IMPLEMENTACIAÔÇN-DE-UN-PROTOTIPO-PARA-EL-SELLADO-Y-CORTE-DE-BOLSA-DE-PEHD-CON-LONGITUD-VARIABLE

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL 
 
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y 
ELÉCTRICA 
 UNIDAD PROFESIONAL “ADOLFO LÓPEZ MATEOS” ZACATENCO 
 
“IMPLEMENTACIÓN DE UN PROTOTIPO PARA EL SELLADO Y 
CORTE DE BOLSA DE PEHD CON LONGITUD VARIABLE” 
 
 
T E S I S 
 
 
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE: 
INGENIERO EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN 
 
 
P R E S E N T A N 
 
 
 
MARTÍNEZ GARCÍA ABNER JOSÉ 
MARTÍNEZ MIRANDA MIGUEL ÁNGEL 
ORTIZ MENA DANIEL 
 
 
A S E S O R E S 
 
 
 
M. en C. Mauricio Aarón Pérez Romero 
M. en E. Ricardo Hurtado Rangel 
 
 CIUDAD DE MÉXICO ABRIL 2018 
 
 
CD. México, México, 2018 
ÍNDICE GENERAL 
I. OBJETIVO ......................................................................................................................... i 
II. INTRODUCCIÓN .............................................................................................................. ii 
III. ANTECEDENTES......................................................................................................... iii 
IV. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA ................................................................................ iv 
V. JUSTIFICACIÓN............................................................................................................ v 
VI. ALCANCE...................................................................................................................... v 
CAPÍTULO I. CONDICIONES ACTUALES DEL SISTEMA ................................................ 1 
I.1. ESTUDIO DE LA TÉCNICA .................................................................................... 1 
I.2. Máquinas cortadoras y selladoras de bolsas ........................................................... 2 
I.3. Sistemas de control en máquinas selladoras de bolsas .......................................... 5 
I.4. Materiales y características de bolsas ..................................................................... 7 
I.5. Requerimientos del sistema .................................................................................. 12 
I.6. SUMARIO ............................................................................................................. 12 
CAPÍTULO II. CARACTERÍSTICAS DEL PROTOTIPO ................................................... 13 
II.1. ÁRBOL DE OBJETIVOS ....................................................................................... 13 
II.2. ANÁLISIS DE FUNCIONES .................................................................................. 14 
II.3. Despliegue de la función de calidad relámpago (QFD BLITZ) ............................... 15 
II.4. ESPECIFICACIÓN DEL RENDIMIENTO .............................................................. 17 
II.5. DIAGRAMA MORFOLÓGICO ............................................................................... 18 
II.6. SELECCIÓN: MÉTODO DE OBJETIVOS PONDERADOS ................................... 18 
II.7. Elección de controlador ......................................................................................... 35 
II.8. Selección del sensor de temperatura .................................................................... 37 
II.9. Selección del sensor de distancia ......................................................................... 38 
II.10. SUMARIO .......................................................................................................... 38 
CAPÍTULO III. Implementación de sistema ...................................................................... 39 
III.1. Diagrama de flujo ............................................................................................... 39 
III.2. CAD-CAE ........................................................................................................... 41 
III.3. Construcción de la máquina cortadora y selladora de bolsas ............................. 41 
III.4. Componentes electrónicos ................................................................................. 45 
III.5. Adaptación de los mecanismos de la máquina cortadora y selladora de bolsas. 50 
III.6. Implementación de tablero de mando ................................................................ 55 
III.7. Prototipo final ..................................................................................................... 58 
III.8. SUMARIO .......................................................................................................... 60 
CAPÍTULO IV. Programación y generación de secuencias .............................................. 61 
IV.1. SUMARIO .......................................................................................................... 78 
CAPÍTULO V. Pruebas y resultados ................................................................................ 79 
V.1. Pruebas iniciales de funcionamiento ..................................................................... 79 
V.2. Resultados ............................................................................................................ 85 
V.3. Costos ................................................................................................................... 89 
VII. Conclusiones ............................................................................................................... 92 
VIII. Propuestas para trabajo a futuro.................................................................................. 93 
IX. Referencias ................................................................................................................. 94 
X. APÉNDICES ................................................................................................................ 95 
 
 
ÍNDICE DE FIGURAS 
Figura I.1. MÁQUINA SELLADORA. PATENTE DE GUY R. BIDDNGER................................ 3 
Figura I.2. Selladora de bolsas. Marca DIGITOOLS. ............................................................... 3 
Figura I.3. MÁQUINA CORTADORA Y SELLADORA DE PLÁSTICOS ALFA OMEGA. .......... 4 
Figura I.4. MÁQUINA CORTE Y SELLADO POLYSTAR. ........................................................ 4 
Figura I.5. MÁQUINA SELLADORA Y CORTADORA DE BOLSAS. Propiedad de 
PLÁSTICOS ALFA OMEGA. ................................................................................................... 5 
Figura I.6. MÁQUINA CORTADORA DE BOLSAS. SELLADORA LATERAL AUTOMÁTICA. . 5 
Figura I.7. Polimerización. ..................................................................................................... 10 
Figura II.1. Árbol de objetivos. ............................................................................................... 14 
Figura II.2. Análisis de funciones. Diagrama a bloques. ........................................................ 15 
Figura II.3. Características de motor NEMA 17...................................................................... 31 
Figura II.4. Tarjeta de código abierto Freescale KL25Z. ........................................................ 35 
Figura II.5. Microcontrolador. ................................................................................................. 36 
Figura III.1. Diagrama de flujo del proceso de sellado y corte de bolsas. .............................. 40 
Figura III.2. Prototipo CAD-CAE del sistema de sellado y corte de bolsas. ........................... 41 
Figura III.3. Estructura base del prototipo. ............................................................................. 42 
Figura III.4. Ensamble del eje Z. ............................................................................................ 42 
Figura III.5. Ensamble de la etapa de sellado. ....................................................................... 43 
Figura III.6. Estructura con los ejes X y Z montados. ............................................................. 43 
Figura III.7. A) Acoplamiento entre motor y carro de corte mediante banda dentada. B) Eje X 
terminado conmotor y carro acoplados, así como la navaja de corte.................................... 44 
Figura III.8. Ensamble de sujetador. ...................................................................................... 44 
Figura III.9. Rampa del sujetador........................................................................................... 45 
Figura III.10. Estructura del prototipo terminada. ................................................................... 45 
Figura III.11. Conexión de C.I. L298 con motor a pasos. ....................................................... 46 
Figura III.12. A) Conexión del C.I. L298 con actuador lineal 1. B) Conexión del C.I. L298 con 
actuador lineal 2. ................................................................................................................... 46 
Figura III.13. Conexión del C.I. L298 con el motorreductor. ................................................... 47 
Figura III.14. Arreglo para etapa de temporizador para sellar. ............................................... 47 
Figura III.15. Diagrama eléctrico de conexión de interruptores de límite para actuadores 
lineales. ................................................................................................................................. 48 
Figura III.16. Lazo de control para interruptores de límite de actuadores. ............................. 48 
Figura III.17. A) Sensor de temperatura. B) Sensor ultrasónico. ............................................ 49 
Figura III.18. Lazo de control para control de temperatura en la etapa de sellado. ................ 49 
Figura III.19. Lazo de control para el control de distancia en la etapa de medición de bolsa. 49 
Figura III.20. Lazo de control para movimiento de motorreductor de la etapa de corte. ......... 50 
Figura III.21. A) CAD-CAE – Ángulos de soporte. B) Ubicación de ángulos en la estructura. 50 
Figura III.22. A) CAD-CAE - Base para las varillas del eje Z. B) Ubicación de base para 
varillas en la estructura. ......................................................................................................... 51 
 
Figura III.23. A) CAD-CAE - Base para motorreductor y varillas del eje X. B) Ubicación de la 
base para motorreductor y varillas del eje X en la estructura................................................. 51 
Figura III.24. A) CAD-CAE - Base de navaja para el corte de bolsa. B) Ubicación de la navaja 
de corte en el prototipo. ......................................................................................................... 52 
Figura III.25. A) CAD-CAE - Base de motor paso a paso. B) Ubicación de base para motor 
paso a paso en la estructura. ................................................................................................ 53 
Figura III.26. A) CAD-CAE - Base de eje de banda. B) Ubicación de base de eje de banda. 53 
Figura III.27. A) CAD-CAE - Ángulos guía del actuador de sellado. B) Ubicación de ángulos 
guía en el prototipo. ............................................................................................................... 54 
Figura III.28. A) CAD-CAE - Base del actuador de sellado. B) Ubicación base del actuador de 
sellado en el prototipo. .......................................................................................................... 55 
Figura III.29. A) CAD-CAE – Sujeta bandas. B) Ubicación sujeta bandas en el prototipo. ..... 55 
Figura III.30. Diagrama eléctrico de entradas de botones de accionamiento. ........................ 56 
Figura III.31. Gabinete para módulo de control. ..................................................................... 56 
Figura III.32. Módulo de mando del prototipo. ....................................................................... 57 
Figura III.33. Glándula instalada en módulo de control. ......................................................... 58 
Figura III.34. Conexiones electrónicas dentro del módulo de mando. .................................... 58 
Figura III.35. Prototipo final para el sellado y corte de bolsas de PEHD de longitud variable. 59 
Figura IV.1. Librerías de CodeWarrior. .................................................................................. 61 
Figura IV.2. Ventana de componentes del programa. ............................................................ 62 
Figura IV.3. A) Parámetros para configurar de BitIO. B) Opciones avanzadas para configurar 
de BitIO ................................................................................................................................. 63 
Figura IV.4. Parámetros de configuración de la LCD. ............................................................ 64 
Figura IV.5. Puertos de conexión de la tarjeta Freescale KL25Z. .......................................... 66 
Figura IV.6. Librerías utilizadas en el código de programación. ............................................. 66 
Figura IV.7. Variables del programa. ..................................................................................... 67 
Figura IV.8. Inicio de la LCD. Borrado de pantalla. ................................................................ 67 
Figura IV.9. Mensaje de bienvenida de la LCD y condición para acceder al menú de 
configuración. ........................................................................................................................ 68 
Figura IV.10. Menú para establecer longitud de bolsas. ........................................................ 69 
Figura IV.11. Sentencia de conversión longitud a número de pasos...................................... 70 
Figura IV.12.Menú para establecer cantidad de bolsas. ........................................................ 71 
Figura IV.13. A) Mensaje de inicio de secuencia. B) Secuencia for principal para controlar el 
número de bolsas producidas. ............................................................................................... 71 
Figura IV.14. Secuencia para medir distancia de la bolsa. .................................................... 72 
Figura IV.15. A) Sellado de bolsa. B) Regreso de distancia medida. ..................................... 73 
Figura IV.16. A) Condición para medir distancia mínima. B) Medición de distancia mínima. . 74 
Figura IV.17. A) Tensado de bolsa. B) Corte de bolsa. .......................................................... 75 
Figura IV.18. Regreso del carro de sellado para iniciar con bolsa siguiente. ......................... 76 
Figura IV.19. Evento - Interrupción para botón de paro por emergencia. ............................... 77 
Figura IV.20. Configuración de tiempo de conversión y resolución del conversor. ................ 77 
Figura IV.21. Configuración de la interrupción para botón de paro de emergencia. ............... 78 
 
Figura V.1. Estructura mecánica. .......................................................................................... 79 
Figura V.2. Pruebas de continuidad para identificar bobinas de motor a pasos. A) Sin 
continuidad. B) Con continuidad. ........................................................................................... 80 
Figura V.3. Prueba de funcionamiento del motorreductor. ..................................................... 80 
Figura V.4. Prueba de funcionamiento del actuador lineal. .................................................... 81 
Figura V.5. Mensaje desplegado en prueba de LCD y botones. ............................................ 81 
Figura V.6. Prueba de etapa de sellado. ............................................................................... 82 
Figura V.7. Prueba de secuencia para medir distancia. ......................................................... 83 
Figura V.8. Secuencia realizada para la prueba de comunicación. ........................................ 84 
Figura V.9. Bolsas obtenidas durante prueba de sellado. ...................................................... 87 
Figura V.1.Módulo de mando del prototipo. ........................................................................ 110 
Figura V.2. Mensaje de bienvenida de la LCD de selección. ............................................... 111 
Figura V.3. Pantalla de selección de longitud de bolsa. ....................................................... 111 
Figura V.4. Pantalla de selección de cantidad de bolsas. .................................................... 111 
Figura V.5. Mensaje desplegado mientras se procesan las bolsas. ..................................... 111 
Figura V.6. Mensaje desplegado después de realizar bolsas. ............................................. 111 
Figura V.7. Elementos que deben engrasarse en el mantenimiento mecánico. ................... 112 
Figura V.8. Zona que debe extraerse para dar mantenimiento eléctrico al prototipo. .......... 112 
Figura V.9. Ubicación de resistor y teflón de la etapa de sellado. ........................................ 113 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ÍNDICE DE TABLAS 
Tabla II.1. Necesidades del sistema. ..................................................................................... 16 
Tabla II.2. Especificaciones de rendimiento de la máquina fabricadora de bolsas. ................ 17 
Tabla II.3. Diagrama morfológico. .......................................................................................... 18 
Tabla II.4.Tabla binaria de las ponderaciones para alimentar el sistema. .............................. 19 
Tabla II.5. A) Tabla basada en máquinas de rollos móviles. B) Tabla basada en máquinas de 
rollos móviles y usuario. C) Tabla basada en requerimientos del usuario para mantener el 
rollo. ...................................................................................................................................... 20 
Tabla II.6. Tabla comparativa de ponderación de los aspectos para la para la alimentación del 
sistema. ................................................................................................................................. 20 
Tabla II.7. Tabla binaria de las ponderaciones para cortar la bolsa. ...................................... 21 
Tabla II.8. A) Tabla basada en necesidades sobre la irregularidad del corte. B) Tabla basada 
en máquinas corte. C) Tabla basada en requerimientos de precisión de corte de bolsa. ...... 22 
Tabla II.9. Tabla comparativa de ponderación de los aspectos para la para cortar la bolsa. . 22 
Tabla II.10. Tabla binaria para suministrar fuerza para el corte. ............................................ 23 
Tabla II.11. A) Tabla basada en el nivel recomendado de dB para humanos. B) Tabla basada 
en tiempo de respuesta para el suministro de fuerza para corte. C) Tabla basada en facilidad 
de operación para el suministro de fuerza de corte. .............................................................. 23 
Tabla II.12. Tabla comparativa de ponderación de los aspectos para suministro de fuerza 
para el corte. ......................................................................................................................... 24 
Tabla II.13. Características del motor 2342L012CR Faulhaber. ............................................ 26 
Tabla II.14. Tabla binaria para sellar bolsa. ........................................................................... 27 
Tabla II.15. A) Requerimiento de bolsas selladas por unidad de tiempo. B) Costos por sellar 
bolsa. C) Tiempo de unión necesario para sellar bolsas. D) Complejidad del sellado de 
bolsas. E) Durabilidad de la unión que sella las bolsas. ........................................................ 28 
Tabla II.16. Tabla comparativa de ponderación de los aspectos para sellar bolsas. .............. 29 
Tabla II.17. Comparación de motor a pasos requerido y seleccionado. ................................. 32 
Tabla II.18. Tabla binaria para mostrar interfaz. .................................................................... 32 
Tabla II.19. A) Costo de la implementación de la interfaz. B) Estética de la interfaz. C) 
Flexibilidad de modificación de la interfaz. D) Cantidad de información desplegada. ............ 33 
Tabla II.20. Tabla comparativa de ponderación de los aspectos para la interfaz de usuario. . 34 
Tabla IV.1. Descripción de los componentes utilizados de la librería de CodeWarrior. .......... 62 
Tabla IV.2. Descripción de funciones utilizadas en el código. ................................................ 64 
Tabla IV.3. Asignación de entradas y salidas a puertos de la tarjeta. .................................... 65 
Tabla V.1. Resultados de la prueba de funcionamiento del hardware del sistema................. 82 
Tabla V.2. Resultados de la prueba de funcionamiento del software del sistema. ................. 85 
Tabla V.3. A) Resultados obtenidos de prueba de distancia en 5, 10 y 15 cm. B) Resultados 
obtenidos de prueba de distancia en 20 y 25 cm. .................................................................. 86 
Tabla V.4. A) Resultados obtenidos de prueba de corte en 5, 10 y 15 cm. B) Resultados 
obtenidos de prueba de corte en 20 y 25 cm. ........................................................................ 87 
Tabla V.5. Resultado de pruebas de cantidad de bolsas solicitadas...................................... 88 
 
Tabla V.6. Resultados obtenidos durante la prueba de tiempo de sellado y corte. ................ 89 
Tabla V.7. Costos de ingeniería implicados en el desarrollo del prototipo. ............................ 89 
Tabla V.8. Descripción del precio de cada elemento que compone al sistema. ..................... 90 
Tabla V.9. Costos de material necesario para mantenimiento. .............................................. 91 
Tabla V.10. Organización de actividades de mantenimiento. ................................................ 91 
 
 
 
 
 
 
i 
I. OBJETIVO 
Implementar el sistema de automatización en un prototipo que permite el sellado y corte de 
bolsa de PEHD de longitud variable, mediante la programación de un microcontrolador de 
estructura abierta. Para permitir la obtención de bolsas con diferentes longitudes enfocadas al 
almacenamiento y transporte de producto con características específicas. 
Para cumplir lo antes mencionado es necesario considerar los siguientes objetivos específicos: 
• Implementar un prototipo cuyas dimensiones no superen un espacio de 50 cm3. 
• Que pueda realizar bolsas desde 5 cm hasta 15 cm de longitud con un ancho constante. 
• Que el sistema propuesto pueda realizar el sellado y corte de una bolsa en menos de 
un minuto. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ii 
II. INTRODUCCIÓN 
A lo largo de este escrito se documentó todo el desarrollo para la implementación de un 
prototipo capaz de cortar y sellar bolsas de longitud variable, en el cual, por medio de una 
pantalla LCD y botones de accionamiento, se permite al usuario modificar la cantidad y longitud 
de bolsas que requiera. La programación se realizó con la plataforma de desarrollo 
CodeWarrior y la tarjeta de código abierto Freescale KL25Z. 
En el capítulo uno se mencionan algunas características de las máquinas que existen 
actualmente en el mercado para el corte y sellado de bolsas, así como las propiedades de los 
materiales de polipropileno y polietileno, también algunos métodos de sellado de bolsas. 
El capítulo dos comprende toda la metodología que se tomó como base de elección de 
aspectos esenciales del prototipo como lo son actuadores y formas de accionar los mismos. A 
lo largo del tercer capítulo se muestra el desarrollo del prototipo que comprende el diseño de 
la máquina y la parte electrónica. El capítulo cuatro documenta toda la programación que se 
llevó a cabo para que el prototipo realice las secuencias necesarias para alcanzar su objetivo. 
Finalmente, en el capítulo cinco se muestran los resultados obtenidos de las pruebas de 
funcionamiento tanto mecánicas, eléctricas,secuencia, corte y sellado del prototipo, además 
se incluyen los costos implicados para el desarrollo de la máquina. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
iii 
 
III. ANTECEDENTES 
La idea de realizar la implementación de una máquina cortadora de bolsas para empacar 
spoilers (alerones) de diferentes longitudes surgió debido a una empresa encargada de la 
elaboración de piezas automotrices, específicamente spoilers, donde el proceso de 
empaquetar el producto terminado es laborioso y requiere de tiempo debido a que es necesario 
cortar las bolsas a una medida específica para cada spoiler, por lo cual antes de comenzar con 
el empaquetado se deben obtener las dimensiones de la pieza y posteriormente se procede a 
cortar el material con el cual se envolverá el spoiler y por finalmente se sella. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
iv 
 
IV. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA 
Hoy en día existe una gran variedad de máquinas y herramientas que cumplen con la función 
de cortar bolsas y otras para sellarlas e inclusive también existen dispositivos que realizan 
ambas tareas, sin embargo, dichos artefactos fueron diseñados para realizar el corte y sellado 
en serie, es decir todas con las mismas dimensiones ocasionando un problema pues el 
mercado actual requiere que estas, no tengan la misma longitud. 
Cuando se requiere de una bolsa con características dimensionales especificas es común que 
estas sean fabricadas de manera manual con una máquina para cortar el plástico y otra para 
sellarlo. Estas dos actividades son realizadas por uno o más operadores volviéndose tareas 
repetitivas donde el único cambio es la longitud requerida de la bolsa. 
Una problemática que las empresas encuentran es el tiempo que el operador debe invertir para 
fabricar una bolsa. De igual manera es común encontrar bolsas que no cumplen los estándares 
de calidad de la empresa. Además de esto el operador es susceptible a quemaduras o cortes 
por el uso repetitivo de la maquinaria y otros riesgos físicos. 
Este proyecto se enfoca en el diseño de una máquina prototipo capaz de llevar a cabo la tarea 
de cortar y sellar bolsas de PEHD (Polietileno de alta densidad) de longitudes variables. Cabe 
mencionar que el diseño de dicho dispositivo además de cumplir con todas las especificaciones 
enlistadas anteriormente debe tener un precio accesible, dando con ello solución a un 
problema real de la industria e impulsando con ello su desarrollo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
v 
 
V. JUSTIFICACIÓN 
Se pretende desarrollar este proyecto con el fin de aumentar la calidad de producción de bolsas 
de tamaños variables, así como reducir tiempo con respecto al proceso manual y también 
buscar un ahorro en el material utilizado puesto que se plantea una menor producción de 
producto no conforme. Además, con el planteamiento de esta solución también se tiene como 
fin disminuir el número de laceraciones en las manos del operador. 
VI. ALCANCE 
Este trabajo comprende la construcción de un prototipo funcional con actuadores eléctricos de 
corriente directa, también involucra la implementación de un sistema de mando y construcción 
de una interfaz física para él usuario. Además, se propone un manual de procedimientos, 
descripción de los modos de operación del equipo y planes de mantenimiento preventivo para 
el mismo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1 
CAPÍTULO I. CONDICIONES ACTUALES DEL SISTEMA 
En el presente capítulo se muestra un conjunto de sistemas que cumplen con algunas 
funciones que se requiere lleve a cabo el prototipo, además también se incluyen sistemas de 
sellado, características de algunos materiales plásticos, los cuales se podrían utilizar, y 
finalmente se enlistan los requerimientos del sistema. 
I.1. ESTUDIO DE LA TÉCNICA 
Se buscó información sobre cortadoras de bolsas para tener una comparación con la que se 
va a desarrollar, no se encontraron cortadoras y selladoras de bolsas igual a la del objetivo, 
debido a que cada máquina es específica para cada proceso que se lleve a cabo. 
Algunas solamente se enfocan en el corte de bolsas, otras a bolsas para regalos, los precios 
de estas máquinas son bastante elevados. Según las diversas máquinas encontradas en 
internet en diversas páginas como bases de datos de patentes, páginas web de fabricantes, 
de tesis, etc. 
La máquina que se desarrollará permitirá seleccionar el tamaño de la bolsa cortarla y sellarla, 
las Máquinas encontradas no realizan este proceso. En este sentido se cree conveniente 
delimitar aún más este proyecto, así que se empezara por buscar los parámetros que 
buscaremos cumplir a la hora de satisfacer nuestra necesidad principal, la cual es cortar y 
sellar bolsas de diferentes longitudes. 
❖ Tiempo de total: Es la suma de cada una de las acciones que deba realizar la máquina 
tomando como inicio el momento en que la máquina empieza a tener contacto con el royo 
tubular hasta que se termine el corte y sellado de la bolsa requerida, es por lo que este 
tiempo será la suma de las tres acciones que siguen: 
❖ Selección del tamaño de la bolsa: Esta acción está compuesta por dos partes, una que 
es la parte del operador el cual indicara que tamaño de bolsa es la que se necesita, y 
además el proceso que la máquina debe realizar para poder producir ese tamaño de 
bolsa. 
❖ Corte: Es la acción de dividir apropiadamente un segmento de plástico el cual se 
convertirá en la bolsa. Por ende, el tiempo de corte será el tiempo que tarde la Máquina 
en realizar esta operación. 
 
 
2 
❖ Sellado: Es la acción de cerrar de alguna forma el plástico que había cortado 
previamente. 
❖ Dimensiones disponibles de empaquetado: Habrá diferentes dimensiones de empaquetado 
por lo cual, por lo menos, se debe definir un tamaño máximo y un tamaño mínimo de las 
bolsas que se producirán. 
❖ Tamaño de la máquina: Uno de los puntos más importantes a definir será este, el tamaño 
de la máquina debido a que esto dependerá del lugar en el que se quiera instalar, así como 
también de los tamaños máximos y mínimos de las bolsas que se quieran producir. 
❖ Materiales de construcción: Los materiales con los cuales estará construido la máquina que 
se diseñara en este proyecto se tiene que definir ya que esto, influirá en el siguiente punto. 
❖ Costo de la Máquina: Al final del proyecto se debe llegar a algo llamado viabilidad del 
proyecto, que no es más que tomar la decisión de si vale o no la pena construir una Máquina 
como esta. Dicha decisión se toma teniendo en cuenta varios aspectos, uno de los más 
importantes es el costo de producirla o comprarla, y el costo de mantenerla operando, es 
por lo que los materiales de construcción influyen demasiado en la toma de esta decisión. 
I.2. Máquinas cortadoras y selladoras de bolsas 
Es este apartado se incluyen algunas máquinas cuyo objetivo principal es la fabricación de 
bolsas y se mencionan algunas características de ellas. 
I.2.1. Máquina selladora. Patente de Guy R. Biddnger 
Su principio de funcionamiento es sencillo pero útil, la máquina tiene dos áreas de contacto las 
cuales aplican calor al empaque para sellarlo, esto se activa mediante un pedal, por lo tanto, 
las manos del operador no son necesarias para controlar el accionamiento de la máquina, esto 
para que el operador tenga las manos libres para mantener el objeto en la envoltura para 
generar un empaque atractivo. En la Figura I.1 se muestra una ilustración de la máquina (Nova 
pack, 2017). 
 
 
3 
 
Figura I.1. MÁQUINA SELLADORA. PATENTE DE GUY R. BIDDNGER. 
I.2.2. Selladora de bolsas. Marca DIGITOOLS 
Funciona con los rollos de polietileno tubular principalmente, ya que al momento de sellar 
realiza cortes precisos. Estructura en metal. Cuenta con regulador de temperatura para sellar 
diferentes calibres de plásticos. En la Figura I.2 se muestra la máquina en un ejemplo de 
aplicación (ULINE, 2017). 
 
Figura I.2. Selladora de bolsas. MarcaDIGITOOLS. 
I.2.3. Máquina cortadora y selladora. Propiedad de platicos alfa omega 
La máquina es programada y trabaja secuencialmente según sus parámetros de 
funcionamiento, ya sea en su función de sellado y cortado, cuenta con un soporte para el rollo 
de material plástico el cual debe ser pasado por diferentes etapas de estirado que a su vez 
pasara por la sección de doblado y nuevamente por una sección de estirado. La Figura I.3 
muestra una imagen de la máquina física. (Hernesto, 2012). 
 
 
4 
 
Figura I.3. MÁQUINA CORTADORA Y SELLADORA DE PLÁSTICOS ALFA OMEGA. 
I.2.4. Máquina de corte y sellado POLYSTAR modelo: BS 
Cuenta con un servomotor para el control de longitud de la bolsa, inversor para controlar la 
velocidad, un diseño de corte con bisturí frío, 4 conjuntos de barras de sellado, célula 
fotoeléctrica para el registro exacto de puntos de impresión de película. La máquina tiene un 
sistema de trabajo continuo y la función de stop automático cuando el rollo de película está 
vacío. La Figura I.4 muestra una imagen de la máquina comercializada por POLYSTAR. 
(Polystar, 2017). 
 
Figura I.4. MÁQUINA CORTE Y SELLADO POLYSTAR. 
I.2.5. Máquina selladora y cortadora de bolsas. Propiedad de PLÁSTICOS ALFA 
OMEGA 
La máquina satisface las necesidades de una empresa cuya actividad es la manufactura de 
bolsas que pueden ser de polietileno de alta y baja densidad, en diferentes medidas, colores y 
calibres. No existen detalles del proceso que lleva para la manufactura ni de los mecanismos 
en los que se basa la estructura, sin embargo, es evidencia de la existencia de la máquina 
cuya función es el corte y sellado de bolsas de polietileno. En la Figura I.5 se muestra una 
fotografía de la máquina (Gonzales, 2012). 
 
 
5 
 
Figura I.5. MÁQUINA SELLADORA Y CORTADORA DE BOLSAS. Propiedad de PLÁSTICOS ALFA OMEGA. 
I.2.6. Selladora Lateral Automática 
La máquina refila bolsas plásticas con la posibilidad de ser modificada para convertirlo en una 
máquina impresora de bolsas plásticas, selladora, etc. Contiene un sistema electrónico de 
medición del peso en tiempo real para no interrumpir el proceso para pesar lo refilado, además 
de un control de posición del corte. En la Figura I.6 se muestra una fotográfica de la máquina, 
así como un esquema de su estructura (Rodriguez, 2016). 
 
 
Figura I.6. MÁQUINA CORTADORA DE BOLSAS. SELLADORA LATERAL AUTOMÁTICA. 
I.3. Sistemas de control en máquinas selladoras de bolsas 
El sistema de control para las máquinas selladoras consiste en su mayoría en un control de 
tiempo en donde un timer se activa cuando se cierra el circuito eléctrico, al pasar un tiempo 
programado se abre el circuito para evitar que las bolsas se quemen, también se controla la 
temperatura que circula por la resistencia eléctrica, esto se debe a que se pueden sellar 
distintos tipos de bolsas las cuales requieren de temperaturas diferentes para su sellado. 
 
 
6 
I.3.1. Selladoras de impulso THOR 
La selladora de impulso THOR consta en el sellado de bolsas, la máquina consta en controlar 
las variables de temperatura, tiempo, presión y frecuencia. 
❖ Temperatura: La temperatura está dada por tiempo de calentamiento de la resistencia, 
el cual está dado por el temporizador que es ajustable de 0 a 1 segundo, a mayor 
fracción de tiempo mayor temperatura. Se recomienda iniciar con el temporizador en 
0.2 segundos e ir ajustando la escala según el calibre de la bolsa y la velocidad de 
trabajo. 
❖ Tiempo: Se refiere al tiempo de calentamiento de la resistencia, el cual está regulado 
por el temporizador. 
❖ Presión: La presión está dada por el pedal. El pedal debe sostenerse pisado y 
presionado abajo por aproximadamente 2 segundos después de que se enciendan los 
dos pilotos (luz) con el fin de conformar el sello, es decir que quede plano y del ancho 
requerido. Esto es normal en el sistema de impulso debido a que se requiere que haya 
un enfriamiento natural. Si el pedal se suelta muy rápido el plástico se encoge y se 
arruga deteriorando la calidad del sello y por ende la presentación del producto. 
❖ Frecuencia: La frecuencia es un factor crítico en las selladoras con sistema de impulso 
cuando se está sellando continuamente. La frecuencia debe ser uniforme, rítmica. Una 
vez definida la escala de trabajo la frecuencia debe ser siempre igual. Esto es debido a 
que si se disminuye la frecuencia se genera enfriamiento y si se aumenta se genera 
sobrecalentamiento. Es importante mencionar que en la medida que el trabajo es 
continuo el calor se va acumulando en el sellador, lo que permite deducir que si el 
usuario es hábil puede ir aumentando la frecuencia de trabajo e ir reduciendo la escala 
de temperatura gradualmente hasta encontrar la frecuencia óptima que más se ajuste 
a su ritmo de trabajo sin deteriorar la calidad del sello (Industrias Ovelma, 2012). 
I.3.2. Selladoras continuas de bandas series FR, DBF 
La selladora posee un sistema de control de temperatura constante y control de velocidad por 
pulsos lo que le permite sellar todo tipo de plásticos termo sellables. La longitud de sellado 
puede ser ilimitada y tiene características de sellado continuo. 
 
 
7 
Estos equipos están conformados por una estructura en la cual se soportan los mecanismos 
de transmisión, de transporte, de sellado, de control de temperatura y regulación de velocidad, 
además de los accesorios adicionales como impresoras o contadores etc. Después de ser 
conectados a una fuente de corriente alterna los elementos térmicos comienzan a producir 
calor los cual eleva su temperatura calentando ambos bloques, superior e inferior. El empleo 
combinado del control termostático de la temperatura de los bloques y la regulación de la 
velocidad permite obtener la calidad de sellado deseada. La bolsa plástica es transportada por 
la banda y la parte en donde se efectuará el sallado, es sujetada por dos cintas que la 
transportan hacia el área de calentamiento, en donde las cintas de sellado son presionadas 
por los bloques de sellado lo cual hace que la película plástica se funda y se peguen las dos 
superficies y luego es transportada al área de ventilación en donde se enfría, para luego ser 
transportada hacia la rueda que le imprimirá un grafilado sobre la superficie aún tibia. La parte 
de manejo de la selladora está conformada por ruedas y engranajes que manejan las cintas y 
la banda transportadora, manejadas por un solo motor eléctrico y trabajando todos los 
elementos de forma sincronizada. La parte de refrigeración es suministrada por un motor 
separado que maneja un ventilador (COMEK, 2010). 
I.4. Materiales y características de bolsas 
Las bolsas de plástico no sólo tienen la función de cargar o trasportar objetos, sino que también 
ayudan a resguardar objetos o alimentos para que no sufran cambios o defectos por el 
ambiente. Una de las variantes de las bolsas de plástico, son las bolsas de polipropileno y 
polietileno. El polipropileno es un polímero termoplástico que es utilizado principalmente para 
la fabricación de empaques y películas trasparentes. El polietileno es una resina termoplástica, 
ofrece una excelente resistencia al impacto, peso ligero, baja absorción a la humedad y alta 
fuerza extensible, además de que no es toxico. 
I.4.1. Bolsas de polipropileno 
Las bolsas de polipropileno son, junto con las de polietileno, utilizadas en diversas industrias, 
principalmente en el sector alimenticio, repostería y el embalaje. 
 
 
8 
 Composición de las bolsas de polipropileno 
La composición de las bolsas de polipropileno hay que buscarla en su materia prima, el 
petróleo, sobre el cual se aplicó el proceso de la termólisis (Aplicación de una determinada 
temperatura para separar 1 compuesto en 2) para obtener el propileno o propeno. 
El propileno (𝐻2𝐶 = 𝐶𝐻– 𝐶𝐻3) es un hidrocarburo (formulación conseguida mediante enlaces 
de hidrógeno y carbono) que al someterloa un tratamiento de polimerización permite obtener 
el polipropileno. Dicha polimerización consiste básicamente en un proceso químico donde los 
reactivos o monómeros se agrupan químicamente dando lugar a los polímeros, de mucho 
mayor peso molecular. Por lo tanto, el polipropileno es una fibra sintética obtenida a través de 
la polimerización del propileno (GONZALES, 2016). 
 Características del polipropileno 
El polipropileno es más ligero que el polietileno y tiene una alta resistencia a la fisuración, 
ácidos abrasivos, solventes orgánicos y electrolitos. Las bolsas de polipropileno tienen un 
ruido peculiar cuando las tocas o manipulas, en cambio las de polietileno son más silenciosas. 
Por otra parte, también puede diferenciarse una bolsa de polipropileno a la hora de abrirse, 
pues, aunque hay que hacer más fuerza para abrir que en las de polietileno, una vez se ha 
conseguido abrir un poco (cuando entra algo de aire) ya no hay que hacer fuerza para estirar 
y terminar de abrir. Las bolsas de polietileno por su parte cuestan menos de abrir, pero una 
vez abiertas, hay que seguir haciendo fuerza para conseguir abrirlas del todo. A modo de 
resumen se podrían especificar las características del polipropileno de la siguiente manera: 
❖ Es moldeable, al ser un termoplástico, es muy fácil de moldear aplicando calor. 
❖ Tiene una buena resistencia a la rotura. 
❖ Buena resistencia a los agentes químicos. 
❖ El polipropileno es fácil de colorear. 
❖ Su coste es bastante bajo. 
❖ Es un buen aislante eléctrico. 
❖ Su densidad es alta. 
❖ A temperaturas bajas es frágil y sensible a rayos UV. 
❖ Las propiedades de este material hacen que las bolsas de polipropileno sean un 
producto estrella en los diversos sectores, especialmente en el alimentario. 
 
 
9 
 Productos que requieren bolsas de polipropileno 
En un mercado tan competido como el actual, las bolsas de polipropileno se han colocado 
como uno de los grandes de la industria alimentaria y cosmética. Hoy en día, son muchas las 
empresas que solicitan bolsas de polipropileno, generalmente para envolver, envasar o 
guardar sus productos. Las principales empresas que solicitan este tipo de bolsas suelen ser: 
❖ Hornos y panaderías. 
❖ Productos farmacéuticos. 
❖ Cosméticos 
❖ Equipo de laboratorio. 
❖ Ferreterías. 
❖ Empresas de repostería. 
❖ Tiendas gourmet para empaque y envase de alimentos. 
❖ Supermercados. 
❖ Tiendas de regalos. 
❖ Tiendas golosinas. 
I.4.2. Bolsas de polietileno 
Las bolsas de polietileno son, al igual que las de polipropileno, un tipo de bolsa muy utilizada 
para el envasado o guardado de diversos productos, pero presentan algunas diferencias. 
 Composición de las bolsas de polietileno 
Las bolsas de polietileno son bolsas obtenidas del polietileno, que se obtiene gracias a la 
polimerización (Figura I.7) del etileno, que es un derivado del petróleo. El etileno es un 
compuesto químico orgánico, un hidrocarburo (enlaces de hidrógeno y carbono) formado por 
2 átomos de carbono y 4 de hidrógeno (𝐶2𝐻4) o (𝐶𝐻2 = 𝐶𝐻2). Al someter el etileno a un proceso 
de polimerización (reacción química por la cual los reactivos, monómeros(compuestos de bajo 
peso molecular), forman enlaces químicos entre sí, para dar lugar a una molécula de gran peso 
molecular). 
http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.com.ar/p/glosario.html
 
 
10 
 
Figura I.7. Polimerización. 
Según su composición química se puede encontrar el polietileno, de alta o de baja densidad. 
Dicha diferencia radica principalmente en las ramificaciones en sus cadenas y al peso 
molecular de las mismas. Esto es, a más ramificaciones, menos cristalino y a mayor peso 
molecular menor cristalinidad. También afecta a sus propiedades mecánicas, a mayor 
densidad, mejores prestaciones. Las primeras se caracterizan por ser termoplásticas y 
básicamente se emplea para llevar a cabo la creación de envases plásticos desechables. Por 
lo tanto, aplicado a las bolsas de polietileno de alta densidad, podemos destacar las siguientes 
características: 
❖ Es sólido e incoloro. 
❖ Es muy resistente a los golpes y a distintas situaciones químicas y térmicas. 
❖ También cuenta con una gran ligereza. 
❖ Tiene una gran rigidez. 
❖ Es flexible. 
❖ Pueden soportar hasta 120ºC. 
❖ Admiten un uso más variado que las de baja densidad. 
La densidad de las bolsas de polietileno de Baja Densidad (LDPE o PE-LD) podemos decir 
que oscila entre 0.910 a 0.925
gr
cm3
 y es principalmente amorfo (GONZALES, 2016). 
❖ Pueden soportar temperaturas de hasta 80 grados Celsius. Débil resistencia a la 
temperatura. 
❖ Son más flexibles que las de alta densidad. 
❖ Muy resistente a los ataques de sustancias químicas. 
❖ Impermeables al agua. 
❖ Poseen excelentes propiedades eléctricas. 
❖ Buena dureza y resistencia al impacto en bajas temperaturas. 
 
 
11 
 Aplicaciones de las bolsas de polietileno 
Podemos afirmar que el polietileno de alta densidad posee mejores propiedades mecánicas 
(resistencia, dureza, etc.) que el de baja densidad, por ello es utilizado para fabricación de 
juguetes, botellas, contenedores y elementos más rígidos. El polietileno de baja densidad se 
utiliza principalmente para envases de alimentos y de diversos productos como pueden ser 
cables, recambios electrónicos, algunos artículos de papelería, entre otros. Podemos 
encontrar una infinidad de aplicaciones del polietileno de alta y de baja densidad, pero en lo 
que respecta a las bolsas, la principal es la del envasado de productos. 
I.4.3. Bolsas antiestáticas 
La bolsas antiestáticas ayudan a prevenir o eliminar la electricidad estática para la protección 
propia o de otros dispositivos, previniendo así de daños por cualquier descarga electrostática, 
reduce, amortigua, o de otro modo inhibe la acumulación o la descarga de la electricidad 
estática, que puede dañar los componentes electrónicos sensibles a las pequeñas cargas 
electroestáticas, tales como microcontroladores, tecnología CMOS así como discos duros de 
ordenadores, e incluso encender líquidos y gases inflamables. 
En tanto un agente antiestático es un compuesto empleado para tratar materiales o sus 
superficies para así reducir o eliminar acumulación de electricidad estática. La carga estática 
se puede generar por el efecto triboeléctrico o por un proceso sin contacto utilizando una fuente 
de alimentación de alta tensión. 
El papel de un agente antiestático es hacer que la superficie o el propio material sea 
ligeramente conductor, ya sea por ser conductor en sí mismo, o mediante la absorción de la 
humedad del aire; por lo tanto, algunos humectantes pueden ser utilizados. Las moléculas de 
un agente antiestático a menudo tienen ambas zonas hidrófilas e hidrófobas, similares a las 
de un tenso-activo; el lado hidrofóbico interactúa con la superficie del material, mientras que el 
lado hidrófilo interactúa con la humedad del aire y une las moléculas de agua (ALEGSA, 2016). 
Se llegó a la conclusión que no existe una máquina que realice cortes y sellado de bolsas 
donde se pueda variar la longitud del corte, las máquinas que actualmente existen solo realizan 
cortes específicos y en gran cantidad además de ser máquinas grandes y costosas. 
 
 
12 
I.5. Requerimientos del sistema 
Se dividieron las necesidades en 3 partes fundamentales para el sistema, características 
básicas de la máquina, velocidad, interface, estos puntos se detallan a continuación. 
Características básicas de la máquina 
❖ La máquina no debe exceder de 1m2. 
❖ La máquina no debe de exceder los 20 Kg. 
❖ La máquina deberá tener la capacidad de cortar bolsas desde 3 cm hasta 10 cm. 
❖ La máquina deberá ser totalmente eléctrica. 
❖ La alimentación de la máquina requiere ser de 127 VCA. 
❖ El ancho de las bolsas fabricadas no será mayor a 10 cm. 
Velocidad 
❖ La máquina debe de realizar al menos 10 bolsas por minuto. 
❖ No se requiere una velocidad específicapara cada bolsa debido a que la longitud de 
las bolsas variara el tiempo de fabricación. 
Interface 
La interface deberá contar una pantalla LCD en la cual se muestre un menú donde se elija la 
cantidad y el tamaño requerido para las bolsas. Además, se seleccionarán los parámetros por 
medio de un arreglo de botones. 
I.6. SUMARIO 
En este capítulo se realizó un estado del arte donde se mencionan algunas características de 
máquinas que realizan funciones similares a las que se busca que el prototipo cumpla, 
además, se incluye teoría acerca del material con el que se trabajará, así como algunas 
técnicas para el sellado de bolsa. En el siguiente capítulo se abordará el método de diseño 
que se utilizó para seleccionar los elementos que serán parte del prototipo. 
 
 
 
 
13 
CAPÍTULO II. CARACTERÍSTICAS DEL PROTOTIPO 
En la industria muchas veces se requiere de bolsas con diferentes longitudes y aunque existen 
dispositivos capases de realizarlas, están orientados a la producción en masa, además de que 
el costo de estas es muy elevado, siendo inaccesible para pequeñas y medianas empresas, 
por lo cual deben realizar sus propias bolsas de forma manual, teniendo que llevar a cabo el 
proceso de medición, sellado y corte, sin embargo, como se es bien sabido, cuando un proceso 
se realiza manualmente, la posibilidad de cometer algún error aumenta significativamente, 
además de que la seguridad del operador se ve comprometida, pues este puede sufrir desde 
un machucón, hasta quemaduras o laceraciones. 
Debido a la problemática ya mencionada, el prototipo se encargará de ejecutar las tareas que 
normalmente debe hacer el operador para fabricar una bolsa, teniendo este solamente que 
especificar longitud y el número de bolsas deseadas, en el proceso la máquina se encargara 
de tomar la bolsa, medir la longitud requerida, sellarla y posteriormente cortarla, este proceso 
se ejecutará cuantas veces sea requerido. Como parte fundamental del desarrollo del proyecto, 
es esencial definir cada una de las funciones que realizará, así como también el objetivo 
principal y los secundarios que debe cumplir. Para esto, se utilizaron herramientas para el 
diseño del proyecto como son: el árbol de objetivos, el análisis de funciones, el despliegue de 
la función de calidad relámpago (o QFD, por sus siglas en inglés), método de objetivos 
ponderados, además de efectuar una valoración sobre las características que debe cumplir, 
así como las funciones que debe desarrollar, con la finalidad de seleccionar los materiales con 
los cuales será construido, y con ello su desempeño sea el mejor. 
II.1. ÁRBOL DE OBJETIVOS 
En esta parte se definen las diferentes tareas que debe de realizar el prototipo. Como primera 
parte se establecen los objetivos principales, para posteriormente desglosar de cada uno de 
ellos objetivos secundarios, con el fin de que se pueda observar qué objetivos se deben 
alcanzar primero para así poder desarrollar por completo el proyecto. Se llegó a la conclusión 
de que el proyecto debe tener 1 objetivo principal y 4 objetivos secundarios, de los cuales se 
desglosan objetivos más pequeños. El árbol de objetivos se muestra en la Figura II.1Figura 
II.1. Árbol de objetivos.: 
 
 
14 
 
Figura II.1. Árbol de objetivos. 
II.2. ANÁLISIS DE FUNCIONES 
Al utilizar este método, se busca definir cuáles son las funciones que debe satisfacer el 
proyecto, independientemente de los elementos o componentes que se piensen utilizar para 
ello. De esta manera se busca responder y tener claro qué va a hacer el proyecto, sin 
involucrarse en cómo va a hacerlo. 
Para lograr este análisis primeramente se identifican cuáles son las entradas del sistema, la 
función principal que debe realizar y la salida que obtendremos al final del proceso. 
Posteriormente se descompone la función principal en varias funciones secundarias, de forma 
que estas funciones secundarias satisfagan a la función principal. Después de haber dado 
diferentes opiniones y proposiciones, se llegó a la conclusión de que las funciones del sistema 
serían las siguientes: 
D
is
p
o
s
it
iv
o
 s
e
n
c
ill
o
, 
c
o
n
fi
a
b
le
 y
 e
c
o
n
ó
m
ic
o
Bajo costo
Utilizar aluminio y plastico en la estructura en lugar de acero.
Evitar que la máquina tenga un excesivo consumo de energía. 
Máquina compacta
Debe haber poca distancia entre las estaciones de trabajo.
Se debe reducir al máximo el volumen que ocupe la máquina.
Rapidez a la hora 
de realizar
el trabajo
Todo el proceso debe ser continuo.
La máquina debe tener movimientos precisos
Fabricación de 1 bolsa en menos de un minuto.
Alta seguridad
Se deberán delimitar las zonas seguras para los empleados que
puedan tener contacto con la máquina.
Debe existir nula intervención humana en el proceso completo.
 
 
15 
❖ Seleccionar el rollo de la bolsa. 
❖ Alimentar el sistema. 
❖ Cortar la bolsa. 
❖ Sellar la bolsa. 
Posteriormente, se utilizan estas funciones para crear un diagrama a bloques. El diagrama a 
bloques que muestra las interacciones entre las funciones secundarias se muestra en la Figura 
II.2. 
 
 
Figura II.2. Análisis de funciones. Diagrama a bloques. 
II.3. Despliegue de la función de calidad relámpago (QFD BLITZ) 
Con ayuda de esta herramienta de analizan las verdaderas necesidades del prototipo en 
función de los recursos con los que se cuenta. 
1. Obtener los requerimientos básicos. 
❖ “Que ocupe poco espacio” 
❖ “Que sea barata” 
❖ “Que pueda hacer bolsas de diferentes tamaños” 
❖ “Que no consuma mucha energía eléctrica” 
❖ “Que sea fácil de usar” 
 
Rollo de 
bolsa 
Energía 
Procesar 
bolsas 
Bolsas 
cortadas y 
selladas. 
Rollo de 
bolsa 
Energía 
 
Bolsas 
cortadas y 
Seleccionar 
rollo de 
bolsa 
Alimentar 
sistema 
Cortar 
bolsa 
Sellar 
bolsa 
 
 
16 
2. Clasificar las ideas planteadas. En este segmento, no se encontraron similitudes 
significativas entre las especificaciones básicas, pues cada uno tiene que ver con 
aspectos diferentes del proyecto. 
3. Estructurar las necesidades del proyecto 
❖ “Que ocupe poco espacio” 
❖ En este rubro se especifica que debe ocupar poco espacio, sin embargo, 
no especifica solo debe de ser reducido para el área de la base del 
sistema, o de igual modo para la altura de este. 
❖ “Que sea barata” 
❖ En este caso no existe alguna duda, no obstante, se busca economizar en 
gran medida el capital a utilizar. 
❖ “Que pueda hacer bolsas de diferentes tamaños” 
❖ Es necesario consultar que personal dedicado al ramo de la producción 
de bolsas especializadas para estimar cual debe de ser el rango en el que 
varía el tamaño de bolsas. 
❖ “Que no consuma mucha energía eléctrica” 
I. No hay dudas respecto a este requerimiento. 
❖ “Que sea fácil de usar” 
II. Se busca crear una interfaz intuitiva que permita en gran medida que casi 
cualquier persona pueda operar la máquina. 
4. Analizar la estructura de las necesidades del mercado. 
Tabla II.1. Necesidades del sistema. 
No. VERBALIZACIÓN NECESIDAD 
1 “Que ocupe poco espacio” Que no tenga un costo muy elevado 
2 “Que el área de la base sea lo más pequeña posible” No ocupar mucho espacio en la base del dispositivo. 
3 “Que sea barata” Que no tenga un costo muy elevado 
4 No invertir mucho dinero Ahorrar dinero 
5 “Que pueda hacer bolsas de diferentes tamaños” Que no tenga un costo muy elevado 
6 Que las bolsas tengas diferentes longitudes Producir bolsas a diferentes longitudes 
7 “Que no consuma mucha energía eléctrica” Que no tenga un costo muy elevado 
8 Economizar el consumo de energía eléctrica No gastar mucho en el consumo. 
9 “Que sea fácil de usar” Que no tenga un costo muy elevado 
10 Que la capacitación del operador sea mínima. No invertir dinero en la capacitación del operador. 
5. Priorizar las necesidades del sistema. A continuación, se enlistan las necesidades 
del cliente, para posteriormente priorizarlas.17 
❖ “Que ocupe poco espacio” 
❖ “Que sea barata” 
❖ “Que pueda hacer bolsas de diferentes tamaños” 
❖ “Que no consuma mucha energía eléctrica” 
❖ “Que sea fácil de usar” 
La prioridad se muestra en la siguiente lista: 
1) “Que pueda hacer bolsas de 
diferentes tamaños” 
2) “Que sea barata” 
3) “Que no consuma mucha luz” 
4) “Que sea fácil de usar” 
5) “Que ocupe poco espacio” 
 
II.4. ESPECIFICACIÓN DEL RENDIMIENTO 
Es importante describir los requerimientos de prototipo para tener un entendimiento correcto 
del proceso que este realizara, a continuación, en la Tabla II.2 se describen dichos 
requerimientos, así como especificar si este es demanda o deseo. 
Tabla II.2. Especificaciones de rendimiento de la máquina fabricadora de bolsas. 
REQUERIMIENTOS 
DEMANDAS / 
DESEOS 
DESCRIPCIÓN 
Sellar bolsas Demanda A la hora de cortar las bolsas se requiere que sean selladas de uno de sus lados. 
Mantener buena estética Deseable Se desea que la máquina sea amigable para el usuario. 
Facilidad de operación Demanda La máquina debe operarse de manera sencilla y tener controles fáciles e intuitivos. 
Tamaño de la máquina: 
Máximo 3 m x 1.5 m x 1 m 
Deseable 
Se desea que la máquina cumpla las medidas especificadas para evitar que ocupe 
un espacio excesivo. 
Mostrar el estado de la 
máquina mediante una 
interfaz 
Demanda 
El usuario podrá visualizar el estado de la máquina, el proceso que está realizando 
en el momento y la cantidad de piezas que se han fabricado. 
Cortar bolsas Demanda 
Se cortarán las bolsas a una medida específica dependiendo del uso al que estén 
destinadas. 
Bajo consumo de energía 
(150 W – 250 W) 
Deseable 
La máquina debe ser capaz de operar perfectamente sin necesidad de utilizar gran 
cantidad de energía. 
Mantener velocidades 
medias de operación (10-
20 cm/min) 
Deseable 
Se requiere que se presenten velocidades pequeñas debido a que la forma de 
producción de la empresa es por lotes. 
Señalamiento de zonas 
seguras para el operador 
Demanda 
Se necesita señalar las zonas en las que puede estar el operador con el fin de evitar 
cualquier tipo de accidentes. 
Bajo costo de 
mantenimiento 
Demanda 
Se requiere que la máquina utilice componentes duraderos con el fin de evitar un 
mantenimiento correctivo constante en el sistema, el cual podría generar un gasto 
extra. 
Fácil acceso a las zonas 
de mantenimiento 
Demanda 
Se requiere que las zonas de mantenimiento estén al alcance del usuario y en una 
zona segura. 
Seguro para el operador Demanda 
Los procesos involucrados en el sistema deben tener la mínima intervención del 
operador. 
Almacenar bolsas 
terminadas 
Demanda Se requiere que las bolsas terminadas sean almacenadas para su uso posterior 
 
 
 
18 
II.5. DIAGRAMA MORFOLÓGICO 
Como una forma de concretar un poco más el proyecto, se utiliza el diagrama morfológico, el 
cual permite determinar varias soluciones posibles para que la máquina pueda realizar 
correctamente sus funciones. Proponiendo soluciones independientes entre sí, es decir, 
ninguna solución necesita de la elección de otra para poder ser utilizada. Las soluciones 
propuestas para cada una de las funciones se muestran en la Tabla II.3. 
Tabla II.3. Diagrama morfológico. 
SOLUCIONES 
FUNCIONES 1 2 3 4 
Alimentar el 
sistema 
Mediante rodillos que 
transporten la materia 
prima 
Mediante un operador 
que suministre la materia 
prima de manera manual 
 
Cortar la bolsa 
Corte mediante cuchillas 
verticales 
Corte mediante calor 
Corte mediante 
cuchillas horizontales 
 
Suministro de la 
fuerza para el 
corte 
Mediante actuadores 
neumáticos 
Mediante actuadores 
eléctricos 
Mediante actuadores 
hidráulicos 
Mediante fuerza 
manual 
Sellar la bolsa 
Mediante la aplicación 
directa de calor 
Mediante el uso de algún 
tipo de pegamento 
 
Interfaz 
LEDs indicadores de 
estado de los procesos 
Interfaz gráfica 
implementada en 
computadora (mediante 
LabVIEW, MATLAB, etc.) 
Uso de una LCD 
II.6. SELECCIÓN: MÉTODO DE OBJETIVOS PONDERADOS 
Con el propósito de facilitar el proceso de selección de cada una de las alternativas que se 
tienen para el sistema, se implementó el método de árbol de objetivos. 
Las funciones del sistema son las siguientes: 
❖ Alimentar el sistema 
❖ Cortar la bolsa 
❖ Suministrar fuerza de corte 
❖ Sellar bolsa 
❖ Mostrar interfaz 
De manera general para cada función del sistema se propuso una lista de objetivos, que 
incluyen diversos factores del sistema como, por ejemplo: factores económicos, técnicos, de 
seguridad, etc. Posteriormente esta lista de objetivos se ordenó con ayuda de una tabla binaria, 
la cual evalúa qué tan importante es un objetivo respecto de otro y le da una ponderación 
relativa respecto a una escala fija. Por último, para cada objetivo se establecieron parámetros 
 
 
19 
de rendimiento, es decir, una escala de calificación que determina qué tan buena o no puede 
ser una de las alternativas, y con esto, se evalúa cada alternativa y se obtiene un valor de 
utilidad relativa, donde el objetivo que tenga más alto este valor será el adecuado. A 
continuación, se muestra el desarrollo de los pasos anteriormente mencionados para cada una 
de las funciones del sistema. 
❖ M: Magnitud 
❖ C: Calificación 
❖ P: Ponderación 
II.6.1. ALIMENTAR EL SISTEMA 
Para esta función se tomaron en cuenta los siguientes objetivos: 
❖ Velocidad 
❖ Precisión en desenrollado 
❖ Mantener rollo 
Una vez definidos se comparan en la tabla binaria de la Tabla II.4. 
Tabla II.4.Tabla binaria de las ponderaciones para alimentar el sistema. 
Alimentar el sistema 
Parámetros Velocidad 
Precisión en 
desenrollado 
Mantener rollo Total 
Velocidad - 0 0 0 
Precisión en 
desenrollado 
1 - 1 2 
Mantener rollo 1 0 - 1 
Una vez obtenida esta tabla, se ordenaron los diferentes objetivos, comenzando con el objetivo 
de mayor importancia hasta el de menor importancia y se les asigno una ponderación relativa 
distribuyendo 100 puntos entre todos los objetivos. El resultado se muestra a continuación: 
❖ Velocidad 15 
❖ Precisión en desenrollado 60 
❖ Mantener rollo 25 
A cada objetivo se le asignó una escala con la que se calificarán, como se muestra a 
continuación: 
 
 
20 
❖ Velocidad (Tabla II.5 A). 
❖ Precisión en desenrollado (Tabla II.5 B). 
❖ Mantener rollo (Tabla II.5 C). 
Tabla II.5. A) Tabla basada en máquinas de rollos móviles. B) Tabla basada en máquinas de rollos móviles y usuario. C) Tabla 
basada en requerimientos del usuario para mantener el rollo. 
 
A B C 
Velocidad 
Valor(es) 
cm/min 
Precisión de 
colocación – 
Tolerancia 
Valor(es) - 
cm 
Mantener rollo 
Valor(es) - 
cm 
Calificación 
Prácticamente 
nula 
Menos de 80 Extremadamente 
alta 
Mayor a 2.5 Extremadamente 
alto 
Mayor a 
1.1 
0 
Casi nula 80 – 100 Muy alta 2.1 – 2.3 Muy alto 1.0 – 1.1 1 
Baja en extremo 100 – 120 Alta 1.9 -2.1 Alto 0.9 – 1.0 2 
Muy baja 120 – 140 Algo alta 1.7 – 1.9 Algo alto 0.7 – 0.8 3 
Baja 140 – 160 Poco alta 1.5 – 1.7 Poco alto 0.6 – 0.7 4 
Media 160 – 180 Media 1.3 – 1.5 Medio 0.4 – 0.5 5 
Poco alta 180 – 200 Poco baja 1.1 – 1.3 Poco bajo 0.3 – 0.4 6 
Algo alta 200 – 220 Baja 0.9 – 1.1 Bajo 0.2 – 0.3 7 
Alta 220 -240 Muy baja 0.7 – 0.9 Muy bajo 0.1 – 0.2 8 
Muy alta 240 – 260 Bastante baja 0.5 – 0.7 Bastante bajo 0 – 0.1 9 
Extremadamente 
alta 
Mayor a 260 Extremadamente 
baja 
Menor a 0.5 Nulo 0 10 
 
 
Se hizo un análisis de las opciones que se tenían para alimentar el sistema de plástico tubular 
en función de las ponderaciones establecidas en la Tabla II.5. En la Tabla II.6 se puede 
observar cómo se llegó a la opción es la más viable. 
Tabla II.6. Tabla comparativa de ponderación de los aspectos para la para la alimentación del sistema. 
Objetivo Peso Parámetro 
Mediante rodillos que 
transporten la 
materia prima 
Mediante un operador que 
suministre la materiaprima de 
manera manual 
M C P M C P 
Velocidad 15 cm/min > 260 10 150 100 – 120 2 30 
Precisión en 
desenrollado 
60 cm > 2 3 180 < 0.5 10 600 
Mantener rollo 25 cm 1.0 – 1.1 1 25 0.4 – 0.5 5 125 
Valor general de la utilidad 355 755 
En este caso la opción más viable alimentar el sistema manualmente con un operario 
pendiente de la materia prima. 
 
 
21 
II.6.2. CORTAR LA BOLSA 
Para esta función se tomaron en cuenta los siguientes objetivos: 
❖ Irregularidad en el corte 
❖ Tiempo de corte 
❖ Precisión 
Los objetivos mencionados se comparan en la tabla binaria de la Tabla II.7. 
Tabla II.7. Tabla binaria de las ponderaciones para cortar la bolsa. 
Cortar la bolsa 
Parámetros 
Irregularidad en 
el corte 
Tiempo de 
corte 
Precisión Total 
Irregularidad 
en el corte 
- 0 0 0 
Tiempo de 
corte 
1 - 0 1 
Precisión 1 1 - 2 
Se ordenaron los diferentes objetivos, comenzando con el objetivo de mayor importancia hasta 
el de menor importancia y se asignó una ponderación relativa distribuyendo 100 puntos entre 
todos los objetivos. El resultado se muestra a continuación: 
❖ Irregularidad en el corte 25 
❖ Tiempo de corte 30 
❖ Precisión 45 
Las ponderaciones consideradas para llegar al resultado anterior se describen en la siguiente 
tabla: 
❖ Irregularidades en el corte (Tabla II.8 A). 
❖ Tiempo de corte (Tabla II.8 B). 
❖ Precisión de corte (Tabla II.8 C). 
 
 
 
 
22 
Tabla II.8. A) Tabla basada en necesidades sobre la irregularidad del corte. B) Tabla basada en máquinas corte. C) Tabla 
basada en requerimientos de precisión de corte de bolsa. 
A B C 
Irregularidades 
en el corte 
Valor(es) Tiempo de corte Valor(es) - 
segundos 
Precisión Valor(es) 
- cm 
Calificación 
- Más de 5 Extremadamente alto Mayor a 2.0 Extremadamente alto 1.0 – 1.1 0 
- - Muy alto 1.9 – 2.0 Muy alto 0.9 – 1.0 1 
- 5 Alto 1.8 – 1.9 Alto 0.8 -0.9 2 
- - Algo alto 1.8 – 1.7 Algo alto 0.7 – 0.8 3 
- 4 Poco alto 1.7 – 1.6 Poco alto 0.6 – 0.7 4 
- 3 Medio 1.6 – 1.5 Medio 0.5 – 0.6 5 
- 2 Poco bajo 1.5 – 1.4 Poco bajo 0.4 – 0.5 6 
- - Bajo 1.4 – 1.3 Bajo 0.3 – 0.4 7 
- 1 Muy bajo 1.3 – 1.2 Muy bajo 0.2 – 0.3 8 
- - Bastante bajo 1.2 – 1.1 Bastante bajo 0.1 – 0.2 9 
- 0 Extremadamente bajo Menor a 1.1 Extremadamente bajo 0 – 0.1 10 
Las escalas para calificar se compararon en la Tabla II.9 y se determinó la opción más 
viable. 
Tabla II.9. Tabla comparativa de ponderación de los aspectos para la para cortar la bolsa. 
Objetivo Peso Parámetro 
Corte mediante 
cuchillas 
verticales 
Corte mediante calor 
Corte mediante cuchillas 
horizontales 
M C P M C P M C P 
Irregularidad en 
el corte 
25 Irregularidades 4 4 100 >5 0 0 4 4 100 
Tiempo de corte 30 cm 
1.3 – 
1.4 
7 210 
1.9 – 
2.0 
1 30 < 1.1 10 300 
Precisión 45 cm 
0.4 – 
0.7 
4 180 < 0.3 10 450 < 0.3 10 450 
Valor general de la utilidad 490 755 850 
Las cuchillas horizontales son la opción más viable como medio para el corte de la bolsa. 
II.6.3. SUMINISTRAR FUERZA PARA EL CORTE 
Para esta función se tomaron en cuenta los siguientes objetivos: 
❖ Nivel de ruido 
❖ Tiempo de respuesta 
❖ Facilidad de operación o control 
Una vez definidos se comparan en la tabla binaria de la Tabla II.10. 
 
 
23 
Tabla II.10. Tabla binaria para suministrar fuerza para el corte. 
Suministro de fuerza del corte 
Objetivos 
Nivel de ruido Tiempo de 
respuesta 
Facilidad de 
operación o 
control 
Total 
Nivel de ruido - 0 0 0 
Tiempo de 
respuesta 
1 - 1 2 
Facilidad de 
operación o 
control 
1 0 - 1 
Se ordenaron los diferentes objetivos, y se le asignó una ponderación relativa distribuyendo 
100 puntos entre todos los objetivos. El resultado se muestra a continuación: 
❖ Tiempo de respuesta 60 
❖ Facilidad de operación o control 30 
❖ Nivel de ruido 10 
Las ponderaciones consideradas se describen en la siguiente tabla: 
❖ Nivel de ruido (Tabla II.11Tabla II.8 A) 
❖ Tiempo de corte (Tabla II.11Tabla II.8 B) 
❖ Facilidad de operación o control (Tabla II.11 C) 
Tabla II.11. A) Tabla basada en el nivel recomendado de dB para humanos. B) Tabla basada en tiempo de respuesta para el 
suministro de fuerza para corte. C) Tabla basada en facilidad de operación para el suministro de fuerza de corte. 
A B C 
Nivel de ruido Valor(es) - dB Tiempo de respuesta Valor(es) 
- 
segundos 
Facilidad Valor(es) Calificación 
Extremadamente 
alto 
Mayor a 75 Extremadamente alto Mayor a 
5.5 
Nula - 0 
Muy alto 70 – 75 Muy alto 5 - 5.5 Casi nula - 1 
Alto 65 – 70 Alto 4.5 - 5 Baja en extremo - 2 
Algo alto 60 – 65 Algo alto 4 - 4.5 Muy baja - 3 
Poco alto 55 – 60 Poco alto 3.5 - 4 Baja - 4 
Medio 55 Medio 3 - 3.5 Media - 5 
Bajo 50 – 55 Poco bajo 2.5 - 3 Poco alta - 6 
Muy bajo 45 – 50 Bajo 2 - 2.5 Algo alta - 7 
En extremo bajo 40 – 45 Muy bajo 1.5 - 2 Alta - 8 
Casi nulo 35 – 40 Bastante bajo 1 - 1.5 Muy alta - 9 
Prácticamente 
nulo 
Menor a 35 Extremadamente bajo Menor a 1 Extremadamente 
alta - 
10 
 
 
24 
Una vez definidas las escalas para calificar, se compararon en la Tabla II.12 para poder ver 
qué opción es la más viable. 
Tabla II.12. Tabla comparativa de ponderación de los aspectos para suministro de fuerza para el corte. 
Objetivo Peso Parámetro 
Actuadores 
Neumáticos 
Actuadores 
Eléctricos 
Actuadores 
Hidráulicos 
Actuadores 
Hidráulicos 
M C P M M M M C P M C P 
Nivel de 
ruido 
10 Decibeles 52 6 60 30 10 100 30 10 100 55 5 50 
Tiempo de 
respuesta 
60 Segundos 1 – 1.5 9 540 1 – 1.5 9 540 2 7 420 4 3 180 
Facilidad 30 
Facilidad 
de manejo 
AA 7 210 A 8 240 B 4 120 MA 9 270 
Valor general de la utilidad 810 880 640 500 
Se eligió como opción más viable a los actuadores eléctricos como medio para suministrar la 
fuerza de corte. 
 Selección de actuador para movimiento de la cuchilla 
El actuador del eje x para mover el carro de corte requiere tener ciertas características como 
contar con una velocidad rápida y tener fuerza para ejecutar el corte, para cubrir estas 
necesidades se eligió un motorreductor ya que estos trabajan a una velocidad aceptable para 
ejecutar el corte y cuentan con un mayor par. 
El carro de corte recorrerá una distancia de 30 cm y se requiere que esto lo realice en 4s 
aproximadamente, entonces la velocidad de carro será de 0.75 m/s, para calcular la velocidad 
que tendrá que tener el motor se utiliza la ecuación (1), para calcular la razón de velocidad del 
reductor se utiliza la ecuación (1), sustituyendo valores en la ecuación (2) se obtiene la 
velocidad del reductor como se aprecia en la ecuación (3), en seguida se sustituyen los valores 
en la ecuación (1), para obtener la velocidad del motor (ecuación (4)). 
 
 𝑛𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 = (𝑉𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎𝑚
𝑠
∙ 2 ∙ π ∙ r) ∙ i (1) 
En donde: 
𝑛𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 = 𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 
 
 
25 
𝑉𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 = 𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 
𝑟 = 𝑅𝑎𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑝𝑖ñó𝑛 
𝑖 = 𝑅𝑎𝑧ó𝑛 𝑑𝑒 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑟𝑒𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜𝑟 
Para calcular la razón de velocidad del reductor se consideran las velocidades de un 
motorreductor contemplado para la etapa de corte. 
 
 
𝑖 =
𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑎𝑙𝑡𝑎
𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑏𝑎𝑗𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑜𝑠 𝑒𝑗𝑒𝑠 𝑑𝑒𝑙 𝑟𝑒𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜𝑟
 (2) 
 
 
𝑖 =
7680 𝑟𝑝𝑚
120 𝑟𝑝𝑚
= 64 (3) 
 
 𝑛𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 = ((0.075𝑚/𝑠) ∙ 2 ∙ π ∙ 0.005m) ∙ 64 = 1.50 rpm (4) 
Se calcula la potencia mecánica que tendrá el motorreductor para realizar el corte la cual se 
calcula con la ecuación (5), sustituyendo los valores se obtiene la ecuación (6), se toma el 
torque del motorreductor considerado. 
 
𝑃𝑚𝑒𝑐 = 
 2 ∙ 𝜋 ∙ 𝜏 ∙ 𝑛
60
 (5) 
En donde: 
𝑃𝑚𝑒𝑐 = 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑚𝑒𝑐á𝑛𝑖𝑐𝑎 
𝜏 = 𝑡𝑜𝑟𝑞𝑢𝑒 
𝑛 = 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 
 
𝑃𝑚𝑒𝑐 = 
 2 ∙ π ∙ (1.7Nm ) ∙ 1.50 𝑟𝑝𝑚
60
= 0.26𝑊 
(6) 
El motorreductor considerado para la etapa de corte de la bolsa es un modelo 2342L012CR, 
las características del motor se muestranen la Tabla II.13. 
 
 
26 
Tabla II.13. Características del motor 2342L012CR Faulhaber. 
Modelo 2342L012CR 
Longitud 11.5 cm 
Diámetro 3.5 cm 
Diámetro del eje 6 mm 
Longitud del eje 35 mm 
Potencia 17 W 
Voltaje de funcionamiento 12 V 
Torque 1.72 Nm 
Velocidad sin carga 120 rpm (después de reducción de engranajes) 
Corriente sin carga 75 mA 
Corriente con carga 1400 mA 
Relación de engranajes 1/64 
Material caja reductora Metal 
La potencia mecánica de este motorreductor se calcula apartar de la ecuación (5), sustituyendo 
valores se obtiene la ecuación (7), se puede observar que la potencia mecánica máxima es 
bastante grande con respecto a la que requerida, esto asegura que este modelo de 
motorreductor funcionará adecuadamente para la etapa de corte de la bolsa. 
 
𝑃𝑚𝑒𝑐 = 
 2 ∙ π ∙ (1.7Nm ) ∙ 120 𝑟𝑝𝑚
60
= 21.61 𝑊 
(7) 
II.6.4. SELLAR LA BOLSA 
Para esta función se tomaron en cuenta los siguientes objetivos: 
❖ Bolsas selladas por unidad de tiempo 
❖ Costo 
❖ Tiempo de unión 
❖ Complejidad 
❖ Durabilidad de la unión 
Una vez definidos se comparan en la tabla binaria de la Tabla II.14. 
 
 
 
 
27 
Tabla II.14. Tabla binaria para sellar bolsa. 
 Suministro de fuerza del corte 
Objetivos 
Bolsas selladas por 
unidad de tiempo 
Costo 
Tiempo de 
unión 
Complejidad 
Durabilidad 
de la unión 
Total 
Bolsas selladas por 
unidad de tiempo 
- 1 1 1 1 4 
Costo 0 - 1 ½ 0 1.5 
Tiempo de unión 0 0 1- 1 0 1 
Complejidad 0 ½ o - 0 0.5 
Durabilidad de la 
unión 
0 1 1 1 - 3 
Los objetivos, comenzando con el objetivo de mayor importancia hasta el de menor 
importancia y se asigna una ponderación relativa distribuyendo 100 puntos entre estos. El 
resultado se muestra a continuación: 
❖ Bolsas selladas por unidad de tiempo 35 
❖ Durabilidad de la unión 25 
❖ Costo 20 
❖ Tiempo de unión 15 
❖ Complejidad 5 
A continuación, se muestra las ponderaciones que se dio a cada objetivo enlistado a 
continuación: 
❖ Bolsas por unidad de tiempo (Tabla II.15 A). 
❖ Costo (Tabla II.15 B) 
❖ Tiempo de unión. Se refiere al tiempo que tarda en secar el pegamento o el tiempo en 
que tarda en solidificarse el plástico. Se tomó en cuenta la escala que se muestra en la 
(Tabla II.15 C) 
❖ Complejidad. En el procedimiento que se debe llevar a cabo para el sellado (Tabla II.15 
D). 
❖ Durabilidad de la unión (Tabla II.15 E). 
 
 
 
 
28 
Tabla II.15. A) Requerimiento de bolsas selladas por unidad de tiempo. B) Costos por sellar bolsa. C) Tiempo de unión 
necesario para sellar bolsas. D) Complejidad del sellado de bolsas. E) Durabilidad de la unión que sella las bolsas. 
A B C 
Producción de 
bolsas/s 
Valor(es) 
bolsas/min 
Costo 
Valor(es) 
- Pesos 
Tiempo de 
unión 
Valor(es) - 
segundos 
Calificación 
Prácticamente 
nula 
1- 2 
Extremadamen
te alto 
Mayor a 10000 
Extremadamen
te alto 
Mayor a 15 
0 
Casi nula 2- 4 Muy alto 7000 - 10000 Muy alto 12 - 15 1 
Baja en 
extremo 
4- 6 
Alto 5000 - 7000 
Alto 10 - 12 
2 
Muy baja 6 – 8 Algo alto 4000 – 5000 Algo alto 9 - 10 3 
Baja 8 – 10 Poco alto 3500 - 4000 Poco alto 8 – 9 4 
Media 10 – 12 Medio 3000 - 3500 Medio 7 – 8 5 
Poco alta 12 – 14 Poco bajo 2500 - 3000 Bajo 6 – 7 6 
Algo alta 14 – 16 Bajo 2000 - 2500 Muy bajo 5 – 6 7 
Alta 16 – 18 Muy Bajo 1500 - 2000 Bastante bajo 4 – 5 8 
Muy alta 18 – 20 
Bastante bajo 1000 - 1500 Extremadamen
te bajo 
4 
9 
Extremadamen
te alta 
Mayor a 
20 
Extremadamen
te bajo 
1000 
Perfecto Menor a 4 
10 
 
D E 
Complejidad Valor(es) 
Durabilidad 
Valor(es) - 
días 
Calificación 
Nula - Nula 0 - 1 0 
Casi nula - Casi nula 1 - 7 1 
Baja en extremo - Baja en extremo 7 - 10 2 
Muy baja - Muy baja 10 - 20 3 
Baja - Baja 20 - 25 4 
Media - Media 25 - 40 5 
Poco alta - Poco alta 40 - 45 6 
Algo alta - Algo alta 45 - 50 7 
Alta - Alta 50 - 55 8 
Muy alta - Muy alta 55 - 60 9 
Extremadamente 
alta 
- Extremadamente 
alta 
Mayor a 60 
10 
En base a las escala de clasificación de la Tabla II.15, se realizó una comparación entre las 
opciones para elegir más viable, se describe en la Tabla II.16. 
 
 
29 
Tabla II.16. Tabla comparativa de ponderación de los aspectos para sellar bolsas. 
Objetivo Peso Parámetro 
Mediante la 
aplicación directa 
de calor 
Mediante el uso de 
algún tipo de 
pegamento 
M C P M M M 
Bolsas / 
Tiempo 
35 Bolsas / min 10 5 175 5 2 70 
Durabilidad 25 Días >60 10 250 -55 8 200 
Costo 20 Pesos 1499 8 160 9500 1 20 
Tiempo de 
unión 
15 Segundos -5 8 120 >15 0 0 
Complejidad 5 
Grados de 
complejidad 
Baja 4 20 Alta 8 40 
Valor general de la utilidad 725 330 
Se eligió aplicación directa de calor como medio de sellado de bolsas puesto que presenta 
mejores características que satisfacen los objetivos del prototipo en contraste con el 
pegamento. 
 Selección de actuador para etapa de sellado 
El actuador del eje z para mover el carro de sellado requiere tener ciertas características, en 
primera instancia que se pueda controlar la posición debido a que el carro de sellado es el que 
va a medir la longitud deseada, para cubrir esta necesidad se eligió un motor a pasos ya que 
al tener una cantidad de pasos establecidos se tendrá una distancia y esta será siempre igual 
mientras se tenga el mismo número de pasos. 
Se requiere que en un tiempo de 3s el carro sellador deslice su distancia máxima para que un 
motor a pasos logre esto se necesitan de 1380 pulsos, tomando en cuenta la ecuación (8) para 
calcular la frecuencia a la que trabaja el motor a pasos se sustituyó como se muestra en la 
ecuación (9) y se obtuvo la frecuencia a la que el motor debe de operar. 
 
𝐹𝑠𝑠 =
𝑃
𝑡
 (8) 
En donde: 
𝐹𝑠𝑠 = 𝑓𝑟𝑒𝑐𝑢𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 
𝑃 = 𝑛ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑢𝑙𝑠𝑜𝑠 
 
 
30 
𝑡 = 𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 
 
𝐹𝑠𝑠 =
138
3𝑠
= 460 (9) 
La velocidad a la que va a operar el motor a pasos con esta frecuencia se calcula con la 
ecuación (10), se sustituye y obtiene la ecuación (11), el número de pasos que normalmente 
tienen estos motores es de 200 pasos así que se tomó este valor. 
 
𝑛 = 
 60(𝐹𝑠𝑠)
𝑧
 (10) 
En donde: 
𝑛 = 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 
𝐹𝑠𝑠 = 𝑓𝑟𝑒𝑐𝑢𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 
 𝑍 = 𝑁𝑜. 𝐷𝑒 𝑝𝑎𝑠𝑜𝑠 
 
𝑛 = 
 60(460)
200
= 138 𝑟𝑝𝑚 (11) 
Para calcular la potencia mecánica que nuestro motor requiere se utiliza la ecuación (5), se 
sustituye y obtiene la ecuación (12), se consideró el torque más común en los motores a pasos 
el cual es de 0.39N/m. 
 
𝑃𝑚𝑒𝑐 = 
 2 ∙ 𝜋 ∙ (
0.39𝑁
𝑚 ) ∙ 138𝑟𝑝𝑚
60
= 5.63 𝑊 
(12) 
Para seleccionar el motor a pasos a utilizar se buscó uno que cumpliera con la potencia 
mecánica requerida, se buscaron catálogos de motores a pasos que contaran con el número 
de pasos y el torque que se utilizó para calcular la potencia mecánica requerida. El motor que 
se eligió fue uno con NEMA 17 sus características se muestran en la Figura II.3. 
 
 
 
31 
• Tipo: Bipolar. 
• Tensión eléctrica 12V. 
• Corriente: 1.7A 
• Par: 4000g/cm. o 0.39N/m 
• Modelo: 17HS4401, 17HS series size 42mm. 
• Angulo de pasos de 1.8 Grados. 
• No. Pasos: 200. 
• No. de Cables: 4. 
• Resistencia de la fase: 1.5 ohm. 
• Inductancia de la bobina: 2.8mH. 
• Cables preparados para soldar. 
• Largo de cableado: 25 Cm aprox. 
• Eje de 5mm 
• Diámetro / 20 mm de Largo. 
• Frecuencia máxima: 625 HZ 
Figura II.3. Características de motor NEMA 17 
Para calcular la velocidad máxima a la que puede operar el motor a pasos se calcula con la 
ecuación (10), se sustituye y obtiene la ecuación (13), la frecuencia se tomó como la máxima 
a la que puede trabajar el motor. 
 
𝑛 = 
 60(625)
200
= 187.5 𝑟𝑝𝑚 (13) 
La potencia mecánica máxima del motor se calcula con la ecuación (5), se sustituye y obtiene 
la ecuación (14). 
 
𝑃𝑚𝑒𝑐 = 
 2∙𝜋∙(
0.39𝑁
𝑚
)∙187.5𝑟𝑝𝑚
60
= 7.65 𝑊 (14) 
Como se muestra en la Tabla II.17 este motor seleccionado cumple con los parámetros 
requeridos