Proyecto de Automatizacion de Purificadora de Agua.

Integrantes del equipoNicandro Martin Del Jes s G mez Balan pez Carlos Enrique Gallegos L Ernesto Islas L pez Hidalgo Rodr guez Jorge Enrique Iv n Del Carmen Alcocer L pez ngel Fabi n Ram rez Mena MECATRONICA 3 A AUTOMATIZACION DE PURIFICADORA DE AGUA I. 1. 2. Misión y visión de la empresa................................ ................................ ......................... 3 Misión: ................................ ................................ ................................ ................................ . 3 Visión: ................................ ................................ ................................ ................................ .. 3 II. Encuesta: ................................ ................................ ................................ ................................ . 3 III. 1. IV. a. V. VI. VII. VIII. 1. 2. 3. 4. XI. APLICACIÓN DE LA AUTOMATIZACION :................................ ........................... 4 OBJETIVO ................................ ................................ ................................ ............................. 4 PROYECTO ................................ ................................ ................................ ......................... 4 Proceso de purificación de agua potable................................. ...................... 5 Anteproyecto ................................ ................................ ................................ ................... 8 Diagrama del sistema mecánico ................................ ................................ ............... 10 Diagrama del sistema eléctrico ................................ ................................ ................. 11 Estimación de costo de todo el proyecto ................................ .............................. 13 Indirectos ................................ ................................ ................................ ......................... 14 Costo actual del proceso. ................................ ................................ ......................... 15 Costo ya automatizado ................................ ................................ ............................. 15 Análisis de costo beneficio. ................................ ................................ ..................... 16 Bibliografía ................................ ................................ ................................ ........................ 17 I. Misión y visión de la empresa LIVING WATERS FOR THE WORLD (el buen pastor). 1. Misión: Satisfacer la necesidad de nuestros clientes ofreciendo productos de calidad, con una excelente actitud de servicio a precios accesibles. 2. Visión: Ser una empresa con una solida estructura organizacional que proporcione bienestar a sus empleados, clientes y proveedores. Basándonos en la necesidad de superarse diariamente buscamos enfrentarnos a un futuro firme y solido a través de una visión clara y acorde a nuestras circunstancias empresariales. II. Encuesta: AGUA EL BUEN PASTOR 1- ¿De cuantos garrafones de agua es su producción diaria? R= se producen alrededor de 120 garrafones por día Pero dependiendo la demanda del consumidor, si la demanda del consumidor es mayor a la producción, se hace un ajuste en el aumento horas de trabajo. 2- ¿Es suficiente para satisfacer la demanda de los clientes? R=no porque el proceso de purificación tiene muchas demoras, ya que si el equipo lo sometemos a mayor producción, tiene un alto grado de posibilidades de que el desgaste del equipo sea mayor. 3- ¿cuánto tiempo utiliza para el llenado de un garrafón de 20 litros de agua y su sellado? R=4 minutos aproximadamente 4-¿Qué le gustaría mejorar en el proceso y por qué? R=Nos gustaría mejorar el proceso de llenado y sellado de los garrafones para que la producción sea mayor en menor tiempo 5-¿estaría dispuesto a invertir u poco más de lo predestinado para así mejorar su producción y las ganancias? R= Si ya que mejora la producción y las ganancias serian mayor . 6-¿El llenado y sellado de garrafones de agua purificada satisface la producción? R= No porque el retardo del llenado y tapado retrasa la producción, ya que, se pierde mucho tiempo en lo antes menciona do y con eso se efectúan perdidas de ventas. III. APLICACIÓN DE LA AUTOMATIZACION : Este proyecto de integradora tomara como base la aplicación de la automatización a una planta purificadora ya que en este se tomara como base las informaciones, las prácticas, etc... que a lo largo de cada cuatrimestre se han obtenido, estos conocimientos ahora se pondrán en aplicación, es decir, se aplicaran los conocimientos de sistemas eléctricos, electrónicos, mecánicos,.. 1. OBJETIVO Automatizar una purificadora de aguan donde nos concentramos en la limpieza de los garrafones, el llenado de los garrafones, el sellado y su contabilización, con el fin ser más rápido y preciso y al mismo tener la calidad del producto. IV. PROYECTO El siguiente proyecto se trata de la automatización de una purificadora de agua; la cual como se puede visualizar en el diagrama del proceso de purificación de agua, se lleva una serie de pasos para su obtención del agua ya purificada. Los pasos son los siguientes: 1. Se obtiene el agua por medio de una bomba de agua. 2. El agua pasa por medio de tubos de PVC de la bomba a un Filtro de carbón (eliminar el cloro del agua cruda). 3. Después del Filtro de carbón a un filtro suavizador (quitar la impureza del agua como: sodio, potasio, minerales pesados del agua). 4. Del filtro suavizador pasa a un filtro de eliminación de resinas. 5. Después del filtro de eliminación de resinas pasa a una bomba de presión (activa las válvulas de entradas al proceso de la osmosis inversa). 6. De la bomba de presión a el proceso de osmosis inversa (que es el que purifica completamente el agua cruda). 7. Luego de la purificación el agua pasa a las membranas de presión, una de alta presión y una de baja presión (que su función sería la de proporcionar el agua purificada de una manera de alta o baja presión). 8. De las dos membranas pasara a un equipo de luz ultravioleta (la función es desinfectar el agua que ha sido purificada por el proceso de osmosis inversa). 9. Por último se almacena el agua purificada y desinfectada en un depósito. 10. El llenado se hace manualmente . a. Proceso de purificación de agua potable. El agua cruda pasa por un filtro en caso de mosquito, gusanos, moscas lo que son basuras y filtra partículas grandes posteriormente lo manda a un filtro de carbón, la función que tiene es la de eliminar al cloro de la ordena del agua cruda, posterior mente el agua pasa a otro filtro el cual llamamos filtro suavizador, dentro de este hay gravilla, granzón, carbón activado y lo que es una resina especial, su función de esta es quitar toda la dureza del agua con el sodio, el potasio todos los minerales pesados que tiene el agua, el suavizador quita la dureza del agua. Hasta aquí el agua cruda que estaba él en tinaco de almacenamiento de agua cruda, cuando el agua pasa por estos filtros se dice que el agua ya esta filtrada antes de pasar a la os osis i rs s h u u str ombr A st h u mbio de color i dicador de color azul que el agua ya esta filtrada y que no tiene muchos minerales cuando indica de color azul indica que el equi o est limpio despu s de verlo retro lavado y de que el agua ya es apta para poderla purificarla este es muy importante y se tiene que hacer antes de que el agua pase a la osmosis porque si dejo pasar esta agua y est muy adulterada o pesada el agua que pase a la siguiente maquina quedara muy pesada ya que el tinaco de almacenamiento de agua cruda tiene partículas por millón y este tiene dos mil partículas por millón al momento de pasar al siguiente filtro tiene 1600 o 1500 partículas una vez ya hecha la muestra se pasa al siguiente proceso que es el corazón es otra máquina que se le llama la osmosis inversa que contiene una bomba de presión y funciona través de un circuito que es a presión igual y al momento en que se abran unas válvulas de esta máquina cuando entra la presión se activa el circuito y empieza a funcionar la bomba esta máquina contiene membranas que son las que purifican el agua , el agua entra por una bomba y luego pasa por un filtro que es más fino este filtra partículas más pequeñas en caso de que cuando se retrolavo el equipo y no se cerró el suavizador cuando se estaba lavando el carbón pasan las partículas directamente hasta el filtro el agua antes de que pase a las membranas pasa por este filtro deteniendo esas partículas Lo que es la ósmosis inversa contiene su bomba de presión y manómetro y aquí a través de aquí podemos observar la presión en tanto el desecho como de prod ucto este por cada 100 litro purifica un 40% ósea que tiraremos 60 litros se puede purificar mas pero el agua quedaría más pesada o con muchos minerales entonces por eso se controla con estos manómetros con el cual se marca cual va hacer mi desecho y cuál será mi producto hay dos tipos de membrana una de alta presión y una de baja presión la diferencia es que la de alta presión se puede manejar hasta 180 lb y la de menor presión solo puede ser hasta 120 a 135 lb pero a diferencia de la de alta presión tirara menos producto y la de baja presión tirara mas producto ejemplo en un minuto la de alta presión puede producir 8 litros y la otra 12litros Luego de eso el agua corre por un tubo a donde se envía a almacenar y ahí el agua se dice que esta purificada pero no desinfectada ya que recordemos que hay bacterias que pueden resistir 100º centígrados antes de que el agua sea embazada otra vez de los botellones, esta tiene que pasar por luz ultravioleta tiene que pasar por que el agua que se almacena purifica en los tanques regresa otra vez pero a través de una bomba y la que ya se purifica pasa por la luz ultra violeta la función de esta es que tiene que eliminar las pequeñas partículas que haya creado el tanque así como lama que es lo que se sale cuando ya tiene mucho tiempo , de esa manera ya el agua pasa por la luz ultravioleta que es la forma en la cual esa empresa purifica , pero hay distintos métodos para purificar, al momento que pase el agua es recomendable que pase solamente 30 lit /minuto por la luz ultravioleta, porque así el agua sale de la mejor calidad, en ocasiones cuando hay mucha demanda, los encargados abren mas a la válvula y cruza más agua en la luz ultravioleta eso trae como consecuencia que el agua salga en mala calidad, una de las propuesta que le propusimos fue la de comprar otra luz ultravioleta y hace obtener mayor cantidad de liquido purificado y de la mejor calidad para su consumo del mismo. Para el llenado de los garrafones se tiene un estándar, para que salga 30 litros/minuto de tal manera se gradúa la válvula para que así se puedan llenar 1 ½ garrafones por minuto y así sucesivamente hasta llegar a la cantidad de garrafones que se pueden llenar por hora. Existe un pequeño problema en el llenado ya que si hay energía y llega a subsistir por determinado tiempo , como el equipo tiene demasiada potencia esta producirá una mínima cantidad por minuto por lo tanto es necesario apagar todo el proceso de llenado lo cual causaría perdida para la empresa por consiguiente se debe de contar con una planta. Para poder producir más litros por minuto es necesario implementar el ozono con este equipo puedes hacer que pasen hasta 50 litros/minuto y así aprovechar y obtener mayor cantidad de llenado de los garrafones como también mayor producción. Aunque tiene un costo secundario y es muy difícil de encontrar en el mercado. Es por esta razón que la mayoría de las pequeñas empresas de purificación del agua de esta región utilizan el método de ultravioleta por su costo primario. Nuestro enfoque del proceso fueron la limpieza, el llenado, el sellado y contabilización de los garrafones. V. Anteproyecto Propuesta de la automatización del conteo, llenado y tapado de garrafones en la planta purificadora living wáter (el buen pastor). La propuesta que se plantea en el proceso de la planta purificada living wáter (el buen pastor) es en la parte del llenado, tapado y conteo de garrafones de agua purificada, ya que como anteriormente se mencionó en estas partes del proceso se ha detectado el problema del retardo del producto (garrafones de agua purificada) en el momento determinado para salir a la venta. Nuestra propuesta a la mencionada planta purificadora living wáter (el buen pastor) es la automatización del llenado, tapado y el conteo de los garrafones de agua purificada; con la automatización de estas partes de proceso se pretende:  la parte de la limpieza de los garrafones: antes de que pase a su proceso es necesario saber si el garrafón está limpio o no, para esto igual se pretende automatizar, así para tener una mejor calidad del producto y que los consumidores estén satisfechos en la compra de su producto. en esta parte se utilizara un sensor que me indique la radiación dentro del garrafón.  En la parte del llenado de los garrafones: se pretende que por medio de la automatización de este poder llevar el control del llenado, es decir, que el nivel del líquido (agua purificada) en el llenado de garrafones sea el mismo para todos, esto para evitar los casos de un mal llenado ( es decir más agua purificada o menos en diferentes garrafones), que en algunos casos es perdida del producto (agua purificada) o en otros casos reclamos por poca agua en los garrafones. También con esto se pretende terminar con uno de los problemas más importantes que se ha planteado en esta planta purificada living wáter (el buen pastor), el cual es el retardo del producto para salir a la venta, ya que el llenado manualmente como se mencionó anteriormente lleva mucho tiempo, es decir, el ll enado se hace por medio de dos válvulas y con esto 2 garrafones se llenan por un tiempo de 3 minutos: a a t at za el lle a ele tr ál la y e r r e el lle a table e 1 t tapad d rf a a te Conteo de a afones de a ua e e te l e e garraf e , e t e lle ara el a , ya e atre e e la al e a a e e t ya lle a y ta (garraf ) e té lle y ta a E A 38 8 @ C @ 4 3@ A4 C 7 A A6 5 A 8@ B @ B 4 7 @ B 6 G8 33@ A4 C 4 5 6@ 8 85 C @ B 4 H4A8C 7 5 4A C A 4C5 8 6@ D A4C 7 4 7 6 43 @ B 5 4C 7 6 85 8 7 7 64 A 4A C A 6 G83 8 5 4 @ 6 43 A6 C 7 @ B 4F E 6 D 7 4 3@ A4 C @ B A 4 6 5 45 7 D @7 @ B 4C5 8 6@ A 8@ B 7 7 A 4A 6 6 45 43 6 8 5 @ 3 4 6 5 @6 5 al e te l al ta b é e el lle ea e z retra a al e t e e e rete e la a t at za ar e e r ble a, ya e e t e el á rá l e er t rá a a y r r alta e a a e e te r t (ag a r f a dTX W TR S Rc T aV XT W TXR V a `a X S TX W TX R ST S X TRV X a R Ta S STR S R T S T X X` S XS b VU R c`a aTb`V U R `S X`W S Y R Y RV X T R Ta b S T S R Ta S R T X T R Ta ` Y T V S XR W S VU T S R Q I PP I ¢ ¡§ ¤£ ¨ ¢§ ¢£ ¤ §¡ ¢ © § ¢ © ¨ ¢¨ § § ¢¤¥ ¢ ¢  © © ¡  ¢ ¥ ¨ ¢¤¨ £ ¢ ¡  ¤ ¤£  ©¢§ ¢¨ § ¨ § ¦¤¥ ¤ £ ¢ ¡   er t rá e e tre garraf r e e r e 3 te a af d a ua pu f cada e e ta arte el r e ra living w er (el buen pastor), a te e e 3 9 7 46 4836 5 7 7 6 45 43 # % & '$ (' % & % $ # " ! ! 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Este proceso según la automatización mostrada en los diagramas muestra un nuevo forma de realizar el proceso de purificación ya que a través de ciertos dispositivos como lo son sensores, electroválvulas, plc y la banda transportadora. En nuestro primer paso es la limpieza interna del garrafón donde tenemos un sensor que nos detectara la suciedad, en caso de que el garrafón este sucio pasara a otra banda y no pasara a ser llenado, si es lo contrario pasara directo y hasta que detecte el ultimo sensor este detendrá la banda transportara y a la vez activa las electroválvula, pero para que enciendan las tres electroválvulas tienen que estar activadas los tres sensores que están en dirección de las electroválvulas una ves que estén llenado los tres garrafones el siguiente paso es el sellado de garrafones en esta parte tenemos un contador cada vez que el sensor detecte empezara a contar y cuando esta suceda se van a sellar los garrafones. Factores de riesgo y contingencia Riesgos que pueden llegar a sufrir en la empresa el buen pastor al implementar este equipo automatizado. y Uno de los factores que se presentarían al implementar este equipo automatizado es el medio por el cual se obtendría la energía eléctrica, ya que es de importancia porque es necesario para realizar sus funciones; por eso es necesario tomarlo en cuenta, ya que pueden presentarse casos en los que no se suministre la energía eléctrica directamente del suministro por alguna falla; para ello es necesario tenerlo en cuenta e implementar alternativas de solución para este tipo de riesgo. Tomando en cuenta esto se implementaran alternativas que eviten este riesgo: y Otro factor seria el medio por el cual se obtendría el agua a purificar, ya que al no tener esa materia prima podría parar todo el proceso de producción, para ello se tendrá que implementar o buscar soluciones que nos determinen una solución a casos inesperados, que llegue a dar este riesgo. Para ello se implementaran alternativas como podrían ser: En caso que llegara a faltar en los contenedores (Rotoplas) una de las principales alternativas es sacarla directamente de pozo, o en lo contrario bombearla desde las piletas en donde se almacena el agua que está completamente sellada para evitar algunas larvas en especial la de mosquitos.  Otro riesgo que también es muy importante es al momento de trabajar en la planta, como se trabaja con agua y al mismo tiempo implementamos energía eléctrica, esta podría causar una descarga eléctrica por eso es necesario utilizar equipo de proteccion para evitar alguna perdida tanto como de producto y como también una pérdida humana. IX. VIII. Estimación de costo de todo el proyecto Horas hombres Horas diarias trabajadas 9 9 9 9 9 9 9 9 72 Salario por día $800.00 $500.00 $500.00 $300.00 $400.00 $200.00 $200.00 $200.00 $3000.00 Salario semanal $5200.00 $3250.00 $3250.00 $1950.00 $2600.00 $1300.00 $1300.00 $1300.00 $20150.00 Salario mensual $20800.00 $13000.00 $13000.00 $7800.00 $10400.00 $5200.00 $5200.00 $5200.00 $80600.00 Personal requerido ingeniero Técnico electricista mecánico Plomero Maestro albañil Ayudante general Ayudante general Ayudante genera Total X. Consumibles Cantidad 5 20 m. 15m 3 3 1 2 50m. 2 m. 1 Materia prima Cemento Tubo pvc Tubo pvc Tubo pvc tipo T Reductor para tubo pvc motor cal Cable Arena Tanque rotoplas Descripción Apasco 50 kg 2³ ½ ³. 2³ 2´ a 1´ Motor de ½´ Cal hidratada 12-10 refinada 5000lt Costo unitario $120.00 $25.00 $15.00 $50.00 $30.00 $1200.00 $80.00 $8.00 $300.00 $5500.00 total Costo total $600.00 $500.00 $225.00 $150.00 $90.00 $1200.00 $160.00 $400.00 $600.00 $5500.00 $9425.00 EQUIPO cantidad 1 4 elementos Sensor inductivo Sensores capacitivo descripción Distancia de 20 mm Distancia de censado 20 cm Modelo 5S280-AA3 Festo Electroválvula de 2´ acero inoxidable Modelo 2S160-3/8 Festo Micrologix 1000 Allen Bradley Modelo 3D322-3AA Festo Variador y Reductor Japones Marca: SM CYCLO SUMITOMO Construida en Acero Inoxidable Grado Alimenticio Chumaceras y Rodamientos Marca: SKF Largo 3 mts. Ancho 35cm Modelo E13-VF Festo Costo unitario $450.00 $600.00 Costo total $450.00 $2400.00 3 Electroválvulas $950.00 $4800.00 1 1 Plc Botoneras $1500.00 $1220.00 $1500.00 $1220.00 1 Banda transportadora $20000.00 $20000.00 1 Brazo hidráulico $5500.00 $5500.00 $35870.00 total 1. Indirectos Elementos que no intervienen directamente en el proyecto. costos $300.00 $450.00 $700.00 $1450.00 Transporte Luz Área de prueba Total Presupuesto del proyecto Descripción Horas hombres Consumibles equipo Costo $80600.00 $9425.00 $35870.00 $1450.00 Indirectos total $127345.00 2. Costo actual del proceso. El costo de actual tiene un costo de operación aproximado de: Intervienen 4 trabajadores el cual su costo de mano de obra es de $400 por día de trabajo. Y el costo de la materia prima es de $700 por día Lo que da un costo total de $1 1000.00 por día Y si tomamos en cuenta que se puede producir 145 garrafones llenados por día a un costo de $10 el resultado es de $1450.00 por lo tanto Venta diaria $1450- costo de producción $1100.00= 350 ganancia total por día Si tomamos en cuenta que se laboran 8 horas al día nos da como resultado145 garrafones diarios 3. Costo ya automatizado Como máximo de números de operario seria de 2 a 3 que su costo de mano de obra por operario seria de 100.00 tomando en cuenta que la materia prima seria la misma. Que nos da un costo de $900.00 por día Entonces ya implementado la automatización de los garrafones que se producirían al día entre 250 a 300 garrafones con el mismo costo y calidad del producto que da como resultado de 43000.00 por lo tanto Venta diaria $4300.00- costo de producción $900.00= $3400.00 4. Análisis de costo beneficio. comparativo Manual automatizado 4 2a3 $100.00 $100.00 7 horas 7 horas Descripción No. Operarios Costo por operario Horas trabajadas considerando una hora de descanso Producción por dia ganancia ahorro 100 145 garrafones $350.00 250 a 300 garrafones $3400.00 XI. Bibliografía http://www.best-aqua.com/index.php http://www.maquiventa.com/equipos_de_envasado/index.html http://www.maquiventa.com/equipos_de_envasado/index.html http://manantialwater.comlu.com/index.html http://www.maquiventa.com/equipos_de_envasado/llenadoras_de_garrafo nes_y_botellas.html ht!http://www.criotec-coolers.com/accesorios-y-consumibles-de-aguapurificada.htm http://www.nizalle.com/index.htm http://www.olx.com.mx/