temperatura regulan la temperatura de la solucin en los varios compartimientos de remojo. Estos controladores dejan entrar el vapor a los

  • serpentines calentadores para mantener la temperatura de la solucin. Los controladores de temperatura se pueden ajustar a una temperatura predestinada y la bombilla trmica (Controlador de presin), en conjunto con el mecanismo controlador, mantendr la temperatura deseada.

    Mecanismos de Carga. El mecanismo de carga consiste de cuatro componentes bsicos, estos son: La mesa de carga, las filas cargadoras, los brazos levantadores y los dedos auxiliares de empuje. Las botellas son manejadas sucesivamente por cada uno de estos componentes funcionales que son de accin sincronizada.

    Dispositivo de Control de Seguridad. La lavadora esta equipada con mltiples dispositivos de seguridad para detener la mquina en caso de rotura o trabazn de las botellas, como tambin en otras condiciones que podran causar daos a cualquier parte de la mquina. Estos dispositivos de seguridad son: Elctricos y de acoplamiento deslizante. El acoplamiento deslizante impide la transmisin de fuerza por este, si el mecanismo de accionamiento es forzado por excesiva presin. Los dispositivos elctricos de seguridad, consisten de sensibles interruptores colocados en varias partes de enlace de operacin de tal manera que abren y cierran el circuito elctrico para detener la mquina cuando hay sobrecarga u otra dificultad.

    Componentes principales: 1. Estacin doble de pre-enjuague utilizando agua recuperada. 2. Mesa acumuladora de botellas y dispositivos rotativos de carga. 3. Motor de velocidad variable. 4. Ajustador automtico de cadena. 5. Dispositivo espiral rotativo de descarga para alta velocidad. 6. Transportador doble o triple de descarga para alta velocidad de operacin. 7. Enjuague exterior con solucin custica dbil. 8. Agitadores de paleta. 9. Serpentines de vapor, tipo plancha, removibles por puertas de acceso.

    Inspector Electrnico

    1. Descripcin general. Esta mquina de inspeccin de botellas vacas completamente automtica es una maquina en lnea directa. Un sistema de correas de ajuste rpido en la zona de los mdulos de inspeccin garantizada una gua de botellas exacta. Debido a que renuncia a gran parte al juego de formato de gua especfico de botella y a que existe un servomotor para ajustar la altura del cabezal electrnico de la maquina, se posibilita un cambio rpido a otros tipos de botellas.

    La velocidad promedio es de 4450 botellas por hora. Un sistema de refrigeracin se encarga de mantener una temperatura constante de todos los componentes electrnicos de la maquina, adems esta maquina se encuentra equipada con la tcnica de cmara de KRONES que posee una serie de mtodos de evaluacin basados en fotografas a alta velocidad.

  • 2. Informacin tcnica y principales componentes. La velocidad de la maquina y el flujo de botellas se regulan automticamente por medio de interruptores de acumulacin, en la entrada y salida, el accionamiento se regula mediante un mando lgico programable desde el armario de distribucin. Segn el flujo de botellas, la maquina se regula mediante los interruptores de acumulacin de la velocidad mnima a la velocidad mxima. El rendimiento de la maquina puede ajustarse en la caja de mando. Existe un interruptor de seguridad que detecta las botellas cadas y los huecos provocando una parada inmediata de la maquina. Por medio de botones de emergencia se pueden detener los transportadores. Para el proceso de inspeccin se utilizan censores y distintas cmaras krones digitales electrnicas.

    3. Modo de operacin. Las botellas proceden de la lavadora pasan por un dispositivo de deteccin de botellas extraas delante de la maquina. Un dispositivo llamado pusher rechaza las botellas extraas dentro de un contenedor, luego las botellas pasan por la inspeccin de la pared en la maquina. Dentro de la zona del modulo de inspeccin se giran las botellas y se les hace pasar consecutivamente por la inspeccin de boca, inspeccin del fondo, deteccin del liquido residual y la deteccin de soda custica, a la salida de estas inspecciones tiene lugar una nueva inspeccin de la pared de la botella. Las botellas en buen estado se transportan hacia la llenadora, las defectuosas se rechazan por un pusher dentro de un contenedor y las sucias se rechazan por otro transportador de retorno.

    Deteccin de botellas de otro color. Las botellas se iluminan por debajo de la boca, en el cabezal detector de color, se amplifican las ondas de luz emitida por la lmpara y se transmiten al dispositivo de evaluacin anlogo, en el momento de recibir una seal del trigger se transmite el resultado obtenido a la unidad de eliminacin. Es posible detectar los ms variados colores de botellas.

    Deteccin de botellas demasiado altas o bajas. Si se detecta una botella demasiado alta, baja o rota, a travs de censores de luz esta se empujara hacia un contenedor de vidrio roto. Deteccin de lquido residual. La botella se ilumina desde abajo como fuente de luz se utiliza una lmpara infrarroja. El lquido residual existente absorbe la luz infrarroja, un dispositivo receptor mide la cantidad de luz recibida, las seales del receptor se amplifican y se evalan. Si no se alcanza un nivel de tensin prescrito, se emite una seal a la unidad de eliminacin y se elimina la botella. Si hay un fallo en las lmparas o en el receptor, la mquina se detiene.

    Deteccin de soda custica (Sistema por alta frecuencia). Las botellas pasan por un emisor y una antena, la antena recibe una alta frecuencia emitida por el emisor, el receptor convierte la energa en un nivel de seales, este cambio de seal se evala y en el momento de emitirse una seal de botella en mal estado, se acciona la unidad de eliminacin. Si hay un fallo en el emisor o en el receptor, la mquina se detiene.

  • Llenadora y taponadora de botellas

    1. Descripcin general. La llenadora es en si una maquina de envasar a presin normal, que trabaja conforme al principio de llenado por capas ascendentes. La maquina llenadora trabaja con una bomba volumtrica rotativa, los flotadores deben estar mecnicamente en orden habindose ajustado previamente y con exactitud el nivel deseado de fluido.

    Despus del proceso de llenado tenemos la taponadora que es un nuevo concepto de maquina, ideado especialmente para el envasado asptico de bebidas. Todo el cabezal es de acero y materiales sintticos apropiados. La estacin de tomar y colocar las taponadoras estn configuradas de forma que se pueden limpiar y esterilizar fcilmente. Los punzones taponadores ordenados en el cabezal giratorio son movidos de forma obligatoria hacia arriba y hacia abajo. Estos con compensacin controlada a la altura de la botella tienen un modo de trabajo elstico. Se pueden emplear botellas de mximo de 20mm de diferencia de altura con el mismo ajuste. La compresin del tapn corona se realiza por un movimiento rgido del punzn taponador a travs de un cono de compresin.

    2. Modo de operacin. La bebida penetra en la botella a travs de una caa de llenado larga y ascendiendo desde el fondo de la botella hasta el nivel requerido. Con esto se consigue un proceso de envasado cuidadoso prcticamente sin turbulencia y con una absorcin de oxigeno extremadamente pequea. Con el fin de obtener una seguridad biolgica adicional durante el proceso de llenado, la boca de la botella no queda obturada el envasado. El centrado tiene lugar mas bien sobre los hombros de las botellas sin contacto con la boca de las mismas.

    Durante la elevacin de las botellas hacia las vlvulas llenadotas se inyecta en la botella aire esterilizado o CO-2 a travs de la caa llenadora, el cual desaloja por completo el aire contenido en la botella obtenindose as una seguridad adicional contra posibles grmenes y se evita la entrada de espuma. El llenado de cerveza puede efectuarse correctamente siempre y cuando el conducto de admisin de cerveza este completamente evacuado de aire.

    El canal del lquido termina en un tubo de llenado que se mete profundamente en la botella a llenar y a la salida del lquido por medio de un cono-vlvula se cierra hermticamente, con esto se garantiza un llenado reposado con el mnimo desligamiento de CO-2. Despus de terminar el llenado se cierran las vas de gas as como el canal del lquido. Las funciones en las vlvulas mismas son activadas mediante cilindros neumticos que disponen como es natural de juntas aspticas y son accionados por vlvulas electromagnticas.

    3. Modo de operacin de la taponeadora. En el movimiento descendente del punzn taponador es introducida la botella por la tuerca centradora, luego el corcho corona es recibido por la cabeza de la botella y levantado contra un punzn taponador elstico, durante el descenso de este, la botella con el corcho corona se introduce en el cono de comprensin y aprieta hacia arriba el punzn taponador. El corcho es apretado contra la cabeza de la botella con el cono de presin. Y con esto se finaliza el proceso de taponado.

  • 4. Componentes principales e informacin tcnica. Todas las piezas del rgano de llenado que entran en contacto con el lquido de llenado estn fabricadas con materiales resistentes a la oxidacin ya los cidos. Cuando se desee cambiar el tipo de botella, entonces se tienen que cambiar las campanas centradoras y los tubos de llenado, este cambio se hace totalmente manual.

    En la llenadora algunos de los componentes principales son:

    a. Es necesario que el material de la botella sea correcto y de justas dimensiones y de tamaos uniformes.

    b. El grifo de corte, es abierto para la entrada de la cerveza en la llenadora. c. Vlvula de cierre Vlvulas de enjuague. d. Colector de espuma. e. Campana centradora. f. Llenador tiene que estar hermetizado para que no se pierda presin. g. En el armario de instrumentos se comprueba de que los grifos de tres vas estn conectados en

    posicin de funcionamiento. h. Dispositivo de inyeccin de alta presin. i. Vlvula reductora de presin de aire que ajusta la presin de los elementos de elevacin de

    botellas. Con esta ajusta la presin. j. Elementos elevadores que mediante presin de aire permiten que se llegue a la posicin superior,

    se conmuta el caballete de control de aire previo para el accionamiento de las vlvulas de llenado.

    Pauterizadora

    1. Descripcin general. La unidad Pauterizadora ha sido probada provechosamente en aplicaciones, diversas y con envases en tamao variados. La maquina Pauterizadora se ha usado como esterilizador en la industria alimenticia.

    Esta maquina usa el sistema de balancn para efectuar el transporte del envase a travs de la maquina en una sola ruta lineal. El balancn por la ausencia total de articulaciones de roce, es casi libre del desgaste y mantenimiento no obstante operarse y usarse bajo altas temperaturas. Se presta su uso a una variedad de formas debido a que las rejillas del balancn nunca dejan de estar localizadas en la zona donde estn precisamente funcionando y lo por lo tanto, conservan hasta el ultimo la energa que se le ha impartido ya sea calor o la extraccin de calor.

    2. Informacin tcnica y componentes principales. Bsicamente la maquina Pauterizadora, votex se compone de una cmara de procesos, un transportador tipo balancn, un sistema motriz hidrulico y un sistema automtico de control de temperatura. Unidades auxiliares usadas con la votex incluyendo varios diseos de transportadores para carga y descarga, enfiladotes rotativos, etc.

  • El balancn o transportador es una correa con movimiento continuo el cual permite el transporte de las botellas que pasan por la maquina. Las tiras de metal de las cuales se componen las rejillas del batidor estn colocadas a tal distancia que pedazos de vidrio, astillas caen fcilmente en el espacio comprendido entre tira y tira a un recipiente adecuado provisto especialmente para ello.

    Las rejillas del transportador estn balanceadas y colocadas de tal manera que se utiliza el mnimo de fuerza motriz para accionarse a travs de su movimiento de sube y baja del mismo. En resumen en lo que concierne solamente a un mnimo de fuerza motriz es utilizado para mover el balancn que produce el movimiento unidireccional-frontal de los envases.

    a. Conservador de agua y vapor. Las varias zonas o secciones del transportador al ser llevados a la temperatura deseada, permanecen a estas temperaturas sin fluctuaciones. La temperatura de cada una de las zonas del transportador corresponden a la anloga temperatura del agente de recambio que actan en ellas contrariamente a los transportadores que entran y salen de las diferentes zonas en que la necesidad de calentar o enfriar y recalentar el transportador es eliminado, el volumen del agua y vapor usado en el sistema de control de temperatura es reducido a lo mnimo.

    b. Sistema hidrulico. La actuacin es extremadamente suave y carente de vibraciones. Esta ventaja caracterstica se presenta cuando se usa el sistema motriz hidrulico. La operacin hidrulica elimina la necesidad de usar cadenas, engranajes de reduccin y excntricos, etc. Una vlvula ajustable para el control del lquido del sistema hidrulico ha sido incorporado al sistema. Esto permite el perfecto control de la velocidad del transportador.

    c. Existen otros sistemas secundarios suplementarios incorporados a la maquina, tales como el vapo-electricidad, aire comprimido y agua. Dependiendo de su aplicacin hay dos componentes adicionales usados, siendo estos infrarrojo, para calentar y alcohol metlico o un equivalente para refrigerar.

    3. Modo de operacin. Los rociadores dentro de la maquina pasan sobre el producto que entra, calienta el producto y as mismo enfra el agua que cae dentro del tanque de agua refrigerada, al pasar el producto es utilizada sobre el, debajo los rociadores de agua que se encuentran en la seccin de descarga de la maquina.

    Rociadores de agua refrigerada sobre el producto caliente, enfra el producto y calienta el agua que cae en el tanque de agua refrigerada, que despus es rociada sobre las botellas que entran en la terminal de carga de la maquina.

    Empacadora. Es necesario destacar que la funcin es similar al de la desempacadora, los componentes fsicos son iguales en lo nico que se diferencia es el proceso de trabajo que es inverso al de la desempacadora y en que posee una mesa de carga con motor reductor y transmisin por engranaje, la

  • cual recibe y encamina las botellas para que se formen de forma ordenada a travs de corrientes transportadoras.

    1. Descripcin general. Esta maquina se encarga de empacar las botellas ya llenas, que vienen de la Pauterizadora y las deposita en las cajillas previamente lavadas. Brinda una serie de movimientos precisos y sincronizados que causan que el proceso de empaque sea totalmente seguro y flexible con el material de entrada (botellas). La empacadora tiene un funcionamiento continuo y totalmente automatico, opera con varios tipos de cajas y botellas.

    2. Informacin tcnica. El nmero mximo de cajas que puede trabajar en un tiempo de 6 ciclos por minuto es de 5 cajas (cada ciclo), dispuestas en un sentido longitudinal. Esta maquina es accionada por sistema hidrulico, neumtico y mecnico comanda a travs de un sistema elctrico y electrnico. El tipo de botellas que acepta es de acuerdo con las especificaciones del cliente. Esta compuesta por transportadores de caja, mesa de carga de botellas, cabezales de tulipas con accionamiento neumtico, para la aprensin de botellas y una cabina de seguridad.

    3. Modo de operacin. Los transportadores de cajas o sistemas de transmisin son responsables por el flujo de cajas en la maquina que antes han sido lavado. Opera con moto reductores y transmisin por engranajes y correas. Este sistema de movimiento utiliza tambin cintas de acero inoxidables que transportan las cajas y botellas con mxima seguridad. Los cabezales de tulipas con un sistema de fajamiento fluctuante y accionamiento neumtico son responsables por la aprensin de botellas a travs de tulipas inflables.

    El sistema elctrico cuenta con un panel de comando general con todos los componentes necesarios para la operacin elctrica de la maquina. Tambin cuenta con un sistema de control electrnico, compuesto por un Controlador Logico Programable (PLC), con programas almacenados en memoria permanentemente, los cuales son responsables por el funcionamiento del ciclo de trabajo de la maquina. La empacadora utiliza dos sistemas de comando:

    a. Manual. Este modo de operacin debe estar a cargo de un operador de la maquina, quien debe introducir las operaciones en un correcto orden en la maquina, para que pueda realizar su ciclo de trabajo con precisin.

    b. Automtico. En este modo de operacin la maquina funciona sin intervencin de un operador, solo debe establecerse el ciclo de trabajo de la maquina y seleccionarse el modo automtico. La maquina empacadora esta equipada con varios dispositivos de seguridad (Censores), que tienen como funcin analizar objetos o cuerpos extraos dentro del campo de trabajo, accionando o impidiendo el ciclo de funcionamiento de la maquina de esta manera se cuida a la maquina de posibles daos en las partes importantes de la empacadora.

    Los controles de la empacadora estn centralizados en un panel de comando general donde el operador a travs de un sistema de teclas, controla todos los movimientos de la maquina. La empacadora cuenta con una serie de componentes elctricos que tiene como funcin, supervisar el proceso de

  • funcionamiento, supervisar las operaciones y controlar los procesos o posibles anomalas. Estos componentes son paneles de control, elementos de campos, llaves de secciones, censores, botones de operacin y seguridad junto a los paneles de comando.

    Los paneles elctricos, son paneles con proteccin IP55 estos incorporan todos los componentes necesarios para la operacin del equipo, entre ellos esta el PLC, que es bsicamente un programa almacenado en memoria para ejecutar y supervisar procesos, conforme al estado digital de las entradas acopladas al PLC. El estado de las entradas del PLC y la informacin proviene de elementos de campo (censores, botones y paneles de controles). Segn la orden dada, el PLC pasa a enviar salidas digitales, conforme a otros programas seleccionados, generando entradas o control de equipos.

    Los elementos de campo, son censores, llaves de fin de curso, electro vlvulas, preostato y llaves seccionadoras de seguridad. Los elementos de campo envan seales digitales para que el PLC efectu el control del proceso.

    El panel OP5- Interfase IHM (Interfase hombre/maquina), nter ligado en red con el PLC. Este tipo de interfaz permite al operador interactuar con el equipo, moverlo, monitorear velocidades en relacin a las referencias recibidas, monitorear sobrecarga en los moto reductores y tener estadsticas de produccin. La forma de presentacin de los comandos del IHM con la maquina son totalmente amigables y de fcil comprensin.

    Transportadores. El sistema de transportadores es el que permite hacer que las botellas pasen por cada una de las maquinarias desde la desempacadora a la empacadora. Este sistema esta compuesto por un juego variado de hojas de acero inoxidable movidas por un sistema de moto reductores, un sistema elctrico, electrnico y un sistema neumtico. Todo el conjunto de transportadores se encuentran debidamente sincronizados y automatizados y controlados a travs de sistemas programados en computadoras. Todo el conjunto de transportadores esta compuesto por censores que indican que las botellas viajan bien por los mismos y as tambin causan la parada automtica de los mismos en caso de alguna falla o emergencia. Para que el sistema de transportadores pueda operar debe haber tensin elctrica en el sistema de barrido principal, los disyuntores de motores deben estar funcionando. Si existe tensin de entrada y salida en la fuente de comando, tensin de alimentacin en la fuente del PLC (Control Lgico Programable). El sistema estar listo para que los transportadores se puedan mover.

    Envasado con latas. Este proceso tiene la misma secuencia y orden que el proceso de envasado con botellas, lo que aqu varia son algunas maquinas que realizan una funcin adecuada a lo que se esta procesando.

    Despaletizadora. Es el primer paso que se realiza en el ciclo de produccin. Su funcin es sacar las latas que vienen en palet (7780 unidades de latas vacas). Este palet se monta en un transportador de cadena el cual es despaletizado. Esta maquina funciona a travs de un sistema hidrulico, con un motor adaptado a un bomba hidrulica que tiene una gran capacidad para levantar grandes toneladas, esta

  • maquina contiene fotocendas que permiten que se de inicio al proceso. Este proceso consiste en despaletizar en filas de latas que son colocadas en el transportador de banda plstica que luego pasa las latas a un transportador de cable el cual hace un flujo de 500 latas por minuto.

    Enjuagadora de latas. Cada lata pasa por una maquina lavadora. Esta es mucho mas sencilla que la de botellas, ya que la lata no necesita mayor lavado por ser descartable, solamente se le eliminan algunos grmenes.

    Llenadora de latas. Es totalmente similar a la llenadora e botella. La llenadora es en si una maquina de envasar a presin normal, posee presin y contra presin, trabaja conforme al principio de llenado por capas ascendentes. La maquina llenadora trabaja con una bomba volumtrica rotativa, los flotadores deben estar mecnicamente en orden habindose ajustado previamente y con exactitud el nivel deseado de fluido. La cerveza es bombeada desde los tanques hasta la llenadora. Esta maquina tiene una velocidad de 480 latas por minuto.

    La bebida es introducida en la lata a travs de una caa de llenado larga y ascendiendo desde el fondo de la lata hasta el nivel requerido. Con esto se consigue un proceso de envasado cuidadoso, prcticamente sin turbulencia y con una absorcin de oxigeno extremadamente pequea. El canal del lquido termina en un tubo de llenado que se introduce en la lata a llenar y a la salida del liquido por medio de un cono-vlvula se cierra hermticamente, con esto se garantiza un llenado reposado con el mnimo desligamiento de CO-2. Despus de terminar el llenado se cierran las vas de gas as como el canal del lquido.

    Las funciones en las vlvulas mismas son activadas mediante cilindros neumticos que disponen como es natural de juntas aspticas y son accionados por vlvulas electromagnticas. Luego las latas ya con el contenido es llevado a la selladora que es otra maquina que hace la misma funcin que la taponadora. La llenadora con la selladora son dos maquinas individuales acopladas por un mismo sistema mecnico.

    Detector de nivel. Esta maquina tiene una funcin muy parecida a la del inspector electrnico con la diferencia que este no es tan detallado como el inspector y este detecta las latas que llevan la cerveza a un bajo nivel, a travs de un pusher rechaza el tarro, mientras que el inspector es para botellas vacas. Existe un rayo gamma que atraviesa el tarro si este esta bajo de lquido, ya que baja el nivel de voltaje y si esta lleno el nivel de voltaje aumenta.

    Pauterizadora. El proceso es exactamente igual a la de botellas, tiene los mismos componentes y hace la misma funcin en lo nico que se varia es en la temperatura. El operador pone la temperatura adaptada a la pauterizacin de latas.

    Empacadora. Este tipo de maquina esta compuesta por cilindros neumticos. En esta rea la empacadora es distinta a la de botellas ya que en vez de dividir botellas para ser empacadas en cajillas, con ayuda de una maquina llamada Hi-cone que divide las latas ya listas en grupos de 6 (six-pack), luego ya divididas llegan a la empacadora que antes en otra maquina llamada formadora de cajas, manda

  • estas a la empacadora. Esta hace el empaquetado de latas divididas en six-pack en sus respectivas cajas. Luego son llevadas a otra maquina llamada Tnel termoencojido donde son forradas las cajas con plstico. Una vez terminado este proceso se da el paletizado manual.

    Conclusin

    Ya hemos terminado nuestro proyecto de investigacin, sentimos que hemos dado respuesta a nuestro principal objetivo que es el de ampliar nuestro conocimientos en el rea de Control especficamente hemos profundizado mucho en los Sistemas de Control aplicados a la industria. Este trabajo demando de nosotros mucho esfuerzo y dedicacin, nos ocupo mucho tiempo ya que tuvimos que realizar una vez a la durante tres meses visitas a la Compaa Cervecera de Nicaragua, por ello lo hemos valorado mucho ya que a pesar de todo, nuestro nivel de conocimiento en el proceso de automatizacin de una empresa ha crecido mucho.

    Ha sido importante para nosotros el saber organizarnos. Dividirnos el proyecto en algunas etapas: La primera fue el proceso investigativo, la segunda la organizacin y elaboracin de todo el material investigativo. Agradecemos a todas la personas que colaboraron con nosotros para que llevramos a termino nuestro trabajo, especialmente agradecemos a la gerencia de la empresa que nos permiti el acceso a su Compaa, a los ingenieros que trabajan en el rea de envasado y en funcionamiento de las distintas mquinas. Agradecemos tambin a nuestro profesor que nos motivo a realizar este proyecto. No podemos dejar de agradecer el aporte de cada uno de los que formamos el grupo de trabajo ya que con la colaboracin y participacin responsable de todos hemos logrado concluir nuestro proyecto de investigacin.

  • Anexos

    1. Diagrama del proceso de cocina de la cerveza

  • 2. Diagrama de flujo de envasado de la cerveza en botellas

    3. Diagrama de flujo de envasado de cervezas en latas