REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN UNIVERSITARIA UNIVERSIDAD POLITECNICA TERRITORIAL DEL NORTE DE MONAGAS “LUDOVICO SILVA”
PNF: INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL TRAYECTO III FASE III
UNIDAD PORTATIL DE LABORATORIO PARA EL ESTUDIO DE CONTROL DE PROCESOS HIDRAULICOS, UBICADO EN LA SEDE NUEVA DE LA UNIVERSIDAD POLITÉCNICA TERRITORIAL DEL NORTE DE MONAGAS “LUDOVICO SILVA” SEDE PUNTA DE MATA,
MUNICIPIO EZEQUIEL ZAMORA, ESTADO MONAGAS.
Línea de investigación: automatización y control. con trol. Autores:
Asesor metodológico:
Adriana Ortiz Ortiz
Tutor técnico:
CI. 22.710.284
Sección:
Punta de Mata, Julio de 2014
INTRODUCCIÓN
Históricamente nuestra Universidad está hoy en día en la necesidad de tener nuevos equipos de innovación y tecnología pero no contando con ellos para estos momentos surge un proyecto en necesidad, ya que es muy poco frecuente hablar sobre la Hidráulica, sabiendo el gran potencial que tiene. Este proyecto que se va a realizar la cual está destinado a ofrecer un servicio a la comunidad estudiantil, en la cual se ejecutara en UPTNM “Ludovico silva”, específicamente en
el área de planta física con el fin de que los estudiantes puedan aprender un poco más sobre las Unidades Portátiles para el estudio de control de procesos hidráulicos que conlleven a adquirir nuevos conocimientos en cuanto la manipulación de estos equipos, llegando a nuevos niveles de eficiencia, minimizar los costos y optimizar los procesos de producción, es de gran relevancia para cualquier industria. Actualmente uno de los mecanismos más importantes para fortalecer estas necesidades antes de que surjan los errores, es la prueba de los equipos y líneas que conforman un sistema hidráulicos en los distintos procesos; por lo que las operaciones de prueba resulta prioritaria para estas conllevándolas en consecuencia a realizar menos inversiones en reparaciones, ese sentido es evidente saber el comportamiento y funcionamiento de los equipos de pruebas portátiles hidráulicos.
Bajo esta política, el desarrollo de este banco de pruebas portátiles podrá adiestrar mejor a los alumnos que estén interesados en la manipulación de este equipo logrando, disminuir en la práctica laboral, el tiempo de ejecución de los trabajos que se llevan a cabo, bajo el enfoque de mejoramiento continuo de sus procesos de trabajo de pruebas, para de esta manera prestar mejores servicios, lograr la satisfacción y así cumplir con su visión de ser una Universidad Lider, con alta fortaleza tecnológica y financiera que permita establecer lazos en un futuro comerciales, con las compañías de producción de bienes en los diferentes sectores de la industria. Actualmente las Alumnos de la UPTNM “Ludovico Silva” deben desenvolverse en un ambiente competitivo más exigente, es por ello que el tener un nivel adecuado en cuanto a la manipulación de equipos y maquinarias industriales aumenta la posibilidad de éxito. Estas práctica resulta muy productivas, ya que durante el memo se podrán ver, fallas hidráulicas durante la prueba de funcionamiento (fugas de aceite o cualquier otro defecto que imposibilite la buena operación de algún equipo). Para la consecución del propósito perseguido, se deberá cumplir los objetivos específicos siguientes: Definir el espacio físico donde se instalará y funcionará el futuro banco de pruebas , Diseñar un diagrama de conexiones, Seleccionar los componentes e instrumentación del banco de pruebas portátil, determinando su función específica y sus características principales, Sugerir procedimientos adecuados para el óptimo funcionamiento del banco de pruebas portátil.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Los bancos de pruebas son equipos que permiten realizar evaluaciones previas de las condiciones de calidad de un equipo, pieza o elemento de máquina luego de ser fabricado o reparado. Las cuales existen bancos para innumerables equipos estáticos y dinámicos. Entre ellos se tienen bancos de pruebas para bombas, motores, válvulas, generadores, turbinas, entre muchos más. También existen bancos de pruebas experimentales que tienen como función estudiar variables que intervienen en las condiciones de operación de un determinado equipo a nivel de aprendizaje e investigación es en este caso el nuestro. La universidad actualmente no cuenta con un equipo de esta categoría que le permita estudiar o simular condiciones de operaciones de equipos hidráulicos, por lo tanto se carece de una necesidad de conocimiento y practica en esta área de la industria. Es por estos motivos que el presente trabajo tiene por objeto implementar un banco de pruebas portátiles hidráulico, donde se puedan ensayar, condiciones de funcionamiento, mediante la variación de los parámetros de mayor importancia tales como presión y caudal manejado, entre otros; para así poder determinar las posibles fallas que presentan los equipos, antes de hacerle mantenimiento y también garantizar la calidad de las reparaciones de algún equipo porque este banco de pruebas portátiles se puede mover haciéndolo más versátil que muchos que se encuentran en el laboratorio.
Este banco de pruebas portátil para el estudio de procesos Hidráulico será de mucha utilidad para el laboratorio ya que permitirá conocer parámetros como presión de operación de los procesos, caudal bombeado por el equipo, a diferentes condiciones operacionales que servirán de referencia para hacer un diagnóstico de las condiciones del sistema.
OBJETIVOS DEL PROYECTO Objetivo general Implementar un banco de pruebas que simule condiciones reales de operación, para para el estudio de control de procesos hidráulicos, Ubicado en la Sede Nueva de la Universidad Politécnica Territorial del Norte de Monagas “Ludovico Silva”
Objetivos específicos Definir el espacio físico donde se instalará y funcionará el futuro banco de pruebas Ubicado en la Sede Nueva de la Universidad Politécnica Territorial del Norte de Monagas “Ludovico Silva” Diseñar un diagrama de conexiones de la unidad portátil de laboratorio para el estudio de control de procesos hidráulicos, Ubicado en la Sede Nueva de la Universidad Politécnica Territorial del Norte de Monagas “Ludovico Silva” Seleccionar los componentes e instrumentación del banco de pruebas portátil, determinando su función específica y sus características principales Ubicado en la Sede Nueva de la Universidad Politécnica Territorial del Norte de Monagas “Ludovico Silva” Sugerir procedimientos adecuados para el óptimo funcionamiento del banco de pruebas portátil Ubicado en la Sede Nueva de la Universidad Politécnica Territorial del Norte de Monagas “Ludovico Silva”
DESCRIPCION DE LA PROPUESTA
El modelo propuesto se adapta perfectamente a las actividades que se realizan en el laboratorio de Control y Medida de la Universidad Politécnica Territorial “Ludovico Silva” de la ciudad de Punta de Mata, Estado Monagas, lo que
genera mejoras en cuanto a la calidad y cantidad de información que se manejará y adquirir mediante el Estudio de los procesos Hidráulicos, por medio de una Unidad Portátil en el Laboratorio, La elección de sus otros componentes que formaran parte del sistema Portátil se hará mediante el estudio previo de la ubicación en el Laboratorio, y de la selección de sus componentes a utilizar, sabiendo sus características de Operación.
JUSTIFICACION E IMPORTANCIA Justificación La importancia de Implementar un banco de pruebas que simule condiciones reales de operación, para para el estudio de control de procesos hidráulicos, es que se lograría hacer un sistema que a nivel de tecnología, es una de las más pocas estudiadas en la UPTNM “Ludovico Silva” y que actualmente en la industria cumple un rol muy importante, como el manejo de la fuerza requerida para apertura u cerrar una válvula de control hidráulica, se reduciría mediante la práctica y el estudio, el desconocimiento de las fallas que pueden presentar estos equipos, como lo es el caso la bomba, las fugas en las tuberías o conectores. Al final el, principal beneficiado sería primero que nada los alumnos de la UPTNM “Ludovico Silva” ya que si el equipo se implementa los alumnos podrán disfrutar
del gran contenido de conocimiento que deja el haber manejado una gran tecnología la cual implicaría, mayor pruebas de la industria actualmente.
experiencia de un equipo usado en las
MARCO REFERENCIAL Y DE FUNDAMENTACIÓN CARACTERIZACIÓN DE LA COMUNIDAD La ciudad de Punta de Mata, municipio Ezequiel Zamora, estado Monagas, es uno de los 13 municipios que conforman el Estado Monagas en Venezuela. Tiene una superficie de 151 Km 2 (porcentaje de territorio estadal: 0,52%) El municipio está integrado por dos parroquias, El Tejero y Punta de Mata. Está ubicado al noroeste del Estado Monagas, limita al norte con el Cedeño, al sur con el Municipio Aguasay, al este con Municipios, Cedeño, Maturín y Santa Bárbara, al Sur con el municipio Aguasay y al oeste con el Municipio Cedeño. (Ver anexo nro1). Se encuentra a 250m de altitud, en la Zona Oeste del Estado. Se caracteriza por presentar las unidades de paisajes: mesa de pie de monte y mesa llana, temperaturas promedio anuales de 30° C. Esta zona posee un clima cálido, con mínimas de 20ºC y con máximas absolutas de 37ºC y 39ºC, para los meses de marzo y abril respectivamente. Tiene una temporada seca que va desde Enero hasta Abril y una temporada lluviosa centrada en los meses de junio y septiembre y un régimen pluviométrico aproximadamente de 960mm promedio anual. Cuenta además, con un gran potencial hídrico, representado por los ríos: Amana, Queregua, Guanipa, y 7
Tonoro. La pluviosidad varía entre 120mm y 160 mm. El clima está influenciado por los vientos alisios del nor-este con baja velocidad promedio y dirección predominante de noreste a suroeste. Es de bosque seco tropical, con dominio de la formación vegetal sabana abierta, la misma se presenta interrumpida por morichales o bosques de galería. Son características como formación de la sabana abierta el mohoso, el guatacare, la peluda, el punteral, la fruta de burro, el yaque y el mastranto. El 15 de noviembre de 1940 es la fecha de su inicio poblacional. El 28 de diciembre de ese mismo año se hizo la perforación del primer pozo petrolero en 7
esa zona. El origen del nombre “ Punta de Mata” se debe a un árbol de higuerón
que estuvo ubicado en las cercanías. Era de una altura superior a lo normal y su punta podía verse desde muy lejos. Los primeros pobladores de la zona lo utilizaban como punto de referencia, ya que no existían otros como calles o casas. Ellos decían: "nos encontramos debajo del árbol grande, allá donde se ve su copa, donde se ve la Punta de la Mata grande, ahí nos veremos"; de allí el nombre “Punta de Mata”.
Punta de Mata cuenta con casi 100.000 habitantes y mantiene un ritmo de crecimiento poblacional del 6,8% anual, el cual es el mas elevado del estado y uno de los 10 mas elevados de Venezuela, esto se puede apreciar fácilmente ya que es una localidad joven que con apenas 70 años de fundada, se ha convertido en una de las localidades mas importantes de la Región Nor-Oriental. La existencia de yacimientos petroleros en sus cercanías ha convertido a Punta de Mata en el centro comercial y financiero más importante de los municipios cercanos del estado. En la última década del siglo XX, Punta de Mata, atrajo una importante migración extranjera de: Asia, Latinoamérica y Europa. Específicamente de países como: China, Colombia, Turquía, Líbano, Portugal, Italia y Arabia Saudita. En el centro de la ciudad un 60% de los comercios y establecimientos lo que mantiene un dinámico crecimiento de la economía de la ciudad. La economía de la ciudad de Punta de Mata es a base principalmente del 8 petróleo, el área comercial e industrial. Destacan: La Danza del Cachicamo, la Trolla de Chicho y la fiesta de la Virgen del Valle. Actualmente cuenta con los Siguientes Centros Comerciales: C.C Júpiter, C.C San Miguel, C.C Milenium, C.C Mercabuho (c.c para los antiguos buhoneros que trabajaban en el centro de la ciudad). Hoteles: Punta de Mata ya que solo es una ciudad comercial y muy poco turística cuenta con una reducida capacidad hotelera, los más conocidos son: Guacharo's Suites, Hotel Virgen del Valle, Hotel Bilbao, Las Vegas. Sitios de interés: Monumento a la Virgen del Valle, Plaza Bolívar de Punta de Mata., Sede Alcaldía, Municipio, Ezequiel Zamora, Plaza del Estudiante, Parque Canaima, Parque Las Garzas, Manantial "el Chorrito", Reconstrucción de Iglesia Virgen del Valle de Punta de Mata, Iglesia Cristiana Dios Admirable, Manga
de Coleo, Parque Ferial, Casa de La Cultura, fundación del niño, casa de la mujer zamorana, El aeropuerto. Festividades: Festividad en honor a la Virgen del Valle, se celebra en el mes de septiembre. Heredera de la tradición de los primeros pobladores, en su mayoría oriundos del estado Nueva Esparta, Festividad de la fundación de Punta de Mata: se celebra el 15 de noviembre, según decreto emitido por el Concejo Municipal y de acuerdo a investigaciones realizadas por el Difunto Cronista de la Ciudad, Nicolás Aranguren. Medios de Comunicación: Estaciones de Televisión (MC TV, Orinokia TV) Periódicos (Extensión del Periódico de Monagas/Sede del Periódico del Oeste, Extensión de la Prensa de Monagas). Estaciones de Radio: (Geomar 105.1 fm, Santa Bárbara Stereo 101.1 fm, Zamorana Stereo 98.1 fm, Arca 93.3 fm (cristiana), ETV 99.7 fm, Norte 97.9 fm). Existen centros comunales en diferentes sitios de esta ciudad, también organizaciones políticas como: MVR, PSUV, AD.
Existen,
preescolares,
9 y públicos. Se mencionan los siguientes escuelas, y liceos, todos estos privados
institutos y universidades existentes: Universidad Nacional Abierta (UNA) - Unidad de Apoyo Punta de Mata. Funciona Misión Sucre, Instituto Universitario de Tecnología de Cumaná. Ext. PDM. Funciona Misión Sucre, Instituto Militar Universitario de Tecnología de la Guardia Nacional (IMUGNPM). Con los diferentes proyectos del desarrollo endógeno están las existencias de Infocentros, Telecoms, entre otros. La Universidad Politécnica Territorial Ludovico Silva del Norte, Punta de Mata, Estado Monagas, lo comprende dos (2) sedes: la principal, ubicada en la Avenida Bolívar y la otra, conocida como la Nueva Sede, ubicada en el sector: La independencia, detrás del pa rque “Las Garzas”, ambas inclusive ubicadas en la misma ciudad de Punta de Mata. Se espera la construcción de las siguientes Instituciones Educativas: Universidad de Oriente núcleo Monagas (Extensión PDM), Universidad Pedagógica Experimental Libertador – Instituto Pedagógico Maturín (Extensión PDM),
El clima en esta zona es cálido, la temperatura promedio anual es de 27ºC, con mínimas de 22ºC y con máximas absolutas de 37ºC y 39ºC, para los meses de marzo y abril respectivamente. Tiene una temporada seca que va desde Enero hasta Abril y una temporada lluviosa centrada en los meses de junio y septiembre. La pluviosidad varía entre 120mm y 160mm. El clima está influenciado por los vientos alisios del nor-este con baja velocidad promedio y dirección predominante de noreste a suroeste. En este sitio se cuenta con invertebrados (Mariposas, moscas, avispas, saltamontes, arañas); vertebrados (perros, aves, ranas, sapos, salamandras, serpientes); su flora es considerada que posee pocas especies vegetales o escaso número de ellas. Las vías de transportes: cuenta con un (01) transporte de la Universidad Politécnica Territorial Ludovico Silva, extensión Punta de Mata, y con 10
los transportes que ofrece el medio colectivo (carro por puestos de rutas interurbana, locales y rurales). La vía de transporte para la sede nueva son los de la ruta 33. La Universidad Politécnica Territorial Ludovico Silva, Extensión Punta de Mata, comienza a partir del año 1.998, como: programa de formación de técnicos Superiores Universitarios en la población de Punta de Mata, Capital del Municipio Ezequiel
Zamora,
ofreciendo
carreras
de
tres
(03)
años
de
duración;
administradas en periodos semestrales y desarrollados cada una de 18 semanas de actividades docentes. Este programa, se inicia para proveer de recursos humanos en el campo de la ciencia, la tecnología y servicios requeridos para el desarrollo y progreso del país, la región y de manera particular para la industria ubicada en su área de influencia, especialmente la industria petrolera. Transcurridos aproximadamente tres (3) años de funcionamiento, una vez verificado el cabal cumplimiento de las partes, como la gran aceptación de las carreras ofrecidas en el PFTSU y tomando en cuenta la solicitud hecha por el Gobernador del Estado Monagas en la fecha, 27/08/99, el 30 de marzo del año 2.000, se procede a suscribir un acuerdo complementario el cual firman: la Gobernación del Estado Monagas, la Alcaldía del Municipio Ezequiel Zamora y el IUTC (Instituto Universitario de Tecnología
Cumaná, ahora denominado Universidad Politécnica Territorial “Ludovico Silva”),
Extensión Punta de Mata, mediante el cual se establece una extensión del convenio existente, para permitir incluir una tercera y cuarta Corte de estudiantes en las carreras ofrecidas en el programa. De esta manera se estima atender a setecientos setenta (1770) estudiantes. La Sede de la Universidad Politécnica Territorial “Ludovico Silva” extensión
Punta de Mata, fue nombrada a finales del mes de octubre del año 2012, actualmente se forman profesionales de las siguientes especialidades: Ingenieros en Electrónica, Ingenieros en Instrumentación, Ingenieros de Higiene y Seguridad Laboral e Ingenieros en Informática, los cuales forman parte del programa nacional de formación de educación superior (PNFES), el cual impulsa la transformación de la educación superior, propulsar su articulación tanto territorial como el proyecto nacional de desarrollo, garantizando el derecho de todos y todas a una educación superior de calidad. En tal sentido el programa nacional de formación de educación superior (PNFES) contempla la especialización en el área de sistemas, a través del programa nacional de formación en informática (PNFI), el cual contempla la implementación de sistemas de intercambios justos, equitativos y solidarios orientados a la superación de las diferencias y de la discriminación entre el trabajo físico e intelectual; acortando así la brecha de nuestra independencia científicotecnológica contribuyendo al desarrollo potencial del país sentando bases para un nuevo modelo productivo socialista. Esta zona cuenta con los siguientes servicios básicos: Luz, Agua Potable, Agua servida, Aseo, Internet, Televisión por Cable, Pozo séptico.
En salud
cuenta con; FAMES (Fundación de Asistencia Médica de Educación Superior): el cual le presta ayuda económica a los estudiantes del Instituto, en cuanto a necesidades médicas. También tiene el apoyo asistencial de: Barrió Adentro: El cual ayuda en cuanto a asistencia odontológica y cabe destacar que esta no pertenece a la Universidad Politécnica Territorial Ludovico Silva, Extensión Punta de Mata. No hay una religión común entre todos los que hacen vida en la comunidad upetista,
existen las personas que son de religión
católicas y las que son de religión
cristiana evangélica.
Conviven dos (02) modalidades de estudios:
El institucional
PNF (Programas Nacional de Formación). Tiene grupos organizados que juegan softball, fútbol sala, ajedrez, voleibol,
bolas criollas, entre otros deportes recreativos, los profesores y los obreros que también participan en actividades recreacionales y también danza, teatro, bailes folklóricos y manualidades. Existen servicios como: Internet, televisión, por cable, entre otros.
Económicamente cuenta: FUNDEEZ (Fundación de Educación Ezequiel Zamora). Una fundación institucional fundaciones sin fines de lucro. No se tiene ningún tipo de agrupación u organización política, pero cabe destacar que cuentan con el Centro de Estudiante, el cual vela por el bienestar de esta comunidad estudiantil. Tiene dos (02) salas de OPSU (Oficina de Planificación del Sector Universitario), se encarga de instrumentar las políticas y estrategias para la educación superior señaladas en los planes de la nación. La visión de esta es ser la institución de asesoría técnica de los componentes del sector Educación Superior, orientado a la obtención de un servicio que satisfaga las necesidades y exigencias de la sociedad venezolana, dentro del marco jurídico vigente. Organización modelo por la eficiencia y eficacia de su gestión, integrada por un personal de alto nivel profesional y sensibilidad social. Así mismo este Instituto, cuenta con una Sección de Investigación, a cual se encarga de establecer las líneas de investigación donde se enmarcan los proyectos desarrollados por los docentes investigadores del tecnológico.
MARCO TEÓRICO Banco de Pruebas Los bancos de pruebas, son utilizados para realizar pruebas a los sistemas, de esta manera se puede conocer diferentes parámetros a distintas condiciones operacionales y comprobar si el equipo cumple con las condiciones de calidad necesarias para funcionar en un determinado proceso.
Tanque de Aceite Hidráulico Es el depósito de aceite para suministro del sistema hidráulico. Debe tener una capacidad adecuada, generalmente debe ser mayor a la capacidad requerida por los actuadores hidráulicos por un factor de seguridad establecido por el fabricante. Por lo general está sellado. Debe mantenerse limpio y debe tener suficiente resistencia. Se diseñan para permitir el enfriamiento del líquido, separar las partículas de aire atrapadas en el aceite y permitir el asentamiento de partículas que ensucian el sistema.
Bomba Hidráulica El uso de la fuerza para activar implementos y la necesidad de incrementar la producción ha llevado a usar sistemas a mayor presión y bombas de mayor capacidad. En un sistema hidráulico se usan las bombas de desplazamiento positivo como las de engranajes, paletas o de pistones. El uso de éstas depende principalmente del rango de presiones del sistema.
Elementos de Control Para poder aprovechar al máximo la energía de la fuente y adecuarse lo mejor posible a la carga, es indispensable tener la posibilidad de controlar los niveles de energía del sistema y la ruta de la energía dentro del sistema en cada momento del ciclo de la carga. Este control se hace a través de elementos que restringen o permiten el paso de la cantidad de líquido que circula en el sistema, elementos que regulan las presiones máximas y otros elementos que llevan el aceite a un punto u otro del sistema de acuerdo con el ciclo de carga.