Este documento describe el diseño y desarrollo de una máquina envasadora de emulsiones y champús para la empresa Belcorp. La máquina envasará de manera semiautomática productos de mediana viscosidad a una velocidad de 1000 unidades por hora. El diseño propuesto utiliza cilindros neumáticos para dosificar y transferir el producto desde un tanque de almacenamiento hasta frascos de entre 1 ml y 1 litro.

1. Estudiantes:
Juan Andrés Ardila
Raúl Herrera
Leoncio Rodriguez
Director: Ing. Álvaro Mendoza
ENVASADORA DE EMULSIONES Y
SHAMPOOS PARA LA EMPRESA BELCORP
Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica
Línea de Investigación, Innovación y Desarrollo Tecnológico
XXIV MUESTRA DE MÁQUINAS Y PROTOTIPOS

2. INTRODUCCION
BELCORP es una corporación con 40 años de experiencia en la producción y
comercialización de productos de belleza. Es la dueña de las marcas L´BEL , Cyzone y
Esika. La empresa tiene representación en mas de 10 países de Latinoamérica y una
representación en Paris Francia, donde se desarrollan las fragancias.
Durante los procesos de diseño y manufactura de envases para productos cosméticos, es
necesario ofrecer siempre los más altos niveles de calidad, manteniendo la estética,
confiabilidad e innovación de los productos. Para esto, todos los componentes deben
cumplir con aspectos dimensionales y funcionales.
De acuerdo a la aplicación, se requiere de envases de plastico y de vidrio. Para un
componente en particular (Tapa, sobretapa, Frasco, Pote, Pump, etc), sera necesario la
determinacion de las dimensiones, estabililad de colorantes y aditivos, capacidad de
rebose, peso, hermeticidad, resistencia a la caida, resistencia al fisuramiento, fuerza de
traccion o compresion, resitencia al torque, olor, determinacion del cebado y volumen
de dosificacion (PM), calidad de las impresiones (Tampografia, Flexografia, off-set),
entre otros aspectos.

3. INTRODUCCION
Figura 1. Tipos de envases comúnmente Figuras 2 y 3. Desarrollo de una prueba
utilizados por Belcorp. 4 Categorías. de hermeticidad o método DE-008.
Esta evaluación, determina parámetros para la fabricación de moldes y para la generación de
procesos controlados de inyección, soplado, inyección-soplado, inyección-soplado-estirado,
extrusión, coextrusión, entre otros.

4. ANTECEDENTES Y FUNDAMENTACIÓN
Estimación de
especificaciones
Cavidad
Piloto
Producción
Piloto
Replica de
cavidades
Producción
Industrial
Belcorp lanza aproximadamente 500
productos nuevos al año.
El desarrollo de envases, es una labor
conjunta entre especialistas en plástico,
vidrio, Ingenieros de proyectos de
Belcorp y proveedores nacionales e
internacionales.
Para la validación de envases, Resultados
de procesos de manufactura vs
Especificaciones Técnicas, se requiere
del envasado de los mismos.

5. ANTECEDENTES Y FUNDAMENTACIÓN
El envasado se realiza de manera manual. Esta forma es muy tediosa y además se
incurre en una serie de desperdicios. Teniendo en cuenta que hay aproximadamente 15
personas que constantemente tienen que realizar este envasado.
Objetivo: Mejorar el Envasado.
Figuras 5 y 6. Pote y Tapa + Laina. Producto
OH Cyan energy 120g.
Figura 7. Elementos para el envasado.
FINANCIADOR: BELCORP
VALOR DEL PROYECTO: Siete millones de pesos. $7.000.000
TIEMPO DE DESARROLLO: Tres meses

6. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
MATERIAL Capacidad Cantidad
OH CYAN ENER MOUSE 120 g 300
DESODORANTE XPRESS YOUR
FACE
50 ml 150
BIOTOTAL CR HIDRO NUT 120 g 85
OH CYAN SCRUB 120 g 30
TRIPLE ACCION CC ANT ARRU 120 g 45
TRIPLE ACCION CC CR LIMP 120 g 80
ALTHEUS DESODORANTE
ROLL ON
70 ml 125
DOCILE NUTRI REPAR MASC 120 g 250
BIOTOTAL HIDRONUT GRASO 120 g 85
M-PROFILE DES
ROLL ON
50 ml 10
TOTAL 1160
Ing.
encargados
15
Tabla 1. Productos Envasados manualmente.
Enero y Febrero en el Laboratorio de Metrología.

7. Envasar Emulsiones y shampoos con
viscosidades de (20.000 a 80.000)cps
Dosificar
Principio de
Funcionamiento
Bomba-Resorte de
Retorno
Servo-Bomba
Cilindro Pistón
Establecer los
parámetros de
envasado
Establecer la cantidad
a envasar
25ml-1L
Establecer el tiempo
de compresión del
resorte
Establecer el tiempo
de operación de la
bomba
Establecer el volúmen
de la camara
contenedora (limitar
un volúmen)
Establecer el tiempo
de envasado
800u/h
Establecer el caudal de
operación de la
bomba
Establecer el caudal de
operación de la
bomba
Establecer la velocidad
de desplazamiento del
pistón (Avance-
Retroceso)
Envasar componentes
de linea y productos
nuevos
Altura: (5-30cm)
Dboca: (15-70)mm
Preservar la integridad
del Bulk
Evitar la
contaminacion debido
a la corrosión
Utilizar aceros
inoxidables 316L y 304
Cumplir con
parametros
ergonómicos
fundamentales
Carga máx= 18kg.
REQUERIMIENTOS DEL
CLIENTE

8. ANÁLISIS DE LA COMPETENCIA (BENCHMARKING)
Envasadoras de Sobreflujo

9. Envasadoras con Servo-bombeado (Desplazamiento positivo)

10. Envasadoras Peristaltic

11. Envasadoras de gravedad
Envasadoras-Peso Neto

12. Envasadoras de Pistón

13. DESCOMPOSICIÓN FUNCIONAL
OBJETIVOS
Envasar
Emulsiones y
shampoos
Dosificar
Principio de Funcionamiento
Volumétrico
Cilindro
Determinar un
cilindro con una
capacidad máxima
Pistón
Generar el movimiento
del pistón en ambos
sentidos (carrera)
Establecer los parámetros de
envasado
Establecer la cantidad a envasar
Establecer el volumen de la
camara contenedora (limitar
un volumen)
Establecer el tiempo
de envasado
Establecer la velocidad
de desplazamiento del
piston (Avance-
Retroceso)

14. ARBOL DE FUNCIONES
Envasar emulsiones
y shampoos
Administrar Bulk Administrar envases Envasar

15. ARBOL DE FUNCIONES
Administrar
Bulk
Suministrar Almacenar
Administrar
envases
Suministrar
Suministrar
Almacenar
envases a
llenar
Aproximar Posicionar
Extraer
Retirar
Almacenar
envases
llenos

16. ARBOL DE
FUNCIONES
Envasar emulsiones y shampoos
Envasar
Determinar el Flujo del Bulk
Realizar la etapa de succión
Recipiente de almacenamiento-Cilindro de llenado
Cilindro basculante
Determinar la
Posición 1
Accionar el cilindro
basculante a su carrera
máxima
Spool
Determinar la
Posición 1
Rotar el spool
sentido 1
Piston de llenado
Determinar la
Posición 1
Accionar el cilindro al
máximo del volumen
limitado. Punto muerto
inferior.
Realizar la descarga
Cilindro de llenado-Frasco
Cilindro basculante
Determinar la
Posición 2
Accionar el cilindro basculante
hasta su carrera mínima
Spool
Determinar la
Posición 2
Rotar el spool
sentido 2
Piston de llenado
Determinar la
Posición 2
Accionar el cilindro hasta su carrera
máxima. Volumen del cilindro cero.
Punto muerto superior.

17. PRESENTACIÓN DE LAALTERNATIVA DE DISEÑO DOMINANTE Y
JUSTIFICACIÓN

18. DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA
• Equipo semiautomático
• Envasa productos de media viscosidad
• Garantiza la integridad del bulk
• Su mecanismo permite que sea operado por una sola persona
• Tanque de almacenamiento para 15 kg
• Su diseño permite el intercambio de cilindros de dosificado para llenar
contenedores 1ml-1L
CONDICIONES DE OPERACION
Min Max
 Presión [bar] 2 12
 Volumen de Llenado [ml] 1 1000
 Unidades 1000 u/h apróx.
 Temperatura [°C] 8 17

19. MODO OPERATIVO
Al entrar la presión del aire al sistema, los cilindros se ubican de manera automática
en una posición de arranque arrastrando producto hacia el cilindro de dosificado.
El producto enviado desde el tanque se almacena en el cilindro de dosificado, al
cual se le gradúa la carrera. Cuando los cilindros inician su ciclo, el producto es
impulsado por el pistón de llenado a través de unos orificios ubicados
estratégicamente en el spool, llevándolo hasta la boquilla, por donde sale del equipo
e ingresa al contenedor final.
Luego, el cilindro neumático de llenado, al llegar a su final de recorrido, regresa
inmediatamente a su posición inicial, arrastrando nuevamente el bulk hacia el
cilindro de dosificado. Por su parte, el cilindro basculante regresa, generando el
movimiento semicircular del spool, pieza clave para el flujo del producto, ya sea de
la tolva al cilindro de dosificado o de este ultimo al envase final. En este mismo
momento, se acciona el cilindro del sistema Antigotéo, que hace que los ciclos de
llenado se hagan sin goteos, para evitar rastros de bulk en la boca, en hilos de rosca
o en el exterior de los envases.

20. ANÁLISIS ECONÓMICO
ITEM COSTO
TORNILLOS, TUERCAS ARANDELAS $ 28.000
TRI CLAMP $ 27.000
O'RINGS $ 3.000
COFRE $ 70.000
BORNES $ 10.000
CABLE $ 1.800
BORNERA $ 5.000
TERMINALES $ 2.000
ELEMENTOS NEUMATICOS $ 2.400.000
FUENTE, SOCKETS Y RELEVOS $ 386.000
MATERIA PRIMA $ 1.500.000
FABRICACION Y ENSAMBLE $ 3.000.000
DISEÑO $ 2.600.000
TOTAL $ 10.032.800

21. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
 Existe un gran numero de herramientas gratuitas disponibles para el diseño de
sistemas electro neumáticos y en general para el diseño de máquinas.
• Modelación de circuitos neumáticos
• Modelado 3D, simulaciones dinámicas y Animaciones.
• Catálogos, modelos CAD.
 Profundizar los conocimientos en electro neumática, como herramienta poderosa en
el diseño de máquinas
 La generación detallada de un Anteproyecto, proporciona muchas herramientas para
facilitar el éxito en el desarrollo de un proyecto.
 La correcta planeación de un proyecto y su seguimiento, dependerá de cada
proyecto, de la experiencia y de los recursos entre muchos otros aspectos. Sin
embargo, es extremadamente útil y necesario el establecimiento de una
metodología.

22. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Y HERRAMIENTAS DE
INGENIERÍA EMPLEADAS
1. David G. Ullman, “The Mechanical Design Process,” McGraw-Hill, 1992,
Part II.
2. G. Pahl, W. Beitz, J. Feldhusen, K.H. Grote, “Engineering Design, A
Systematic Aproach,” Springer. Third Edition. 2007.
3. Joseph E. Shigley, Charles R. Mischke, “Diseño en Ingenieria Mecánica,”
Mc Graw Hill. Sexta Edicion.
4. Autodesk Inventor Profesional 2010. Versión Educativa.
5. ProPneu
6. FluidDRAW

23. ¿PREGUNTAS?

24. GRACIAS POR SU
ATENCIÓN