CENTRO DE AUTOMATIZACION DE PROCESOS – CAP

SISTEMA DE CEPILLADO PARA PROCESO DE DENUDADO Y ACABADO DE LATAS DE GUADUA – CEPAGUA

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO

Durante el proceso de tratamiento de la guadua se llevan a cabo diferentes etapas todas igual de importantes para poder obtener un producto o servicio de bien común.

Este sistema se encarga de hacer la recepción de las latas (con nudos) provenientes del proceso de lateado. Estas latas son recibidas en dimensiones variables que en promedio oscilan entre 2,9 - 3,4 cm de ancho y 1,3 – 1,8 cm de espesor, teniendo en cuenta una tolerancia de 5 – 10 mm para realizar un adecuado cepillado.

Como característica interesante del sistema, se tiene que el desempeño del mismo es mixto, es decir, que realizará 2 procesos con la misma maquina. El primero de ellos hace referencia al trabajo sobre 2 caras de la lata removiendo el nudo y la membrana; y el segundo al trabajo de acabado superficial sobre las 4 caras de la lata. (Cepillo de 4 caras)

Para desarrollar el diseño de este sistema se realizó una evaluación de maquinaria comercial existente utilizada con propósitos similares al cepillado o denudado, en madera y bambú.

ANTECEDENTES

Debido a la forma cilíndrica de la guadua se requiere maquinaria especializada para su manipulación, sin embargo al transformarse en latas, su geometría se asimila a una lata de madera convencional, permitiendo incluir dentro de la evaluación de conceptos de diseño, mecanismos comerciales utilizados en el tratamiento de ELABORADO POR: ING. ALEJANDRO RAMIREZ S. REVISADO Y APROBADO POR: ANIBAL ARTURO PATERNINA D.

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madera convencional. Desde este punto, los sistemas de remoción del nudo y la membrana se vienen realizando de manera manual a través de una guía con un disco sierra cortando por una sola cara (figura 1), lo que significa que debe pasar 2 veces la lata por la maquina para realizar la tarea de remoción de nudo y membrana. Además, su diseño no cuenta con criterios de seguridad industrial exponiendo al operario a accidentes (expuesto a la viruta, absorción de sílice, cortaduras), a su vez, el esfuerzo repetitivo (durante el empuje hacia el corte) al que está sometido el operario durante el proceso puede causar problemas de salud ocupacional a largo plazo.

En cuanto al acabado superficial de la lata se utilizan cepillos de 2 y 4 caras; estas maquinas utilizan como herramientas de corte fresas, las cuales son dispuestas de acuerdo a las caras que manejen (figuras 2 y 3).

Actualmente, las maquinas no están diseñadas para brindar estabilidad a latas de 3 m.

Figura 1. Remoción del nudo y la membrana.

Fuente visita a industria dedicada a la transformación de madera.

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Figura 2. Cepilladora a 2 caras.

Fuente Chin Yung – catalogo chino de maquinaria para el bambú.

Figura 3. Cepilladora a 4 caras.

Fuente visita a industria dedicada a la transformación de madera.

Figura 4. Cepillado rudimentario.

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Fuente visita a industria dedicada a la transformación de madera.

RESULTADOS OBTENIDOS

Durante el proceso de diseño, se concibió la idea de obtener un sistema que fuera seguro y evitará accidentes de los operarios. Basándonos en esto, se realizó lo siguiente teniendo en cuenta 6 criterios de diseño:



Aumento de la productividad



Mejora en la seguridad del operario



Diseños ergonómicos



Estabilidad en la estructura de la maquinaria



Especialización

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

Automatización

En base a ellos, se diseño un sistema el cual lleva el siguiente procedimiento:

1.

Alimentación.

Esta fase se realizará 2 veces. Una inicial que se realizará de forma manual y que será capturada por el cepillo a través de la acción de un sensor que me activará los motores y me llevará la lata a lo largo de la maquina realizando la remoción del nudo y la membrana.

La segunda se llevará a cabo una vez la lata haya pasado por el proceso de preservado y secado, contemplando la posibilidad de realizarla de forma automática por medio de un dispensador de latas y una banda transportadora, esta sería de aproximadamente 3 m que es la longitud que se piensa tratar. Este diseño permite la adaptación de estos accesorios en fases futuras.

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2.

Cepillado.

Esta segunda etapa, que es la encargada de realizar la función principal del sistema cuenta con las siguientes ventajas:



Está configurada para realizar cepillado a 4 caras.



Cuenta con 2 juegos de fresas por cada cara.

 Duración de afilado de cuchillas aprox. de 1100 – 1200 cortes. (La duración está sujeta a pruebas con el material) 

Avance lineal de corte de 0.3 m/seg aprox.



Ajuste en el desbaste de 8 – 10 mm.



Proceso de cepillado automático.

Al introducirse la lata al cepillo cada una de sus caras, debidamente ajustadas por el operario, serán cepilladas intercaladamente iniciando con uno de los cantos seguido por una de las caras a lo largo de la maquina hasta su salida.

Para poder desempeñar estas funciones el cepillo cuenta con las siguientes especificaciones:

 8 motores trifásicos de 3HP 3500 RPM nominal 220V. (4 montaje vertical, 4 montaje horizontal)  2 motores trifásicos de 0.5HP 1020 RPM nominal 220V para el transporte de la lata dentro de la maquina.  8 fresas fabricadas en acero rápido con inserto de tungsteno en el filo de corte. (26,5 mm, Øagujero 25,4 mm, 4700 RPM) 

Fuente de alimentación 220V 60 Hz.

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

8 correas tipo SPZ/3VX 27” aprox.



2 mecanismos reductores de cadena a 300 RPM.



2 sensores que me indiquen la entrada y salida de la lata.

3.

Mesa de rodillos

Como tercera etapa, encontramos una mesa de rodillos aproximadamente de 2 m que me traslade la lata cepillada a un contenedor que me almacenará una determinada cantidad de las mismas.

4.

Contenedor.

Como última etapa, nos encontramos con un contenedor que me recibe todas las latas provenientes del cepillo. Este contenedor será desplazado por un operario en 2 diferentes ocasiones, las cuales van directamente relacionadas con el proceso de alimentación, es decir, una primera cuando se le ha realizado el proceso de denudado y remoción de la membrana con destino el inmunizado; y una segunda cuando se le ha realizado el acabado y su destino es el proceso de prensado.

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Para obtener una visión detallada del sistema se anexan los planos más relevantes.

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TOLERANCIA NO ESPECIFICADA ± 0.05 mm

ELIMINAR ARISTAS VIVAS 0.30x45.0°

MECANIZADO DE DESBASTE

MECANIZADO CON RAYAS

AVELLAN NO INDICADO 0.30x45°

MECANIZADO SIN RAYAS

SUPERFICIE RECTIFICADA

CONFORME MATERIAL

1262,50

Estructura totalmente soldada en hierro angular.

1425

300

375

1700

400

2525

25

UNIVERSIDAD JAVERIANA CALI DISEÑO:

DESIGNACION / PARTE :

Estructura_banca

DIEGO PEREZ, OMAR DIAZ - PUJ

REVISO:

OMAR DIAZ - PUJ

APROBO:

ANIBAL A PATERNINA

EL DIBUJO Y LA INFORMACION CONTENIDAS EN ESTE PLANO SON DISEÑO DE LA PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA CALI POR LO CUAL NO PUEDEN SER COPIADOS DISTRIBUIDOS PUBLICADADOS O REPRODUCIDOS PARA OTROS SIN LA DEBIDA AUTORIZACION DE LOS AUTORES.

ORDEN DE TRABAJO : FECHA ENTREGA : MATERIAL :

1:30 ESCALA : TRATAMIENTO: DUREZA : 1 CANTIDAD : PESO : FECHA : 05/12/2007 DIMENSIONES (mm) :

HOJA :

1 1

MODIF. :

A

ARCHIVO : CEPILLADORA DE GUADUA PLANO No. :

1

TOLERANCIA NO ESPECIFICADA ± 0.05 mm

ELIMINAR ARISTAS VIVAS 0.30x45.0°

MECANIZADO DE DESBASTE

MECANIZADO CON RAYAS

AVELLAN NO INDICADO 0.30x45°

MECANIZADO SIN RAYAS

SUPERFICIE RECTIFICADA

CONFORME MATERIAL

1

2

Número 1 2 3 4

Cantidad 1 1 2 1

Dimensiones (mm) 1257,5x1420x25 1257,5x1420x25 1420x395x25 1420x395x25

Descripción Guarda superior derecha Guarda superior izquierda Guarda lateral superior Guarda izquiera inferior

5 6 7

2 2 1

1257,5x1420x25 1257,5x395x25 1257,5x395x25

Guarda inferior Guarda frontal inferior Guarda frontal izquierda

8 9 10 11 12

1 1 2 2 2

1257,5x395x25 1420x395x25 1257,5x395x25 1257,5x395x25 1257,5x395x25

Guarda frontal derecha Guardaderecha inferior Guarda media posterior Guarda superior posterior Guarda inferior posterior

7

8

11

3

10

4 5

9

6

UNIVERSIDAD JAVERIANA CALI DISEÑO:

DESIGNACION / PARTE :

Banca_1

ALEJANDRO RAMIREZ - PUJ

REVISO:

OMAR DIAZ - PUJ

APROBO:

ANIBAL A PATERNINA

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ORDEN DE TRABAJO : FECHA ENTREGA : MATERIAL :

12

1:50 ESCALA : TRATAMIENTO: DUREZA : 1 CANTIDAD : PESO : FECHA : 05/12/2007 DIMENSIONES (mm) :

HOJA :

1 1

MODIF. :

A

ARCHIVO : CEPILLADORA DE GUADUA PLANO No. :

1

TOLERANCIA NO ESPECIFICADA ± 0.05 mm

ELIMINAR ARISTAS VIVAS 0.30x45.0°

MECANIZADO DE DESBASTE

MECANIZADO CON RAYAS

AVELLAN NO INDICADO 0.30x45°

MECANIZADO SIN RAYAS

SUPERFICIE RECTIFICADA

CONFORME MATERIAL

A

DETALLE A ESCALA 1 : 15

Detalle A: Sistema de 4 caras con fresas fabricadas en acero rápido con inserto de tungsteno en el filo de corte. UNIVERSIDAD JAVERIANA CALI DISEÑO:

DESIGNACION / PARTE :

Banca_1

ALEJANDRO RAMIREZ - PUJ

REVISO:

OMAR DIAZ - PUJ

APROBO:

ANIBAL A PATERNINA

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ORDEN DE TRABAJO : FECHA ENTREGA : MATERIAL :

1:25 ESCALA : TRATAMIENTO: DUREZA : 1 CANTIDAD : PESO : FECHA : 05/12/2007 DIMENSIONES (mm) :

HOJA :

1 1

MODIF. :

A

ARCHIVO : CEPILLADORA DE GUADUA PLANO No. :

1

TOLERANCIA NO ESPECIFICADA ± 0.05 mm

ELIMINAR ARISTAS VIVAS 0.30x45.0°

MECANIZADO DE DESBASTE

MECANIZADO CON RAYAS

AVELLAN NO INDICADO 0.30x45°

MECANIZADO SIN RAYAS

SUPERFICIE RECTIFICADA

CONFORME MATERIAL

DETALLE B ESCALA 2 : 25

B

Detalle B: Sistema de ajuste horizontal y vertical para el desprendimiento de material. (8 - 10 mm) UNIVERSIDAD JAVERIANA CALI DISEÑO:

DESIGNACION / PARTE :

Banca_1

ALEJANDRO RAMIREZ - PUJ

REVISO:

OMAR DIAZ - PUJ

APROBO:

ANIBAL A PATERNINA

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ORDEN DE TRABAJO : FECHA ENTREGA : MATERIAL :

1:25 ESCALA : TRATAMIENTO: DUREZA : 1 CANTIDAD : PESO : FECHA : 05/12/2007 DIMENSIONES (mm) :

HOJA :

1 1

MODIF. :

A

ARCHIVO : CEPILLADORA DE GUADUA PLANO No. :

1

TOLERANCIA NO ESPECIFICADA ± 0.05 mm

ELIMINAR ARISTAS VIVAS 0.30x45.0°

MECANIZADO DE DESBASTE

MECANIZADO CON RAYAS

AVELLAN NO INDICADO 0.30x45°

MECANIZADO SIN RAYAS

SUPERFICIE RECTIFICADA

CONFORME MATERIAL

A

1

2 A SECCIÓN A-A ESCALA 1 : 15

Número Especificación Banda guia de 1 la lata Motor accionador de 2 banda guia 0.5HP

UNIVERSIDAD JAVERIANA CALI DISEÑO:

DESIGNACION / PARTE :

Banca_1

ALEJANDRO RAMIREZ - PUJ

REVISO:

OMAR DIAZ - PUJ

APROBO:

ANIBAL A. PATERNINA

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ORDEN DE TRABAJO : FECHA ENTREGA : MATERIAL :

1:30 ESCALA : TRATAMIENTO: DUREZA : 1 CANTIDAD : PESO : FECHA : 05/12/2007 DIMENSIONES (mm) :

HOJA :

1 1

MODIF. :

A

ARCHIVO : CEPILLADORA DE GUADUA PLANO No. :

1

TOLERANCIA NO ESPECIFICADA ± 0.05 mm

ELIMINAR ARISTAS VIVAS 0.30x45.0°

MECANIZADO DE DESBASTE

MECANIZADO CON RAYAS

AVELLAN NO INDICADO 0.30x45°

MECANIZADO SIN RAYAS

SUPERFICIE RECTIFICADA

CONFORME MATERIAL

3

1

5 DETALLE A ESCALA 1 : 5

4

6

Indicación Especificación Motor 3HP 1 montaje vertical 2 Fresa Tornillo de 3 ajuste 4 Acople 5 Soporte motor 6 Tornillo apriete Sistema de Detalle A transmisión

A

2

UNIVERSIDAD JAVERIANA CALI DISEÑO:

ALEJANDRO RAMIREZ - PUJ

REVISO:

OMAR DIAZ - PUJ

APROBO:

ANIBAL A PATERNINA

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DESIGNACION / PARTE :

Cabezal_vertical ORDEN DE TRABAJO : FECHA ENTREGA : MATERIAL :

1:10 ESCALA : TRATAMIENTO: DUREZA : 1 CANTIDAD : PESO : FECHA : 05/12/2007 DIMENSIONES (mm) :

HOJA :

1 1

MODIF. :

A

ARCHIVO : CEPILLADORA DE GUADUA PLANO No. :

1

TOLERANCIA NO ESPECIFICADA ± 0.05 mm

3

ELIMINAR ARISTAS VIVAS 0.30x45.0°

MECANIZADO DE DESBASTE

MECANIZADO CON RAYAS

AVELLAN NO INDICADO 0.30x45°

MECANIZADO SIN RAYAS

SUPERFICIE RECTIFICADA

CONFORME MATERIAL

4

5 DETALLE A ESCALA 1 : 10

2

1

A Indicación Especificación 1 Pie de amigo 2 Soporte Motor Motor 3HP 3 montaje horizonal 4 Acople 5 Tornillo ajuste Sistema Detalle A Transmisión

UNIVERSIDAD JAVERIANA CALI DISEÑO:

DESIGNACION / PARTE :

Cabezal_horizontal

ALEJANDRO RAMIREZ - PUJ

REVISO:

OMAR DIAZ - PUJ

APROBO:

ANIBAL A PATERNINA

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ORDEN DE TRABAJO : FECHA ENTREGA : MATERIAL :

1:10 ESCALA : TRATAMIENTO: DUREZA : 1 CANTIDAD : PESO : FECHA : 05/12/2007 DIMENSIONES (mm) :

HOJA :

1 1

MODIF. :

A

ARCHIVO : CEPILLADORA DE GUADUA PLANO No. :

1