Este documento presenta el diseño de una máquina embolsadora y selladora automática de frituras de plátano. El diseño se basa en una embolsadora vertical existente para granos. El proceso involucra una tolva que almacena temporalmente las frituras de plátano antes de caer por gravedad a través de un tubo hacia bolsas plásticas. Dos cilindros hidráulicos se utilizan de forma secuencial para controlar el flujo de frituras y el sellado de las bolsas. El diseño y simulación del

1. 29 DE NOVIEMBRE DEL 2017 Diseño de una
empacadora y selladora
automática de frituras de
plátano.
Mediante electrohidráulica
José Ismael Torres Ontiveros-Osiel Bernal Soto
SISTEMAS HIDRÀULICOS Y NEUMÀTICOS DE POTENCIA
DOCENTE: DR. WADI ELIM SOSA GONZÀLEZ

2. CONTENIDO
CONTENIDO ........................................................................................................................................ 1
INTRODUCCIÒN.............................................................................................................................. 2
ANTECEDENTES ............................................................................................................................ 3
ELECTROHIDRÁULICA.............................................................................................................. 3
HISTORIA DEL EMBOLSADO................................................................................................... 3
ESTADO DEL ARTE....................................................................................................................... 5
FORMULAS INCIDENTES EN EL DISEÑO ............................................................................ 7
Cálculo de cilindros hidráulicos.............................................................................................. 7
ESTADO DE LA TÈCNICA ............................................................................................................ 8
PROTOTIPO DE UNA MÁQUINA PARA EMBOLSAR AZÚCAR......................................... 8
DISEÑO DE MÁQUINA EMBOLSADORA SEMIAUTOMÁTICA PARA ENVASES DE
POLIETILENO............................................................................................................................... 9
CARACTERÍSTICAS DE FUNCIONAMIENTO DE UNA MÁQUINA EMBOLSADORA. .. 9
DISEÑO ........................................................................................................................................... 11
CARACTERÍSTICAS DEL DISEÑO........................................................................................ 11
MODELO ..................................................................................................................................... 12
CIRCUITO ELECTROHIDRÁULICO FLUIDSIM ...................................................................... 15
CONCLUSIONES........................................................................................................................... 16
REFERENCIAS .............................................................................................................................. 17

3. INTRODUCCIÒN
El diseño que se realizó en el presente proyecto es una recopilación y creación de
una embolsadora y selladora de paquetes de frituras de plátano macho mediante
electrohidráulica, es el principio básico el cual se rige. Se señalarán de los
materiales y los diseños usados para la elaboración del mismo, de igual forma las
características básicas y funciones a realizar por el prototipo.
Para el presente proyecto se toma en cuenta los diferentes parámetros de diseño,
de acuerdo a las bibliografías tomadas, la elaboración del diseño y la
implementación del proyecto se toman en cuenta las necesidades vistas en la
empresa, como es el hecho de reducir el tiempo de embolsado y la mano de obra.
Embolsadora vertical con actuadores hidráulicos y sellado mediante resistencia
eléctrica el prototipo elegido y hecho en el software SolidWorks® al igual que la
simulación del circuito realizada con el software FluidSim® para la facilitación de
comprensión del funcionamiento de los actuadores.
El enfoque del presente proyecto es incrementar la producción en la empresa del
compañero de grupo.

4. ANTECEDENTES
ELECTROHIDRÁULICA.
Es la aplicación en donde se combinan importantes ramos de la automatización
como Hidráulica (Manejo de fluidos) y electricidad y/o la electrónica.
En muchas empresas se utilizan diferentes clases de líquidos los cuales tienen que
ser manipulados, por el riesgo para el ser humano, por los componentes de la
electrohidráulica.
HISTORIA DEL EMBOLSADO.
El sistema mundial de embolsado de granos ha sido adoptado alrededor del mundo
en todo tipo de sistemas climas – Desde Rusia, Canadá y Suecia en el norte de
África hasta el sur de África, Argentina, Brasil y Australia en el sur. Los
almacenamientos en Kenia, India, Ucrania, Rumanía y China y muchos otros países
han puesto al embolsado de granos como una de las mejores soluciones en la
producción de grano a nivel mundial.
La historia lo ha demostrado- el embolsado de granos es la solución más flexible
del manejo de granos en todo el mundo, desde sus orígenes en los inicios de los
1970s a su escala en Argentina al principio del nuevo milenio hasta el embolsado
de granos de hoy tomando una gran porción del total del almacenamiento mundial,
Embolsado de Granos, Bolsa de Silo, Grain Saver, Getreide Schlausch, el Sistema
tiene muchos nombres.
Durante la crisis económica en Argentina en el año 2000, no había dinero ni crédito
para que los granjeros construyeran silos, y la distribución de los camiones y trenes
no funcionaba. En el mismo año, que la cosecha fue abundante y no había
capacidad de almacenaje para el superávit; para salvar parte de la cosecha, se
llevaron a cabo experimentos para guardar granos en bolsas de silo en algunas
propiedades. Este fue el comienzo de una forma comercial exitosa de almacenar

5. granos. Los primeros años fue lento como todas las nuevas ideas y los nuevos
inventos, pero entre el 2004 y 2005 era muy común en Argentina y comenzó a
expandirse sobre el hemisferio sur y en Canadá. Los comerciantes de Granos
Largos empezaron a adoptar el embolsado de granos para poder entrar en una
nueva área y comprar grano sin invertir en activos fijos.
Desde 2005, Farm Mac ha vendido equipo de Grain Saver en Suecia y el dueño de
Farm Mac ha usado este Sistema en sus propias granjas desde el 2006. Por los
últimos 8 años, hemos hecho pruebas y desarrollado sistemas y maquinaria para
adaptarnos a los nuevos patrones del clima e infraestructura. Hoy también hemos
introducido un sistema que puede monitorear las bolsas a través del internet.
El sistema es adaptable a varios sistemas logísticos. Puede ser usado por corto
tiempo de pre-almacenamiento antes de secarse y para almacenaje de tiempo
prolongado de granos secos y con poca humedad.
Hoy el embolsado de granos es un sistema común en todo el mundo. Las
condiciones son diferentes y la tecnología ha tenido que adaptarse a las condiciones
locales. Las ratas, ratones y pájaros son una amenaza común alrededor del mundo.
En algunas áreas otros animales como los venados y los coyotes, son un problema
como en Canadá. Los jabalíes y los zorros pueden ser un problema en Europa. El
robo y el vandalismo pueden también ser un problema en áreas con mucha
población; pero siempre hay formas de mantener estos problemas en un bajo nivel
si se sabe manejar desde el principio. (Grainsaver, 2013)

6. ESTADO DEL ARTE
Maquinaria de embolsadoras.
Megapack
Embolsadora V-9 Pesadora Automática. Esta máquina es de acción mecánica y
neumática y está diseñada para embolsar y pesar cualquier tipo de producto como:
líquidos, semisólidos, polvos impalpables, granulados en diferentes unidades como:
piezas y gramos.
La embolsadora V-9 (Figura 1) con pesadora automática puede manejar: polietileno,
polipropileno, celofán, laminados y cualquier otro que sea termosellable. Los costos
de dicha embolsadora se presentan a continuación.
 Costo de la máquina es de: $13,250.00 dólares.
 Costo del sistema de básculas es de $15,416.00 dólares.
 Costo total de la máquina es: 28,666 dólares.
Esta empresa está ubicada en: Calzada Club Atlas 535, Club de Golf Atlas.
Tlaquepaque, Jalisco.
Figura 1: Embolsadora V-9
Fuente: IPN

7. Gusther.
Embolsadora Gusther Modelo TA l, diseñada para envasar granos y productos sima
presentaciones de un peso de 25 a 200 gramos (Figura 2).
Figura 2: Embolsadora Gusther. Fuente: IPN
El costo de este modelo de embolsadora oscila entre $20,000 y $28,000 dólares.
Esta empresa se ubica en diferentes países de América latina.
En la industrial extranjera también existen empresas que se dedican a la
manufactura de máquinas que realizan la tarea de pesar y embolsar producto
granulado.
SIMA
ALM-250-V Embolsadora Volumétrica para Productos Granulados. Este modelo
está construido sobre una sólida estructura de acero al carbono y los
puntos en contacto con el producto son construidos en acero
inoxidable.
Todos los accionamientos son realizados por la óptima combinación
de sistemas mecánicos y electrónicos excluyendo de este modo el
uso de aire comprimido. Pensado para productos secos de caída libre.
Figura 3: Embolsadora
ALV-250v. Fuente: IPN

8. FORMULAS INCIDENTES EN EL DISEÑO
Cálculo de cilindros hidráulicos.
En primer lugar, debemos conocer la fuerza de empuje que queremos ejercer en
nuestro circuito hidráulico.
Por ejemplo: 3 toneladas.
Para calcular la capacidad de empuje de un cilindro debemos saber que:
Calcularemos la capacidad de empuje de un cilindro de 30 (Vástago) X60 (Interior
del tubo) X300 (Carrera).
Fuerza (Kgs): 3.14 (Pi) x radio2 (cms) x (bars) presión de trabajo
Fuerza: 3.14x32x150 = 4.239 Kgs = 4.2 toneladas
*Con esta fórmula, conoceremos la fuerza nominal de este cilindro hidráulico que
tiene una capacidad de empuje de 4.2 toneladas en un circuito en la que la presión
tiene un funcionamiento a 150 bars.
En cambio, si lo queremos es conocer la presión de tracción de este mismo cilindro
deberemos de calcular la sección destinada al vástago.
Área: 3.14(Pi) x radio2 = Superficie en cm2.
Área del vástago de 30mm.: 3.14 x 1.52= 7.065cm2.
Área del tubo de 60mm.: 3.14 x 3.02 = 28.260cm2.
Ahora que tenemos las dos áreas del tubo y vástago, debemos restarlas para
obtener el área sobrante, y conseguir la fuerza de tracción.
Área sobrante: 28.260 - 7.065 = 21.195cm2.
Y, por último, calcular la fuerza:
Fuerza de tracción: 21.195(cm2) x (bars)150 = 3.179,25 Kgs = 3.17 toneladas.
Así pues, tenemos un cilindro de 30-60/70-300 con una fuerza de empuje de 4.2
toneladas y una fuerza de tracción de 3.17 toneladas.

9. ESTADO DE LA TÈCNICA
PROTOTIPO DE UNA MÁQUINA PARA EMBOLSAR AZÚCAR.
Se presenta la tolva que almacenará temporalmente rebanadas de plátanos para
su posterior embolsado.
Figura 4: Prototipo de tolva para sección embolsado de máquina de azúcar. Fuente: IPN
Se observa que el diseño conceptual 4 es el que cumple los requerimientos y
características para poder desarrollar de forma óptima la tarea que debe de realizar
el módulo para embolsar.
Figura 5: Diseño de embolsadora de azúcar. Fuente: IPN

10. DISEÑO DE MÁQUINA EMBOLSADORA SEMIAUTOMÁTICA PARA ENVASES
DE POLIETILENO
Una máquina es un sistema de elementos dispuestos a transferir movimiento y
energía de un modo predeterminado. En las maquinas embolsadoras se transfiere
movimiento y energía de tal forma que se produzca el envoltorio o empacado de
determinados productos.
El empaque se lo realiza con diversos materiales dependiendo del producto que
se quiera empacar. El material del empaque puede ser un polímero, cartón, papel
o metal, para realizar el empaque de botellas en el mercado existen diferentes tipos
de máquinas diseñadas en distintas configuraciones de tal forma que las botellas
sean alimentadas hacia un dispositivo envoltorio y sellado.
Figura 6: Diseño de máquina embolsadora semiautomática para envases de Polietileno. Fuente: Simbaña
Alex
CARACTERÍSTICAS DE FUNCIONAMIENTO DE UNA MÁQUINA
EMBOLSADORA.
Otra propuesta ha desarrollado un sistema de ingreso del producto para el ensilado
con colocación de bolsa con tapa, accionada con malacate y un comando
centralizado de frenos a campana. También la publicación AR 0055135 A4 ( P 06
0103689) perteneciente a los mismos inventores en donde se divulga una Máquina
embolsadora apta para todo tipo de grano seco y húmedo, conformada por una caja
colectora que posee un perfil curvo compuesto por una cubierta y sus dos laterales;

11. sobre la parte superior de la dicha cubierta se aloja una garganta de descarga de la
tolva receptora de dichos granos que posteriormente desemboca en un túnel de
descarga munido de un tubo de film plástico desplegable, todo esto montado sobre
un chasis con tren rodante y lanza de tiro, la caja contenedora posee una chapa
frontal de cierre y apoyo del cereal desplazada hacia adelante para facilitar la
entrada de grano a un túnel de descarga, dispuesta bajo la proyección vertical de la
desembocadura de la tolva mencionada y por tener el chasis un tren rodante
posterior de un solo eje y un tren rodante direccional menor delantero; y el tren
rodante posterior está dotado de un medio de frenado regulable, en donde la parte
característica comprende un número par de sinfines, de giros contrarios, ejes
paralelos, horizontales, longitudinales respecto a la máquina, y ubicación simétrica
respecto de un plano vertical y longitudinal respecto de dicha máquina que pasa por
el centro de la garganta de la tolva; distanciados entre sí más que el ancho de la
garganta de la tolva , considerando este ancho en el mismo sentido de la máquina,
en donde dicha distancia entre los sin fines se define con respectos a la superficies
ideales cilíndrica de cada sin fin, y dicho número par de sinfines son comandados
externamente por lo menos de un mecanismo moto-reductor asociado a medios de
transmisión.
Se siguió mejorando la máquina frente a los problemas reales operativos que
surgían como ser: basculaciones y desbalanceo capaces de generar fuerzas
inesperadas en distintas direcciones, marcha y sustentación de la estructura de
dicha máquina de acuerdo a la cantidad y velocidad de carga de granos de cereal.
(ES2246638B1, Google Patents)

12. DISEÑO
CARACTERÍSTICAS DEL DISEÑO
El prototipo realizado es inspirado en una selladora de granos vertical, el proceso
es sencillo, se llena la tolva con el material deseado a embolsar, en este caso
rebanadas de plátano macho, el primer actuador (orden de arriba abajo) se encarga
de dejar pasar cierta cantidad de rebanadas (de acuerdo a la porción que se vaya
a embolsar), mientras deja pasar cierta cantidad el segundo actuador se encuentra
sellado, y es abierto hasta que sea cerrado el primero.
En cuanto el segundo actuador se abre deja caer las rebanadas por el tubo, las
cuales cual caen directamente al cilindro de bolsas, el operador se encarga de tomar
la bolsa y mediante el tercer actuador presionar la resistencia (para el sellado
hermético) aprisionándolo con la cuchilla y cortando tiempo después la bolsa
directamente para el empacado.

13. MODELO
Figura 8: Vista isométrica del
diseño 3D Ilustración Fuente: Autor
Figura 7: Vista isométrica del
diseño a líneas Fuente: Autor

14. Figura 9: Vista frontal del diseño 2D Figura 10: Vista frontal del diseño a líneas 2D

15. Figura 11: Vista lateral diseño 2D Figura 11: Vista lateral diseño a líneas 2d

16. Figura 13: Circuito electrohidráulico Festo FluidSim® Fuente: Autor
CIRCUITO ELECTROHIDRÁULICO FLUIDSIM

17. CONCLUSIONES
Durante el desarrollo del estudio y el esbozo de los módulos del sistema
electrohidráulico el primer procedimiento fue la selección de algunos actuadores.
Entre algunas de las primordiales modificaciones realizadas esta la implementación
de tres actuadores hidráulicos, debió a la poca disponibilidad que se observó para
la adquisición del actuador lineal previamente seleccionado.
A su vez existieron también algunos detalles con la implementación de los sellos de
los actuadores estas funcionan como compuertas de seguridad, todo gracias a la
acción de los actuadores.
Posteriormente se añadirán al proyecto algunos otros elementos complementarios
como una escalera para la facilidad de llenado de la tolva de la máquina y el
laminado de exterior, esto solo para fines estéticos y de conservación de los
componentes internos del proyecto.

18. REFERENCIAS
1. Barrionuevo Simbaña, A. P., & Morales Urbano, E. F. (2013). Diseño e
implementación de una máquina embolsadora sema automática para envases de
polietileno en la empresa Inplástico Naranjo Hernández, en el área de producción
(Bachelor's thesis, LATACUNGA/ESPE/2013).
2. Peña Montes, B., Ruiz Orozco, S. J., & Sánchez Martínez, J. C. (2016). Prototipo de
una máquina automática para pesar y embolsar azúcar.
3. ES2246638B1., Máquina embosadora apta para todo tipo de grano seco y húmedo.
Google Patents.
4. Cetto, A. M., Domínguez, H., Lozano, J.M., Tambutti, R., & Valladares. A. (1984). El
mundo de la Física. (Vol. 1). México: Trillas.
5. Gutiérrez, C. (2009). Física general. México: McGraw-Hill.
6. Hewitt, P. (2007). Física conceptual. (10a ed.). México: Pearson Educación.
7. Tippens, P. (1983). Física. Conceptos y aplicaciones. México: McGraw-Hill.
8. Bastimecs Hydraulics (R). (2013). Cálculos en cilindros hidráulicos. 5 de Diciembre
del 2017, de Bastimecs Hydraulics (R) Sitio web: http://www.bastimec.com/calculos-
de-cilindros-hidraulicos
9. Peña Montes, B., Ruiz Orozco, S. and Sánchez Martinez, J. (2012). Prototipo
de una máquina automática para pesar y embolsar azúcar. Licenciatura.
Instituto Politécnico Nacional, UPIITA.

19. 10.GrainSaver. (2013). Historia del sistema de embolsado Grain Saver. 05 de
Diciembre del 2017, de GrainSaver Sitio web:
http://www.grainsaver.com/es/grain-saver/129-historia-del-sistema-de-
embolsado-grain-saver