Proyecto Integrador
PROGRAMA DE MANTENIMIENTO DE MAQUINARIA PESADA C12-4A “Diseño de un sistema de control electrónico de la auto lubricación de los puntos de unión del mecanismo de levante de un cargador frontal 938G”
Autores:
Monroy Marquina, Javier Palpa Solórzano, Jhonatan Ramos Espinoza, Espinoza, Oliver Pujay Castañeda, Sthalim
ASESOR: Andrade
Lima- Peru 2014 Página 1
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Tabla de contenido
1. Resumen 2. Antecedentes 3. Planteamiento y formulación de la problemática 4. Objetivos 5. Ishikawa 6. Marco Teórico 7. Posibles soluciones 8. Desarrollo de la solución 9. Evaluación económica 10. Cronograma 11. Conclusiones 12. Recomendaciones 13. Bibliografía 14. Anexo
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Tabla de contenido
1. Resumen 2. Antecedentes 3. Planteamiento y formulación de la problemática 4. Objetivos 5. Ishikawa 6. Marco Teórico 7. Posibles soluciones 8. Desarrollo de la solución 9. Evaluación económica 10. Cronograma 11. Conclusiones 12. Recomendaciones 13. Bibliografía 14. Anexo
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1. RESUMEN En este proyecto se realizó un diseño de un sistema de control electrónico del auto lubricación de los elementos de unión para los cargadores frontales 936G para contrastar el desgaste en los elementos de unión del sistema de levantes de estos equipos. Por ende, los puntos de engrase que se ingresara en los elementos de unión se realizaran por un sistema de auto-lubricación automático. Los componentes a ser utilizados en el sistema de auto lubricación será mediante una tarjeta arruino, un compresor y una bomba para la visualización de la actividad es necesario los displays, mangueras de alta presión motor eléctrico y un depósito de grasa en el tanque. El estar compuesto por una motobomba eléctrica que genera una presión capaz de poder desplazar al lubricante mediante las mangueras de alta presión. En el control de la bomba se configuran el tiempo de apagado y encendido del sistema electrónicamente. Para establecer el funcionamiento del diseño se debe estudiar el sistema electrónico y el sistema de lubricación. Por otro lado, se describe las alternativas de solución para contrastarlas el desgaste de los elementos de unión, analizados mediante un cuadro de matriz de selección a cada una de estas y en la cual el sistema de auto lubricación indica una mejor respuesta a este problema. El desarrollo de solución se describe el sub-sistema electrónico donde se visualiza el control del equipo con las configuraciones establecidas en cada componente utilizado, teniendo en cuenta como parámetro los tiempos que se configuran en los displays y la configuración de la tarjeta arduino, además del conjunto FLIP FLOP. Por otro lado, se presenta el sub sistema de lubricación teniendo como parámetro las presiones. Así mismo, se tiene a explicar el funcionamiento de cada componente mencionado en los subsistemas mencionados para el diseño de control de auto lubricación. Finalmente, se especificara el desarrollo económico que conlleva a realizar el diseño de control electrónico de la auto-Lubricación.
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2. ANTECEDENTES 2. ANTECEDENTES Para la realización de este proyecto se tuvo en cuenta la información recolectada de trabajos pasados para informarnos acerca del tema y ara tomar como referencia algunos aspectos importantes para el análisis. Los proyectos que sirvieron como base para la realización de la presente son los siguientes: Diseño de una sistema de monitoreo y control para motores de combustión interna a gasolina en automóviles tipo SEDAN. En este proyecto de grado se realizó una aplicación para automóviles SEDAN, esta aplicación consiste en implementar un sistema de monitoreo y control para motores de combustión interna (MCI) gasolina que permita observar el comportamiento de las variables involucradas para el buen funcionamiento de los MCI, como son la presión de aceite, temperatura del refrigerante y el testigo por fallas electrónicas y la acción por controlar el apagado del MCI, en caso que se presente alguna alteración en las variables mencionadas anterior mente que pueden causar daños irreparables en el MCI; para esto se debe estudiar MCI, conocer sus características y determinar sus estados críticos. También el sistema permite visualizar las fallas en el momento que estas se presentan para dar aviso al usuario sobre la anomalía de su automóvil. Obtenida la información sobre el comportamiento de MCI, se estudian los parámetros como el tiempo de apagado, la prioridad de las variables y las condiciones en las que se debe interrumpir interrumpir el funcionamiento MCI o solo dar un aviso, con el propósito de realizar el diseño más óptimo. Diseño de un sistema de control de temperatura. Cuando se pretende llevar a cabo una práctica de control te encuentras dos dificultades: encontrar un modelo matemático de la planta que presente cierta exactitud y probar el o los controladores diseñados con la planta físicamente disponible. En ese trabajo se realizan el control analógico de temperatura de un sistema, desde su fase inicial de identificación hasta la fase de comprobación, apoyándose en el TOOLBOX REAL-TIME WINDOWS TARGET DE MATLAB para realizar las simulaciones en tiempo real. Dado la mayoría de las técnicas de control parten e un modelo matemático de la planta que este modelo en raras ocasiones está disponible, es imprescindible realizar la identificación e la planta, para posteriormente aplicar alguna de las técnicas de control existente. En este trabajo se propone el diseño de un controlador analógico para un sistema térmico en el que por primer paso se realiza la identificación del mismo para obtener un modelo matemático aproximado. Posteriormente se procede al diseño del controlador analógico aplicando una variedad de técnicas t écnicas y comparando su comportamiento. Entre las técnicas aplicas estas: Reglas de Ziegler-Nichols, reglas de Coberrn-Conn y técnicas de lugar de raíces. Tanto la identificación como las pruebas de los controladores diseñados se realizan usando el TOOLBOX REAL-TIME WINDOWS TARGET DE MATLAB, con el cual se pueden realizar simulaciones en tiempo real con la planta físicamente Página 4
Proyecto Integrador disponible, pudiendo realizar una ajuste fino de los parámetros del controlador para optimizar la respuesta del sistema. Sistema de monitoreo en tiempo real para la medición de temperatura. Este trabajo muestra la implementación de adquisición de datos para el monitoreo de la temperatura utilizando el sensor LM35. Que consta de varias etapas; acondicionamiento de la señal, conversión de la señal analógica a digital, adquisición de la señal por el puerto paralelo del computador e implementación de una interfaz gráfica en C++ para visualizar el comportamiento del sensor. Para la calibración de este sistema se empleó un sistema construido por las soluciones de NACL e H2O en estado sólido en una termocupla utilizada como patrón. Se somete al sensor al ambiente de estas dos soluciones y se toma las lecturas del sensor y de una termocupla patrón y se compran los resultados obtenidos por los reportados por los fabricantes.
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Proyecto Integrador 1. Sistema de lubricación automática de GRACO. Graco se fundó en 1926 y es líder mundial en sistemas y componentes para la manipulación de fluidos. Los productos de Graco mueven, miden, controlan, suministran y dispensan una amplia gama de líquidos y materiales viscosos que se utilizan en la lubricación de vehículos y en los sectores comercial e industrial. El éxito de la empresa se basa en su compromiso permanente con la excelencia técnica, una producción de primer nivel mundial y un servicio al cliente inigualable. Graco trabaja en estrecha colaboración con distribuidores calificados para ofrecer sistemas, productos y tecnología que fijan las normas de calidad en una amplia gama de soluciones para la manipulación de fluidos. Graco produce equipos para acabados por pulverización, recubrimientos protectores, circulación de pintura, lubricación y dosificación de selladores y adhesivos, así como potentes equipos para contratistas. La inversión continua de Graco en el manejo y control de fluidos continuará brindando soluciones innovadoras a un mercado global diversificado.
Aplicación correcta de lubricacion
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Proyecto Integrador Funcionamiento. Los sistemas paralelos Graco de línea simple incluyen distribuidores de pistón e inyectores para dispensar la cantidad correcta de lubricante en el momento correcto a sus máquinas multiejes, líneas de embotellado o máquinas de moldeo por inyección. El monitoreo básico del sistema protege su maquinaria del calor, daños por fricción y de averías inesperadas.
Dispensado de precisión usando la presión En sistemas paralelos de línea simple, la bomba genera presión para activar el pistón de dosificación y para dispensar la cantidad correcta de lubricante al rodamiento. Una vez que el interruptor de presión o el tiempo de ejecución del sistema haya terminado, el sistema purga la presión y se resetea para el siguiente ciclo.
Beneficios • El monitoreo básico asegura el funcionamiento correcto del sistema • Diseñado para presiones más altas para manejar una amplia variedad de lubricantes hasta NLGI
#1 • Los inyectores de tamaños diferentes ofrecen un amplio rango de salida para lubricar
rodamientos de cualquier tamaño • Relación de uno -a-uno entre el dosificador y el punto de lubricación para asegurar un
dispensado de precisión
AUTOR: Empresa de lubricantes GRACO. FUENTE: http://wwwg.graco.com/Distributors/DLibrary.nsf/Files/340247A/$file/340274A.pdf Página 7
Proyecto Integrador MULTITAC SISTEMA AUTOMÁTICO DE LUBRICACIÓN DE MOLINOS Multitac en concordancia a la tecnología moderna que Provee de equipamiento a las diferentes maquinarias con lubricación centralizada, vio de manera impostergable el desarrollo de lubricantes con características de extrema presión y bombehabilidad.
Principio de funcionamiento. Este sistema se utiliza, en general, en la industria pesada, con las bombas de pistón que pueden comprimir grasa hasta 400 bares. La presión se remite a dos líneas principales. Esta aplicación se realiza por la sensibilidad de presión ajustada con la válvula de dirección de ALLFETT. La transferencia de la grasa con puntos de engrase, se hace por los distribuidores de sistema de línea doble cuya estructura modular y que la dosificación ajustable. La grasa que viene a primera línea llena la primera cámara de válvula. Cuando la presión alcanza un nivel concreto según la necesidad de la línea, la posición de la válvula cambia y conduce la presión a la segunda línea mientras la otra línea es conducida con bypass al tanque. Con el aumento de la presión de la segunda línea; la grasa acumula en las cámaras de la primera línea se inyecta hacía los puntos de engrase. Al mismo tiempo, las cámaras de la segunda línea se llenan. Este sistema se repite en períodos o intervalos predeterminados. El mando de estos sistemas se realiza mediante de las tarjetas de control electrónico que están acopladas en las bombas LUBMATIC.
Imagen 1: diagrama de funcionamiento Fuente: http://www.allfett.net/sayfalar1.asp?Lang=3&b=d&ID=303&IcID=439 Página 8
Proyecto Integrador La lubricación centralizada es una tecnología que se encarga de entregar dosis de lubricante deseada en el tiempo deseado en forma automática o semiautomática independizando la tarea de lubricación de la mano de hombres. Estos sistemas son una herramienta infaltable en la tarea productiva asegurando la óptima lubricación de las maquinarias y prolongando al máximo la vida útil de las mismas. El funcionamiento de estos sistemas se caracteriza por mantener el nivel optimo de lubricante realizando recargas automáticas en periodos de tiempo cortos de esta manera la maquina recibe muy frecuentemente pequeñas dosis de lubricante. Estas pequeñas dosis hacen que el lubricante este siempre renovado, libre de impurezas. Esta nueva manera de lubricar ayuda también a mantener baja la temperatura de los mecanismos de la maquina ya que se proporciona constantemente lubricante fresco.
Imagen 2: diagrama muestra el estado del lubricante con el trascurso del tiempo. Fuente: http://multitac.net/pdf2/Multitac_Sistema_automatico_de_lubricacion_2.pdf
AUTOR: Empresa de lubricantes MULTISAC FUENTE: http://multitac.net/pdf2/Multitac_Sistema_automatico_de_lubricacion_2.pdf
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Proyecto Integrador Empresa distribuidora RODAQUIN LTDA de la empresa servicios SKF La empresa SKF ofrece una variada gama de sistemas de lubricación, que comprende desde lubricadores de un solo punto a lubricación centralizada totalmente automática, así como sistemas de circulación de aceite. Los productos de lubricación SKF se utilizan en todas las aplicaciones industriales y vehiculares, por ejemplo, en equipos mineros, marinos, de ferrocarriles, máquinas herramienta, industria de celulosa y papel, energía eólica. Es importante destacar las ventajas de una lubricación correcta, regular, medida, como parte de un programa de mantenimiento bien administrado. Aproximadamente el treinta por ciento de las fallas prematuras en equipos mecánicos se debe a la lubricación deficiente o inadecuada. La automatización de este proceso permite suministrar lubricante a los intervalos correctos, en todos los puntos en que se requiere y en la cantidad correcta. Una lubricación mínima pero en cantidad adecuada mejora la rentabilidad y proporciona beneficios ambientales sustanciales con respecto a las técnicas tradicionales menos precisas.
Lubricador automático de un solo punto El SYSTEM 24 de SKF es un lubricador automático de un solo punto que se utiliza para suministrar grasa a puntos de lubricación que se lubrican por lo general mediante una pistola engrasadora. Los lubricadores del SYSTEM 24 de SKF se pueden configurar para que suministren la cantidad correcta de lubricante durante un período de tiempo determinado. Ello permite un control más preciso de la cantidad de lubricante provista en comparación con las técnicas de re lubricación manuales tradicionales. El SYSTEM 24 es excelente para aplicaciones difíciles de acceder con una pistola engrasadora, o en las que las técnicas manuales no serían efectivas debido a la gran cantidad de puntos de lubricación.
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IMAGEN: la imagen muestra la lubricación en un punto SYSTEM 24 FUENTE: http://www.rodaquin.cl/site/index.php/es/2013-01-03-16-04-46#
Ventajas del sistema de lubricación central El sistema de lubricación central ofrece las siguientes ventajas:
Mayor productividad, resultante de una mayor vida de servicio y menor cantidad de paradas. Menores costos operativos, debido al menor consumo de energía (menor fricción), de repuestos y de lubricantes, además del menor costo laboral al disminuir los requerimientos de mantenimiento y operación. Menor desgaste, resultante de la dosificación regular, precisa y automática de cantidades controladas de lubricante a intervalos cortos, durante el funcionamiento de la máquina. Se elimina el riesgo de que algunos puntos se lubriquen en exceso y otros se ignoren Se elimina la contaminación del lubricante. Mayor seguridad puesto que no se requiere que el operador esté cerca de áreas peligrosas del equipo, o de difícil acceso (por ejemplo, hornos, grúas, máquinas cosechadoras, máquinas de la industria química). Se logra limpieza máxima. Sin impacto ambiental, dado que se utilizan y manipulean cantidades mínimas de lubricantes AUTOR: Empresa de lubricantes Servicios SKF. FUENTE: http://www.rodaquin.cl/site/index.php/es/2013-01-03-16-04-46#
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3. PLANTEAMIENTO PROBLEMATICA
Y
FORMULACION
DE
LA
El desgaste en los elementos de unión del sistema de levante de los cargadores frontales 936G de debe a un déficit técnicos de mantenimiento como falta de supervisión constante y un control inadecuado de la aplicación de los puntos de engrase. La falta de capacitación de los técnicos que implica tener que retrasar la producción del equipo. La presencia de humedad en la zona de trabajo conlleva a que la grasa pierda sus propiedades y es donde implica tener que parar el equipo para establecer la limpieza y nuevamente la lubricación, por otro lado, existe que los materiales de trabajo que se utiliza para lubricar los elementos de unión se encuentren en condiciones inapropiadas, así mismo existe una inadecuada distribución de los equipos para llevar acabo la lubricación. El área del almacén cuenta con insuficiente grasa para establecer la aplicación del mantenimiento en los elementos de unción del sistema de levante, además con engrasadoras inadecuadas con falta de mantenimiento. El intervalo de aplicación de lubricante es muy excesivo para elevar a aplicar los puntos de engrase. El procedimiento e aplicación para llevar acabo la lubricación es inadecuado ya que los técnicos no cuentan con un estándar de control de tiempo en que se necesitan llevar acabo la aplicación de los puntos de engrase. La maquinaria pesada está sometida a trabajos extremos, es por este motivo que nos enfocamos en la eliminación de riesgos que originan fallas al equipo, por consiguiente paradas por mantenimiento correctivo, el aprovechamiento del tiempo útil para la manipulación de un eq2uipo en las condiciones que este se encuentre dependerá de las facilidades que se le puedan brindar al equipo para un correcto funcionamiento. Dentro de la maquinaria pesada existen sistemas que hacen posible su trabajo, todas esta se complementan para un óptimo desempeñó pero sis lugar a duda existen algunos que depende de un seguimiento continuo , de parte de un personal capacitado como para saber si se está trabajando el quipo como lo esperado, considerando parámetros y condiciones de trabajo. La necesidad entones de hacerse independiente un trabajo para un funcionamiento autónomo es esencial para reducir el tiempo que se presta a un determinado equipo para su inspección rutinaria debido a que ya está sobrentendido que el equipo ha realizado al función deseada. El aprovechamiento de esta oportunidad hace confiable al equipo en el más inoportuno de los inconvenientes para la producción.
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4. OBJETIVOS Objetivo generales:
Diseñar un sistema de control electrónico de auto lubricación de los elementos de unión del sistema de levante del cargador frontal 938G.
Objetivos específicos:
Determinar los requerimientos, parámetros de funcionamientos, para el sistema de control electrónico que ayudara a la auto-lubricación.
Maximizar la productividad de los cargadores frontales disminuyendo las horas paradas
Identificar las perturbaciones que dificulten el correcto funcionamiento el sistema
Analizar l configuración de los componentes en el sistema de control electrónico de la auto –lubricación
Seleccionar adecuadamente los componentes del sistema de control electrónico de la autolubricación.
Desarrollar un análisis económico y financiero para evaluar la viabilidad del sistema de monitoreo de temperatura.
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5.Ishikawa
El diagrama de causa-efecto nos detalla los posibles orígenes que influyen en los problemas agrupados por parte de las causas específicas que conllevan al desgaste de las piezas en los elementos de unión
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Proyecto Integrador 6. MARCO TEÓRICO.
LUBRICACIÓN : el principio de lubricar es “la reducción de la fricción a un mínimo valor reemplazando la fricción solida por una fricción fluida”.
FRICCIÓN : es la resistencia al movimiento entre dos superficies en contacto directo, lo cual genera el aumento de temperatura y desgaste de las piezas en contacto.
SISTEMAS DE LUBRICACIÓN: se le denomina a los distintos métodos de aplicar un lubricante sea aceite o grasa en las piezas de la máquina, este aditivo se encarga de reducir la fricción y el desgaste prematuro de las piezas en contacto ¿Cómo?, formando una película fina entre el contacto de dos piezas sometidos a fricción o rozamiento.
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GRASAS LUBRICANTES: Las grasas lubricantes ocupan un lugar en la industria tan importante como los aceites, ya que su aplicación son específicas para algunas máquinas. Se forman a base de aceites minerales a los que se les agrega compuestos jabonosos para darles su consistencia característica.
Ventajas Obturación
Obtura mejor previniendo la entrada de partículas extrañas. Permite un escape menor del Escape lubricante. Tiempo de vida Disminuye la frecuencia de lubricación por lo que son usados en aquellos puntos de difícil lubricación. Es menor en comparación del aceite Cantidad esto se observa en rodamientos. Almacenamiento. Por su consistencia plástica es fácil mantenerla en la caja de lubricación.
CLASIFICACIÓN Se seleccionan de acuerdo a sus características lo cuales son.
Numero de penetración: Se usa para medir la consistencia de las grasas; cuando se elige un lubricante de penetración baja. Se requiere un lubricante no sea fácilmente desplazable. Y cuando se elige uno de penetración alta es lo contario la aplicación es en velocidades altas y cuando la grasa de be ser bombeada por cañería. Página 16
Proyecto Integrador Punto de goteo: Es aquella temperatura con la que aparece la primera gota es decir el punto de fusión de lubricante.
Base de jabón: es usada para la fabricación de de grasas y es importante porque de acuerdo con ella se puede elegir grasas.
Para operaciones de altas o bajas temperaturas. en ambiente seco o húmedo y las diversas combinaciones de operación que puedan presentarse.
Sistemas de levante El sistema de levante de los cargadores frontales está compuesto por los brazos de levante, pantógrafo que son los principales componentes que levantan y soportan toda la carga del cucharon a una máxima altura.
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Proyecto Integrador SISTEMA DE LUBRICACIÓN Composición: Para el presente requerimiento se deberá de contar con los siguientes equipos y materiales: 1. Un tanque donde se almacena el lubricante con una capacidad dependiente del requerimiento del lubricante. Fórmulas para el diseño del tanque:
Debido a que el sistema de lubricación deberá de ser alimentado continuamente, el almacenamiento de la grasa se situara en un cilindro, porque podemos ahorrar espacio y almacenar el suficiente volumen para que la grasa sea usada durante un número de ciclos prolongados.
2. Una motobomba, que se encargue de hacer fluir el lubricante, con una suficiente fuerza capaz de hacer llegar el fluido con su viscosidad hasta las partes más distantes desde su almacenamiento. Fórmulas utilizadas para el diseño: Motor eléctrico:
Ph: potencia hidráulica (Watts) Q: Caudal del fluido (l/min) h: altura (m) Deberemos de saber la potencia hidráulica con la que deberá de desempeñar, donde:
m: Masa dl fluido (Kg) V: volumen del fluido ( g: Gravedad (m/
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Proyecto Integrador Bomba de desplazamiento positivo:
Para la selección del caudal que genera:
Bomba de desplazamiento positivo Para la selección de presión de trabajo:
3. Mangueras, se pueden contar con dos salidas, por lo consiguiente el número de mangueras requeridas son dos. La sección transversal de una manguera, con el área calculada anteriormente para el caudal (S), podemos encontrar la longitud del radio de la manguera, para su posterior selección del componente. La presión de trabajo también será un indicador para elegir el tipo de manquera adecuada para el trabajo requerido.
ESPECIFICACIONES Las especificaciones de cada componente nombrado anteriormente estarán bajo las condiciones de trabajo en equipo, normalmente en situaciones estándar se requiere: a) Un tanque con capacidad mínima de almacenamiento de grasa de 2.4 litros. b) Mangueras, de 6.4 mm de diámetro interior y un diámetro exterior de 13.5mm de la manguera a una presión máxima de trabajo de (3276 PSI). c) Un motor eléctrico de 5HP con velocidad máxima de 1200 RPM, conjuntamente con una bomba de desplazamiento positivo.
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Proyecto Integrador d) Sistema de control electrónico, compuesto por dos temporizadores, configurados según lo especificado para la lubricación, 250 horas de trabajo. También se deberá de contar con un sensor de movimiento, para las señales de trabajo del mecanismo que evaluamos, debido a que este trabaja de forma independiente al cargador en sí. Los datos mencionados serán desarrollados en la parte de “DESARROLLO DE SOLUCIONES”
PRODUCTIVIDAD DEL CARGADOR FRONTAL
Control electrónico Son un conjunto de componentes que actúan conjuntamente y cumplen un determinado objetivo.
Entrada
SISTEMA
Salida
Perturbación externa
Variable de entrada: es una variable del sistema tal que una modificación de su magnitud o condición puede alterar el estado del sistema.
Variable de salida : es una variable del sistema cuya magnitud o condición se mide. Perturbación: es una señal que tiende a afectar el valor de la salida de un sistema, si la perturbación se genera dentro del sistema se la denomina interna ,mientras que una perturbación externa se genera fuera del sistema y constituye una entrada.
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Proyecto Integrador Objetivos del sistema de control Los sistemas de control electrónico se usan típicamente en sustituir un trabajador pasivo que controla un determinado sistema ya sea (eléctrico mecánico etc.). Con una posibilidad nula o casi nula de error y un grado de eficiencia mas grande que un trabajador. los sistemas de control más modernos en ingeniería automatizan procesos en base a muchos parámetros y reciben el nombre de controladores programables (PAC). Los sistemas de control deben conseguir los siguientes objetivos: 1. Ser estables y robustas frente a perturbaciones y errores en los modelos 2. ser eficiente según criterio preestablecidos evitando comportamientos bruscos e irreales
Arduino. es una plataforma de hardware libre, basada en una placa con un micro controlador y un entorno de desarrollo, diseñada para facilitar el uso de la electrónica en proyectos multidisciplinares El hardware consiste en una placa con un micro controlador Atmel AVR y puertos de entrada/salida. Los micro controladores más usados son el Atmega168, Atmega328, Atmega1280, ATmega8 por su sencillez y bajo coste que permiten el desarrollo de múltiples diseños. Por otro lado el software consiste en un entorno de desarrollo que implementa el lenguaje de programación Pressing/Wiring y el cargador de arranque que es ejecutado en la placa
Fuente. http://rua.ua.es/dspace/bitstream/10045/11833/1/arduino.pdf
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Imagen : Cargador frontal 938 G
PRODUCCIÓN POR CICLO
Es igual a la capacidad colmada del cucharon considerando el factor de carga. La capacidad colmada se obtiene de los manuales de los fabricantes o directamente de las dimensiones del cucharon.
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Factores de condiciones de carga Duración de ciclo:
Formas de cargado y tamaño del cucharon. Condiciones para una producción estándar: para cálculos de una producción estándar se pueden tomar las siguientes condiciones:
Contracción del material: Suelto Factor de la hoja: 1.00 Eficiencia de trabajo: 0.83
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Evaluación Financiera La evaluación financiera de proyectos está destinada a observar los factores involucrados en la concreción de un proyecto. Sin ella, una entidad comercial no tiene la información necesaria para tomar una decisión fundada sobre los alcances y riesgos de un proyecto. Cada evaluación financiera de proyectos es diferente, pero involucra la prudente determinación de cada factor que constituye un proyecto: su flujo de fondos, seguros, desembolso de capital y tiempo en el cual los costos serán recuperados y las ganancias producidas
EL VALOR ACTUAL NETO (VAN ), también conocido como valor actualizado neto o valor presente neto cuyo acrónimo es VAN, es un procedimiento que permite calcular el valor presente de un determinado número de flujos de caja futuros, originados por una inversión.
Representa los flujos de caja en cada periodo t. es el valor del desembolso inicial de la inversión. es el número de períodos considerado. ,d
Valor VAN > 0
VAN < 0
es el tipo de interés
o T IR
Significado La inversión produciría ganancias por encima de la rentabilidad exigida (r) La inversión produciría pérdidas por debajo de la rentabilidad exigida (r)
Decisión a tomar El proyecto puede aceptarse
El proyecto debería rechazarse Dado que el proyecto no agrega valor monetario por
VAN = 0
La inversión no produciría ni ganancias ni pérdidas
encima de la rentabilidad exigida (r), la decisión debería
basarse
en
otros
criterios,
como
la
obtención de un mejor posicionamiento en el mercado u otros factores
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Proyecto Integrador LA TASA INTERNA DE RETORNO
O TASA INTERNA DE RENTABILIDAD (TIR)
Una inversión es el promedio geométrico de los rendimientos futuros esperados de dicha inversión, y que implica por cierto el supuesto de una oportunidad para "reinvertir". En términos simples, diversos autores la conceptualizan como la tasa de descuento con la que el valor actual neto o valor presente neto (VAN o VPN) es igual a cero. La TIR puede utilizarse como indicador de la rentabilidad de un proyecto: a mayor TIR, mayor rentabilidad así, se utiliza como uno de los criterios para decidir sobre la aceptación o rechazo de un proyecto de inversión , Para ello, la TIR se compara con una tasa mínima o tasa de corte, el coste de oportunidad de la inversión (si la inversión no tiene riesgo, el coste de oportunidad utilizado para comparar la TIR será la tasa de rentabilidad libre de riesgo). Si la tasa de rendimiento del proyecto expresada por la TIR- supera la tasa de corte, se acepta la inversión; en caso contrario, se rechaza.
Si TIR
r
Se aceptará el proyecto. La razón es que el proyecto da una
rentabilidad mayor que la rentabilidad mínima requerida (el coste de oportunidad).
Si TIR
r
Se rechazará el proyecto. La razón es que el proyecto da una
rentabilidad menor que la rentabilidad mínima requerida.
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7. Posibles Soluciones En general, el objetivo es aumentar la productividad de operación de los cargadores frontales. Los tiempos de retraso influyen en la perdida de ganancias, estas debido a fallas, la reparación, mantenimiento correctivo, toma tiempo donde no hay parte de ingresos sino egresos en tratar de solucionar los errores ocurridos. Por esta razón hemos seleccionado 3 soluciones:
Mediante la lubricación manual se tiene que ingresar los puntos de engrase a los elementos de unión del mecanismo de levante del cargador frontal 938G:
La lubricación manual que se está llevando a cabo es el método comúnmente usado para la aplicación de los puntos de engrase en los elementos de unión del mecanismo de levante de los cargadores frontales, la inversión que conlleva a contar con la máquina y de contar con un técnico de mantenimiento que lubrique los elementos de unión, llevan a tener que implicar un costo, sin embargo, cuando se llega a establecer que se tiene que lubricar las uniones, esto hace que el equipo se encuentre inoperativa parando la productividad y la línea de producción de todos los equipos dependientes de los cargadores frontales. El tiempo que lleva a cabo para contar con esta máquina, es muy sencilla de implementar ya que la mayoría de servicio cuenta con este procedimiento de lubricación manual. La inversión que se tiene previsto para utilización de la maquina engrasadora y que mediante el técnico el técnico de mantenimiento se llegue hacer la lubricación correcta de los elementos de unión, la mayor parte de las empresas cuenta con este procedimiento de lubricación manual para la aplicación de los puntos de grasa.
VENTAJAS Lubricación manual comúnmente usada en las empresas. Llevar un control de la cantidad de grasa que se va utilizando en cada parada del equipo.
DESVENTAJAS Pérdida de tiempo en tener que llevar acabo la lubricación a lugar de trabajo. La información del operador para lubricación, se dio fuera del rango establecido para la aplicación de los puntos de engrase. Ganancias de la empresa disminuiría por la inoperatividad del equipo
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Proyecto Integrador 8. DESARROLLO DE LA SOLUCON
TANQUE DE LUBRICACIÓN Masa (m): por punto aplicado de grasa se considera 0.05 kg, siendo los puntos a evaluar (11), la cantidad de masa entonces por cada ciclo será. Masa= 11 puntos x 0.05 kg (esta cantidad es aplicada por cada ciclo de engrase en los puntos de articulación) Densidad (p) de la grasa 0.89 g/cm3 Tanto el peso específico como la densidad de un aceite, varían con la temperatura, disminuyendo en la medida que esta se incrementa. Para el caso de los aceites minerales a presión atmosférica y 20 ºC , la densidad varía en el rango de 0.82 a 0.96 g/cm 3.
Siendo entonces el volumen por cada ciclo de lubricación.
m
V
; [g/cm 3]
El tanque cilíndrico que se utilizar no debe ocupar mucho espacio por lo que se utilizara bombas de lubricación que se especifican a continuación.
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Proyecto Integrador Calculando la presión de inyección al punto de articulación: P1 V1 P2 V2 Z2 HL
16.2Mpa 0.91 10-2m/s 2.42m/s 2.3m 8.94m
Densidad de la grasa
890kg/m3
Gravedad
9.81m/s2
Mediante el número REYNUS calculamos la velocidad final con que la grasa llega al punto.
Re=1.51x105=890V2x0.07/10-3 V2=2.42m/s
Remplazamos los datos y determinamos la presión de salida de la grasa: (0.91 10-2m/s)2/(2x9.81) +16.2Mpa/(890x9.81)= (2.42m/s)2/(2x9.81)+ P2/(890x9.81)+2.3+9.81
P2=16Mpa
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Proyecto Integrador Materiales a utilizar.
Bombas de lubricación eléctricas
(para aplicaciones móviles)
Bombas de lubricación eléctricas (para aplicaciones móviles)
Nota: Los clientes deben proveer una fuente de alimentación de 12 ó 24 VCC.
Salida / min. por elemento** Salida de lubricante Presión de operación máx. de. Sistema Clasificación del recinto Gama de temperaturas de operación Capacidad del depósito Método de llenado de tanque Válvula de alivio de presión
: .171 pulg3 / 2.8 cc : 1⁄ ₈" NPT (F) : 3600 psig / 248 bares : IP6K9K* : Min. -13°F / -25°C Máx. 158°F / 70°C : 2, 4, 8 u 15 litros *** : Con grasera : 4000 psi, +/- 250 / 276 bares, +/- 17
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Especificaciones del modelo:
Modelos 94124, 94224 y 94212 (para aplicaciones industriales) Estas bombas industriales de lubricación son operadas eléctricamente y son usadas en sistemas automatizados de lubricación (Quicklub o Modular Lube) de tipo progresivo. La bomba consiste en una carcasa de nilón, motor de engranajes eléctrico y un depósito de plástico con paleta de agitación. El modelo contiene un temporizador integrado y los otros dos son ciclados por medio de temporizadores independientes o controles de máquina. La bomba tiene capacidad para producir altas presiones de operación y puede proveer lubricante y grasa NLGI 2 en la mayoría de las temperaturas ambientes.
Válvulas divisoras SSV
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Proyecto Integrador La válvula divisora SSV es el "núcleo" de un sistema Quicklub manual o automatizado. Con 6 a 18 salidas, la válvula SSV puede ser de acero al carbono y acero inoxidable 303 para ambientes corrosivos. Las válvulas disponen de pasadores indicadores de ciclo que proveen información visual de la operación del sistema.
Especificaciones: Adaptadores y Accesorios.
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Proyecto Integrador Conectores o mangueras.
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Proyecto Integrador SUBSISTEMA DE LUBRICACION
Cabina de display de grasa
Bomba de aire
Punto de alimentación de grasa
Punto a lubricar
Termistor NTC
En este subsistema se puede resumir el trabaja que va realizar el sistema de lubricación. Iniciando con la acción del termistor haciendo que la bomba de aire bombee flujo de aire hacia el depósito de la grasa lubricante, haciendo que esta se desplace por las manguera a los distintos puntos de articulación que se desea engrasar.
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Proyecto Integrador
9. EVALUACION DE ECONOMICA Los ingresos por ahorro en mano de habrá, tanto en la lubricación manual y la ato lubricación como los ingresos por ahorro en producción llegando a un costo de producción mensual de S/. 6421.01.
Ingreso por ahorro en mano de obra
tiempo para engrase (horas) horas mensuales del punto de engrase punto de engrase tiempo de engrase (min) tiempo mensual (horas) Costo horario de técnico (s/.) costo por mes (s/.) costo por mano de obra (s/.)
auto lubricación 20 432 21.6 3 1.05 40 52.5 0.097
AHORRO
105
Ingreso por ahorro en producción y maquinaria.
Tiempo de engrase mensual (horas)
1.75
capacidad nominal (m3)
1.61
Duración de ciclo (min)
0.8
Eficiencia de trabajo
0.83
Producción en (m3/h)
100.222
Volumen producidos (m3)
175.389
Costo por producción (s/./m3) Costo por producción mensual (s/.)
-
lubricación manual 20 432 21.6 8 2.8 40 157.5 0.259
28
5893.083
Se incluye el costo de producción, la depreciación de la maquinaria y su consumo también el costo del operador.
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Proyecto Integrador PRESUPUESTO DE INVERSIÓN La inversión total requerida para llevar a cabo el proyecto asciende a la suma de(). En el siguiente cuadro se presenta la composición de la inversión total, dividida en inversión tangible, inversión intangible y capital de trabajo.
INVERSION $
RUBRO Equipos y componentes(tarjeta arduino, motor, bomba) Gasto en búsqueda de equipos y componentes Estudio de las maquinarias Estudio Previo Costos de movilización de transporte Gasto de capacitación TOTAL
$3.828,0 $712,3 $489,5 $440,5 $156,5 $814,2 $6.440,9
INVERSIO S/. S/. 10.795,0 S/. 2.008,6 S/. 1.380,3 S/. 1.242,1 S/. 441,2 S/. 2.296,1 S/. 18.163,4
Lista de Equipos y componentes necesarios para el proyecto con su costo respetivo:
Cantidad 1 1 1 1 1 1 2 4 1 1
Descripción Bomba de neumático Compresor Kit Arduino Mangueras Manometro Regulador de voltaje 24 a 5 DC Válvula de distribución Displays de 7 dígitos Rectificador de voltaje AC a DC Válvula eléctrica
TOTAL
Valor de Cambio $
Precio $1.600,0 $1.000,0 $54,0 $445,0 $390,0 $19,0 $92,0 $150,0 $40,0 $38,0
$3.828,0
Precio Unitario S/. 4.512,0 S/. 2.820,0 S/. 152,3 S/. 1.254,9 S/. 1.099,8 S/. 53,6 S/. 259,4 S/. 423,0 S/. 112,8 S/. 107,2
S/. 4.512,0 S/. 2.820,0 S/. 152,3 S/. 1.254,9 S/. 1.099,8 S/. 53,6 S/. 129,7 S/. 105,8 S/. 112,8 S/. 107,2
S/. 10.795,0
2,82
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Proyecto Integrador FLUJO DE CAJA POR MES (BNA) En la siguiente tabla nos muestra el flujo de caja con el VAN
INICIO Mes 1 Mes 2 Mes 3 Mes 4 Mes 5 Mes 6 Mes 7 Mes 8 Mes 9 Mes 10 Mes 11 Mes 12
Inversión S/. 18.163,4
Beneficio Neto nominal Utilidad Lógica
Ingresos
Egresos
S/. 5.300,0 S/. 5.300,0 S/. 5.300,0 S/. 5.300,0 S/. 5.300,0 S/. 5.300,0 S/. 5.300,0 S/. 5.300,0 S/. 5.300,0 S/. 5.300,0 S/. 5.300,0 S/. 5.300,0
S/. 2.600,0 S/. 2.600,0 S/. 2.600,0 S/. 2.600,0 S/. 2.600,0 S/. 2.600,0 S/. 2.600,0 S/. 2.600,0 S/. 2.600,0 S/. 2.600,0 S/. 2.600,0 S/. 2.600,0
Flujo de caja Neto -S/. 18.163,4 S/. 53.000,0 S/. 53.000,0 S/. 53.000,0 S/. 53.000,0 S/. 53.000,0 S/. 53.000,0 S/. 53.000,0 S/. 53.000,0 S/. 53.000,0 S/. 53.000,0 S/. 53.000,0 S/. 53.000,0
VAN -S/. 18.163,4 S/. 34.836,60 S/. 34.836,60 S/. 34.836,60 S/. 34.836,60 S/. 34.836,60 S/. 34.836,60 S/. 34.836,60 S/. 34.836,60 S/. 34.836,60 S/. 34.836,60 S/. 34.836,60 S/. 34.836,60
S/. 63.600,0 S/. 45.436,6
VAN – TIR – PERIODO DE RECUPERACION (N)
Periodo 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Flujo de Fondos -S/. 18.163,4 S/. 53.000,0 S/. 53.000,0 S/. 53.000,0 S/. 53.000,0 S/. 53.000,0 S/. 53.000,0 S/. 53.000,0 S/. 53.000,0 S/. 53.000,0 S/. 53.000,0 S/. 53.000,0 S/. 53.000,0
Q 1,9 TIR 34,80% VAN S/. 34.836,60 Tasa de interés mensual 1,66% Tasa de interés anual 20,00%
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Proyecto Integrador ÍNDICE DE BENEFICIO – INVERSIÓN Este indicador nos muestra cuanto es el ingreso por cada Nuevo sol invertido en el proyecto. Siendo este valor mayor a 1 nos indica que el proyecto es rentable
VAN Mes 0
S/. 34.836,60
Mes 1
S/. 34.836,60
Mes 2
S/. 34.836,60
Mes 3
S/. 34.836,60
Mes 4
S/. 34.836,60
Mes 5
S/. 34.836,60
Mes 6
S/. 34.836,60
Mes 7
S/. 34.836,60
Mes 8
S/. 34.836,60
Mes 9
S/. 34.836,60
Mes 10
S/. 34.836,60
Mes 11
S/. 34.836,60
Mes 12
S/. 34.836,60
Inversión
Total de Inversión
Mes 0 S/. 18.163,4
B
S/. 34.836,60
I
S/. 18.163,4
Q=B/I
1,9
Al llegar a realizar el proyecto nos generara 1.9 Nuevos soles de ingreso por cada Nuevo sol invertido
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Proyecto Integrador 10. CRONOGRAMA
MANTENIMIENTO DE MAQUINARIA PESADA "DISEÑO DE UN SISTEMA DE CONTROL ELECTRONICO DE LA AUTOLUBRICACION DE LOS PUNTOS DE UNION EN UN CARGADOR FRONTAL 938G"
CAPSTONE PROYECT AÑO2014-I Actividades Meses-Semanas
N°
DIAGRAMA DE GANTT Febrero Marzo Abril Mayo 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
1 0 0 0 0
BUSQUEDA DE INFORMACION Inicio de la búsqueda de información Recopilación de datos Asesoramiento del tutor encargado Métodos de la mejora para la reducción de horas paradas del cargador frontal 938G
2
SEGUNDA ETAPA Identificación del problema en el sistema de lubricación manual Diagnóstico del sistema de lubricación
0 0 0 0 3 0 0 0 0 4 0 0 5
Control de la auto lubricación en los elementos de unión Fin S.P. TERCERA ETAPA Elección de alternativas al desgaste de los elementos de unión Evaluación de los parámetros de tener cuenta Selección factible de solución y diseño Selección preliminar CUARTA ETAPA Evaluación económica-Costos de los componentes Etapa de finalización - Control electrónico de auto lubricación. FIN DEL PROYECTO
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Proyecto Integrador 11. CONCLUSIONES
Se identificaron los parámetros que regirán el sistema de lubricación, esto fue realizado después de un estudio para ambas partes, tomando en cuenta cómo es que se realizaran la actividad de lubricación y como esta será controlada. Esta identificación de parámetros ayudara al diseño y trabajo continuo de cada componente. Analizando cada componente que influirá en el sistema y que mejor desempeño realizara para las actividades deseadas, de control y lubricación, se realizó la selección adecuada en conjunto, buscando el complemento de cada una para asimilar el trabajo de forma secuencial, iniciándose la configuración para el control electrónico, rectificando y amplificando señales analógicas o digitales, y dando secuencia al trabajo de lubricación por componentes mecánicos.
Se analizó la configuración a cada componente seleccionado tanto en el sub sistema electrónico y en el de lubricación, para obtener un control adecuado del funcionamiento del sistema y de tal forma contrastar el desgaste de los puntos de unión del sistema de levante del cargador frontal
Se pudo identificar la perturbaciones para el sistema de control ayudándonos a seleccionar componentes que más eficaces son al momento de desempeñar la tarea que seamos realizar.
Se desarrolló el análisis económico y financiero para evaluar la viabilidad del sistema de monitoreo de temperatura y llevar a cabo el diseño con el fin de recuperar una mayor retribución el diseño presentado, analizando la viabilidad de su posterior implementación, con la única necesidad de suplir el inconveniente que actualmente genera una actividad así de forma natural
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Proyecto Integrador 12. RECOMENDACIONES
Se deberá de trabajar con componentes que mejor desempeño dan a la hora de trabajar bajo ciertos parámetros específicos, es por esto que el manejo de información con catálogos manuales de usuario será indispensable para sustentar un desarrollo demostrándose así que es factible la actividad que se pretende realizar. El lenguaje de programación electrónica deberá de contar con las posibles perturbaciones que influyan en el control del sistema, se recomienda que para cada diseño de tal magnitud se realice una proyección de posibles fallas para contrarrestarlas pudiendo así realizar las actividades deseadas de forma continua y confiable.
Se deberá de tomar en cuenta conocimientos básicos tanto como son los sistemas electrónicos y de lubricación, que facilite un mayor manejo de lo que se desea hacer, aislando posibles perturbaciones en el sistema. Se deberá de sustentar la viabilidad del proyecto presentado manejando adecuadamente el análisis económico y financiero con el que se realizara el proyecto, todo el presupuesto presentado y lo que en esto beneficiara, nos conlleva a tener muy claro el diseño presentado para llevar a cabo su posterior implementación y dejar presto todo el conjunto del diseño realizado en un cargado frontal.
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