Este documento presenta el diseño de un nuevo sistema de sujeción para reemplazar el sistema actual de ganchos y copones en las lavadoras de garrafones de la empresa Maper. Se describe el proceso de diseño en 5 fases: análisis de la máquina existente, propuesta de alternativas, selección de la alternativa, diseño de la alternativa seleccionada y análisis de resultados. El nuevo diseño consiste en un mecanismo de levas accionado neumáticamente que permite sujetar los garrafones de forma más ligera y ef

1. DISEÑO DE UN SISTEMA SUJECIÓN PARA LA LAVADORA DE
GARRAFONES MAPER
Jorge Benavides Nati
Practicante
Ingeniería Mecánica UdeA
Asesores:
I.M. German Osorio Osses
I.M. Andrés Esteban Restrepo

2. INTRODUCCIÓN
Empresa Líder a nivel nacional en atender las
necesidades de la industria embotelladora de
alimentos y bebidas.

3. COMO SURGE MAPER S.A.
La empresa Maper S.A. nació en el año 1982 como resultado de
la necesidad de las industrias embotelladoras colombianas; por
adquirir equipos que se adaptaran específicamente a las
necesidades del medio

4. PRODUCTOS Y SERVICIOS
LAVADORA DE BOTELLAS
LAVADORA DE CAJAS
LAVADO, LLENADO Y TAPADO DE GARRAFONES
EQUIPO DE CODIFICAIÓN VIDEOJET
AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL
SISTEMA DE INSPECCION FILTEC

5. CRITERIOS PONDERACIÓN
SISTEMAS TERMICOS
METODOLOGIA DE
TRABAJO
DIS. SIST. SUJECION
Calificación
Resultado
Ponderación
Calificación
Resultado
Ponderación
Calificación
Resultado
Ponderación
Costo 0,2 2 0,4 4 0,8 2 0,4
Tecnología de punta 0,15 3 0,45 1 0,15 4 0,6
Optimización de los
recursos
0,15 2 0,3 3 0,45 3 0,45
Mejoramiento en los
procesos operativos
0,1 2 0,2 2 0,2 4 0,4
Nuevos mercados 0,1 3 0,3 2 0,2 3 0,3
Innovación en
productos y
materiales
0,1 4 0,4 1 0,1 3 0,3
Competitividad 0,2 3 0,6 2 0,4 3 0,6
TOTAL 1 2,65 2,3 3,05
MATRIZ DE PERFIL COMPETITIVO
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

6. METODOLOGÍA
Las cinco fases que fundamentan la metodología para desarrollar el
trabajo de grado, se relacionan entre si
Fase 1
Análisis de la
Maquina
Fase 2
Propuesta de
alternativas de
Mejoramiento
Fase 3
Selección de
alternativa (Filtro)
Fase 4
Diseño de la alternativa
seleccionada
Fase 5
Análisis de
resultados.

7. FASE 1. ANALISIS DE LA MÁQUINA
La línea agua completa de lavado de garrafones MAPER, comprenden
el manejo del garrafón a través de las siguientes etapas: descarga,
transporte, inspección, prelavado, lavado, sanitizado, llenado, tapado,
sellado, codificación y entrega final del producto.
LÍNEA DE AGUA PARA GARRAFONES MAPER

8. FASE 1. ANALISIS DE LA MÁQUINA
Son máquinas versátiles capaces
de trabajar con diferentes formatos
de garrafón y/o cantidades de
forma simultánea con rendimientos
de que van desde 100 a 3000
garrafones por hora, y cuya
fabricación es en acero inoxidable,
cabe resaltar que cuenta con
control automático
LAVADORAS DE GARRAFONES MAPER

9. Las fases del lavado inician con un prelavado, donde se retira
la suciedad más fácil de remover, seguidamente se encuentra
con la fase de lavado, enjuague, sanitizado (desinfección) y
por último un enjuague final.
FASE 1. ANALISIS DE LA MÁQUINA
FASES DE LAVADO

10. El sistema de sujeción cumple la función de sostener,
guiar, transportar y descargar los garrafones durante su
ciclo de lavado. Está compuesto por un copón, ganchos
y guías de acero inoxidable
FASE 1. ANALISIS DE LA MÁQUINA
SISTEMA PORTA GARRAFONES

11. FASE 1. ANALISIS DE LA MÁQUINA
La canasta porta garrafones está constituida por:
DATOS
COMPONENTE PESO [Kg]
PESO GANCHO 1,868
PESO COPÓN 0,211
TOT COMPOMPONENTES 2,079
PESO TOT C/U CANASTA LA4-800 16,21
PESO TOT C/U CANASTA LA10-2000 42,006
Ganchos de
acero inoxidable
Copones
Chasis de
canasta

12. FASE 1. ANALISIS DE LA MÁQUINA
VIDEO Y SIMULACION DINÁMICA
SISTEMA DE SOPORTE DE GARRAFONES
( GANCHOS- COPÓN)

13. FASE 2. PROPUESTA DE ALTERNATIVAS
Diseño: objetivo es reemplazar los ganchos y copón, cumpliendo la
misma función e innovando el mecanismo en la máquina.
Presupuesto: con el cual se cuenta es el valor de los ganchos, copones y
demás componentes; dado que se busca sustituirlos, teniendo en cuenta
que el nuevo diseño tenga un menor valor.
Tiempo: la duración de práctica académica; alternando el tiempo
dedicado al proyecto con trabajos diferentes al sistema de sujeción, según
lo requieran los proyectos de la empresa.
LIMITANTES DEL DISEÑO

14. FASE 2. PROPUESTA DE ALTERNATIVAS
Espacio: En el diseño esta limitante es fundamental, dado que se buscaba
que el nuevo diseño reduzca su espacio (altura) y además analizar el
espacio para instalar el mecanismo que activaría la sujeción.
Material: En el diseño el material es un parámetro que no se puede variar
(acero inoxidable) dado que el mecanismo entraría a trabajar en altas
condiciones de humedad.
Peso: Este factor es uno de los objetivos a mejorar, ya que se pretende
disminuir el peso de la máquina en general a partir del nuevo diseño del
sistema de sujeción.
LIMITANTES DEL DISEÑO

15. FASE 2. PROPUESTA DE ALTERNATIVAS
Copón centrador
Leva
Brazo articulado
Alternativa 1 Alternativa 2

16. FASE 3. SELECCIÓN DE ALTERNATIVA
ALTERNATIVA 1 ALTERNATIVA 2
CRITERIOS Peso % Calificación
Peso
Ponderado
Calificación
Peso
Ponderado
Facilidad de ajustes posteriores 0,05 2 0,1 3 0,15
Confiabilidad de funcionamiento 0,3 2 0,6 3 0,9
Deterioro de sus componentes 0,05 1 0,05 3 0,15
Mantenimiento 0,1 4 0,4 2 0,2
Vida útil 0,1 2 0,2 4 0,4
Costos de fabricación 0,3 2 0,6 1 0,3
Facilidad de ensamble 0,05 3 0,15 3 0,15
Tiempo de fabricación 0,05 3 0,15 2 0,1
TOTAL 1 2,25 2,35
Nota: (1) Las calificaciones indican el grado de eficacia con que las estrategias de la alternativa
responden a cada factor, la calificación va de 1-4
Alternativa
Seleccionada

17. FASE 4. DISEÑO DE LA ALTERNATIVA SELECCIONADA
Teniendo en cuenta los requerimientos, limitantes y geometría
de la boca de los garrafones de 20 y 11 Litros se muestra a
continuación el diseño de la alternativa seleccionada.
SISTEMA DE SUJECIÓN DESARROLLADO

18. FASE 4. DISEÑO DE LA ALTERNATIVA SELECCIONADA
Empujador de levas
Perfil porta levas
VISTA EN DETALLE DEL MECANISMO

19. FASE 4. DISEÑO DE LA ALTERNATIVA SELECCIONADA
VIDEO Y SIMULACION DINAMICA
SISTEMA DE SUJECIÓN

20. FASE 5. ANÁLISIS DE RESULTADOS
ANÁLISIS DE VARIACIÓN DE PESO
MODELO (COD-
GRAF/HORA)
# GAR/CAN
# TOTAL
GARRAF
PESO GLOBAL
GANCHOS-COPÓN [Kg]
PESO GLOBAL
SIST. SUJ [Kg]
VARIACIÓN
(%)
PROMEDIO
%
LA1-100 1 50 103,95 74,5 29,45
28,33
LA2-400 2 100 207,9 149 58,9
LA3-500 3 150 311,85 223,5 88,35
LA4-800 4 200 415,8 298 117,8
LA6-1200 6 300 623,7 447 176,7
LA7-1400 7 350 727,65 521,5 206,15
LA8-1500 8 400 831,6 596 235,6
LA10-2000 10 500 1039,5 745 294,5
LA12-3200 12 600 1247,4 894 353,4
29.45
58.9
88.35
117.8
176.7
206.15
235.6
294.5
353.4
Variación [kg]
Promedio
Variación 28,33%
NOTA: Tomando todo los modelos de
Lavadoras de Garrafones Maper.

21. FASE 5. ANÁLISIS DE RESULTADOS
Para tener mayor precisión en el análisis, el objeto de estudio se
centrará en los modelos: LA4-800 y LA10-2000 y tomando el peso
total de las canastas con la variación en el sistema de sujeción
LA4-800
LA10-2000

22. FASE 5. ANÁLISIS DE RESULTADOS
Comparativo del peso de las canastas de las máquinas
LA4-800 y LA10-2000
DESCRIPCIÓN MODELO
PESO
CANASTA [Kg]
PESO TOT
CANASTAS [Kg]
DIFERENCIA EN %
Con ganchos LA4-800 16,121 806,05
20,09
Con sist_suj LA4-800 12,882 644,1
Con ganchos LA10-2000 42,006 2100,3
27,72
Con sist_suj LA10-2000 30,362 1518,1
806.05
644.1
2100.3
1518.1
Con ganchos
Con sist_suj
Con ganchos
Con sist_suj
Comparativo [kg]
LA4-800
LA10-2000

23. FASE 5. ANÁLISIS DE RESULTADOS
ANÁLISIS TÉRMICO
VARIABLES UNIDAD MAGNITUD
Temperatura Inicial °C 18
Temperatura Final °C 65
Tiempo de Trabajo Horas 1
Cp acero inoxidable Kcal/KgK 0,112
Presión de Vapor bares 6
Botellones hora
LA4-800 [Kg]
800unid
Botellones por canasta 4 unid
Peso por canasta ganchos 16,210
Peso por canasta sist.suj 12,888
Botellones hora
LA10-2000
[Kg]
2000 unid
Botellones por canasta 10 unid
Peso por canasta ganchos 42,006
Peso por canasta sist.suj 30,362
Condiciones Iniciales
MODELO
AHORRO EN
ARRANQUE
%
AHORRO
AL MES
AHORRO EN
OPERACIÓN
% AHORRO AL MES
LA10-2000 $ 0 0,00 - $ 5.335,20 28,22 $ 1.280.448,88
LA4-800 $ 0 0,0 - $ 1.737,74 22,36 $ 417.057,70
$18,906.10
$13,570.89
$7,770.13
$6,032.39
Con ganchos Con sist_suj Con ganchos Con sist_suj
LA4-800
LA10-2000

24. ANÁLISIS DE RESULTADOS.
ANÁLISIS DE COSTOS DE FABRICACIÓN
MODELO
VALOR CANASTA CON
SISTEMA DE SOPORTE
VALOR CANASTA CON
SISTEMA DE SUJECIÓN
AHORRO
$/CANASTA
AHORRO $/50
CANASTAS
LA10-2000 $ 584.050,00 $ 532.060,00
$
51.990,00
$ 2.599.500,00
LA4-800 $ 269.718,00 $ 230.304,00
$
39.414,00
$ 1.970.700,00
$584,050.00
$269,718.00
$532,060.00
$230,304.00
LA10-2000 LA4-800
Valor canasta ganchos Valor canasta sist. Suj
Disminución en
8,9 %
Disminución
en
14,6 %

25. CONCLUSIONES
 La reducción en peso de las máquinas lavadoras LA10-2000 y
LA4-800 son bastante relevantes, estos valores se acercan al
5% y 9%
 La reducción en altura en los dos modelos, es insignificante
respecto al peso global de las máquinas
 La eliminación de los ganchos del Sistema Porta Garrafones,
además de disminuir el peso global de la máquina, permitirá un
fácil mantenimiento, cargue y transporte
 El cambio del Sistema Porta Garrafones por el Sistema de
Sujeción, permite mayor visibilidad hacia el interior de la
máquina a través de los visores
 De el análisis térmico se puede concluir que la variación de la
masa en la etapa de operación, es un beneficio económico
disminuyendo el consumo de ACPM.

26. CONCLUSIONES
 Además de darle un valor agregado al cambiar el sistema de
soporte de garrafones en las Máquinas Lavadoras MAPER; se
innovaría en el mercado, ofreciendo maquinaria competitiva y con
altos estándares de calidad que satisfagan las necesidades y
expectativas del cliente

27. GRACIAS…