SELLADORA SEMI-AUTOMATICA PARA BOLSAS DE POLIPROPILENO
VILCAYAURI VILLA, Angel MENDIZABAL ALEGRIA, Andree
FUNDAMENTOS DE LA INVESTIGACION Ing. Pedro Ruiz R.
DEDICATORIA: A nuestros padres por enseñarnos a alcanzar nuestras metas y darnos las ganas de seguirá delante.
AGRADECIMIENTO: A
nuestros
constante durante profesional.
profesores
apoyo nuestra
y
por
su
orientación formación
INDICE
DEDICATORIA ........................................................................................... 3 AGRADECIMIENTO .................................................................................. 4
CAPÍTULO 1. GENERALIDADES 1.1. PROBLEMÁTICA ..................................................................... 9 1.2. JUSTIFICACIÓN DEL ESTUDIO ........................................ 11 1.3. NORMATIVIDAD Y REGLAMENTACIÓN ....................... 15 CAPITULO 2. OBJETIVOS Y SOLUCIONES
2.1. OBJETIVOS ...................................................................................... 18 2.1.1. Objetivos Generales ............................................................ 19 2.1.2. Objetivos Específicos ........................................................... 20 2.2. PLANTEO DE SOLUCIONES......................................................... 21 2.3. TÉCNICAS DE INVESTIGACIÓN ................................................ 22 2.3.1.Técnica Descriptiva.............................................................. 22 2.3.2.Investigación Experimental ................................................ 23 CAPÍTULO 3. MEMORIA DESCRIPTIVA
3.1. INTRODUCCIÓN ............................................................................ 25 3.2. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO ................................................ 26 3.3. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS ............................................... 28 3.4. MANUAL DE USUARIO.................................................................. 30 3.5. OPERATIVIDAD Y FUNCIONAMIENTO ................................... 33 3.6. APLICACIONES DEL PROYECTO .............................................. 33
CAPITULO 4. MARCO TEÓRICO 4.1.
SISTEMA DE CONTROL ............................................................ 35 4.1.1.Controlador Lógico Programable ...................................... 35 4.1.2.Arquitectura del PLC .......................................................... 37
4.2.
UNIDAD DE SUPERVISION ........................................................ 39 4.4.1. Detector de Proximidad .................................................... 39 4.2.2. Sensor de Temperatura PT100......................................... 40
4.3.
UNIDAD DE COMUNICACION .................................................. 41 4.3.1. Parámetros ......................................................................... 41
4.4.
UNIDAD CENTRAL ....................................................................... 41 4.4.1. Comparador de Señales .................................................... 41
4.5.
UNIDAD DE ACTIVACION ......................................................... 42 4.5.1. Llave Térmica Trifásica .................................................... 42 4.5.2. El Contactor ....................................................................... 42
CAPITULO 5. ANALISIS CUANTITATIVO DEL CIRCUITO 5.1.
EXPLICACION DEL CIRCUITO EN EL SISTEMA DE SELLADO ........................................................................................................... 45
5.2.
UNIDAD DE SUPERVISION ........................................................ 45 5.2.1 Funcionamiento de un sistema de control apagado.......... 45
5.3.
UNIDAD CENTRAL ....................................................................... 46 5.3.1. FLR ..................................................................................... 46 5.3.2. Pistones ............................................................................... 46 5.3.3. Visualizadores.................................................................... 46
5.4.
UNIDAD DE ACTIVACION ......................................................... 46
INTRODUCCIÓN
La finalidad de este proyecto es diseñar y construir un sistema confiable con características similares a otros equipos, mejorar la calidad y buscar que su precio sea competitivo en el mercado local esperando que satisfaga las expectativas de los involucrados en este campo.
Las máquinas selladoras son utilizadas para el empaque o embalaje de todo tipo de productos líquidos, semisólidos, sólidos en bolsas plásticas de diferentes materiales tales como polietileno, polipropileno, plásticos con películas de aluminio y similares. Son fabricadas en su mayoría en acero inoxidable, operan por energía eléctrico y tienen control de temperatura para diferentes espesores del material.
CAPITULO I GENERALIDADES
1.1. PROBLEMÁTICA La selladora mecánica presentaba varios problemas, pues su sistema basado en rodillos, poleas y con faja transportadora, tendía siempre a trabarse cuando se le variaba la velocidad; producida esta falla, se generaba otra de mayor magnitud pues este trabado ocasionaba que las bolsas que estaban en el proceso de sellado se quemen al estar expuestas demasiado tiempo a los generadores de calor. Toda esta cadena de fallas producían la parada necesaria de la máquina, pues para seguir produciendo se tenía que corregir todos estos errores, comenzando con esperar a que los generadores de calor se enfríen, luego retirar las bolsas quemadas y trabadas en los generadores, limpiar los residuos de estas y luego empezar de nuevo. Todo este proceso demoraba no menos de 15 minutos; si tenemos en cuenta que la producción debe de ser en serie este ya es un factor crítico en la producción, pues obliga al operador a trabajar muy despacio y no exigir a la maquina lo cual perjudica en sobremanera la producción programada. Hay que sumar a esto la perdida de materia prima, la perdida de horas de trabajo, el desgaste de los generadores de calor y el encarecimiento en el mantenimiento de la máquina, sin dejar de mencionar que no se puede trabajar más rápido pues la maquina no soporta velocidades altas. Todos estos acontecimientos solo conllevan a la disminución de la producción.
Gracias a la tecnología moderna utilizando técnicas de diseño se llevó a cabo una investigación acerca de los sistemas utilizados por máquinas de similares características observando su funcionamiento y diferenciando los factores que Influyen en este tipo de equipos, se logró el diseño de una selladora semiautomática, utilizando un sistema neumático, una etapa de fuerza y una etapa de control con PLC y un software para procesos automáticos harían posible un control automatizado para el sellado de sobres de polipropileno donde por intermedio de una interface hacia el PLC, el operario digitara los parámetros deseados y el sistema será capaz se brindar el sellado correcto, garantizándonos la calidad del sellado requerido por el laboratorio, todo esto se realizara con una mayor eficiencia y una producción más elevada ya que se estima que el proceso se realiza en menor tiempo. Así mismos se calcula que con la automatización se reducen los errores o perdidas en cuanto a la materia prima (bolsas de polipropileno).
1.2. JUSTIFICACION DEL ESTUDIO
Este proyecto surge con la necesidad de mejorar la producción en la máquina que se está realizando tiene un fácil control hombre-máquina, el operario se podrá adaptar rápidamente. Lo importante de realizar este proyecto “automatización de selladora e polipropileno” es que la fabricación de la maquina no será muy elevado debido a que sus componentes y accesorios son de bajo costo y de fácil obtención en el mercado nacional, el control será realizado con PLC, la calidad y desempeño de la maquina será muy buena .
En la actualidad en el mercado existen equipos industriales de procedencia china que si bien son de bajo costo pero ofrecen muy poca garantía, también existen en el mercado equipos industriales americanos que son de muy buena calidad pero con un costo elevado. Con la finalidad de competir en el mercado local contra estas empresas se formuló la idea de automatizar los equipos mecánicos ya existentes con una mejor calidad en el producto y bajando los costos se lograría realizar dicho proyecto.
Teniendo en cuenta lo dicho anteriormente, proponemos un proyecto que permitirá se realice el proceso de sellado de bolsas o sobres de polipropileno. Se utilizaran elementos neumáticos, eléctricos, electrónicos y un control por medio de PLC que es la base central para el funcionamiento de la selladora, el sistema neumático
está
conformado
por cuatro cilindros
electroválvula, que se encargan de controlar y dirigir
neumático y una dos el flujo de aire cabe
señalar que este sistema es el que reemplaza al sistema mecánico.
Nuestro proyecto se realiza con la intención de reducir costos, ya que simplificaremos y emplearemos componentes para sustituir la parte mecánica de las maquinas selladoras, con la misma calidad que las maquinas americanas y a un menor costo. Así mismo el proyecto que se está realizando queda disponible para modificaciones futuras con la finalidad de hacer más productivo y/o adicionarle otras funciones que permitan un mejor funcionamiento en el proceso que realiza el equipo.
RESUMEN: El presente trabajo de investigación surge de la necesidad de dar solución al sistema de sellado en el empaquetado de pantalones jeans en la microempresa Mabel’s especial en el área de producción, ya que la dificultad que se tiene al no poder obtener un proceso de sellado continuo y adecuado, el mismo que se realiza manualmente activando el mecanismo de accionamiento para el proceso de sellado, la automatización aplicada a la selladora de fundas plásticas permitirá que en el proceso mejore. La presentación del producto tomando en cuenta una presión de 75 Psi y temperatura 75 ° C que se toman de referencia para obtener un sellado de calidad y además permitirá un óptimo funcionamiento de la máquina.
RESUMEN: El proyecto consiste en la automatización de una máquina capaz de realizar el empacado de caramelo en polvo. El proceso posee varias etapas que son: dosificado, formado de la funda, sellado vertical, sellado horizontal y arrastre. Se utilizaron dos controladores de temperatura NX4 con capacidad de realizar control PLC para de lograr un mejor sellado.
RESUMEN: El proceso de automatización del sistema mecánico de empaquetamiento de botanas y dulces, está basado en la implementación de electroválvulas así como en el uso de sistemas digitales para el control y monitoreo del mismo, las cadenas usadas en el sistema mecánico son suplidas por las electroválvulas y para facilitar el manejo de la máquina se agregan contadores para los procesos más relevantes el funcionamiento y sensores electrónicos para monitorear la existencia del material. El objetivo de este proyecto es aumentar la eficiencia del proceso de producción, aplicando sistemas de automatización, control, monitoreo y control del proceso de producción a distancia, aplicar conceptos de programación y de sistemas digitales.
RESUMEN: El proyecto consiste en la automatización de una máquina capaz de realizar el empacado de caramelo en polvo. El proceso posee varias etapas que son: dosificado, formado de la funda, sellado vertical, sellado horizontal y arrastre. Se utilizaron dos controladores de temperatura NX4 con capacidad de realizar control PID para de lograr un mejor sellado. Se utilizan además dos variadores de velocidad para realizar el accionamiento de los motores, cada variador es configurado para funcionar por periodos cortos de tiempo. Un Módulo de Control Principal basado en un micro controlador dsPIC30F3011, el cual se comunica con el operador a través de un panel visualizador, con el objeto de que éste conozca el estado de la máquina y, además, pueda modificar su funcionamiento. El panel visualizador consta de un LCD gráfico de 240x128 pixeles y un teclado.
RESUMEN: El proceso de automatización del sistema mecánico de empaquetamiento de botanas y dulces, está basado en la implementación de electroválvulas así como en el uso de sistemas digitales para el control y monitoreo del mismo, las cadenas usadas en el sistema mecánico son suplidas por las electroválvulas y para facilitar el manejo de la máquina se agregan contadores para los procesos más relevantes el funcionamiento y sensores electrónicos para monitorear la existencia del material. El objetivo de este proyecto es aumentar la eficiencia del proceso de producción, aplicando sistemas de automatización, control, monitoreo y control del proceso de producción a distancia, aplicar conceptos de programación y de sistemas digitales.
1.3. NORMATIVIDAD Para garantizar la fiabilidad de los mandos neumáticos en el proceso
es
necesario que el aire alimentado tenga un nivel de calidad
suficiente. Ello implica que para que el aire atmosférico se transforme en la fuente de energía “ aire comprimido”, es necesario conseguir que el aire reduzca
su
volumen considerablemente,
la compresión del aire implica
determinados problemas, ya que al comprimirse el aire también se comprime todas las impurezas que contiene, tales como polvo, hollín, suciedades, gérmenes y vapor de agua. A estas impurezas se suman las partículas que provienen del propio compresor. Existen clases de calidades recomendadas para cada aplicación neumática, estas clases corresponden a la calidad del aire que como mínimo, necesita la
unidad consumidora correspondiente. En la tabla 3.1 “Calidad de aire
recomendadas” indica la calidad de aire comprimido en función de los tipos de impurezas, además se puede observar los parámetros indispensables para generar un aire de calidad en el área de la neumática, la misma que involucra cilindros y válvulas neumáticas. Las clases de calidad se definen en concordancia con la norma DIN ISO 8573-1. DIN ISO 8573-1 Norma que detalla sobre la calidad del aire y de la clase de filtración recomendada.
Si no se acatan condiciones como: presión correcta aire seco y aire limpio es posible que se originen tiempos prolongados de inactivación de las maquinas además, aumento en los costos de servicio. La generación del aire a presión empieza por la compresión de aire. El aire pasa a través de una serie de elementos antes de llegar hasta el punto de su consumo. El tipo de compresor y su ubicación en el sistema inciden en su mayor o menor medida en la cantidad de partículas, aceite y agua incluidos en el sistema.
Es por ello que para el acondicionamiento adecuado del aire es aconsejable utilizarlos siguientes elementos: • Filtro de aspiración. • Compresor. • Acumulador de aire a presión. • Secador. • Filtro de aire a presión con separador de agua. • Regulador de presión. • Lubricador. • Puntos de evacuación del condensado.
Cabe reiterar que en el proceso de dosificado y sellado se deberá involucrar la mayor parte de elementos necesarios para el acondicionamiento de aire, ello garantizara un mayor tiempo de vida útil de los elementos neumáticos. Es necesario insistir que el aire que no ha sido acondicionado debidamente provoca un aumento de la cantidad de fallos y, en consecuencia, disminuye la vida útil de los sistemas neumáticos. Estas circunstancias se manifiestan de las siguientes maneras: • Aumento del desgaste de juntas y piezas móviles de válvulas y cilindros. • Válvulas impregnadas de aceite. • Suciedad en los silenciadores.
NTP ISO 5209 1998 Tiene por objeto especificar las marcas obligaciones y las marcas facultativas que deben portar las válvulas industriales de uso general, e indica la manera de realizar rotulado sobre el cuerpo, sobre la brida o sobre la placa de identificación. El rotulado sobre el cuerpo puede efectuarse directamente sobre éste o sobre una placa de identificación precitada, y el método de fijación al cuerpo se especificará en la norma correspondiente al tipo particular de válvula.
CAPITULO II OBJETIVOS Y SOLUCIONES
2.1. OBJETIVOS
2.1.1. Objetivos generales El presente trabajo tiene como objetivo principal, diseñar y construir una maquina selladora para sobres de polipropileno, automatizando el proceso de sellado, y así obtener un sellado eficiente y seguro ya que así lo requiere el estándar que se aplica a los productos de laboratorio,
de esta manera nos
aseguramos que la producción de la empresa se mantenga constante sin perder la calidad en el proceso de producción. Para lograr esto aplicaremos todos los conocimientos adquiridos durante el tiempo que duro la carrera y también lo aprendido en el ámbito laboral, la combinación de estos factores nos ayudaran a desarrollar el presente proyecto y lograr los objetivos antes mencionados.
2.1.2. Objetivos específicos Desarrollar una maquina selladora que compita directamente con las mejores maquinas del extranjero y nacionales. Mejorando su desempeño en función de los circuitos que lo harán funcionar. Implementar un sistema de control de temperatura con aplicaciones industriales en función del uso de micro controladores, este sistema nos permitirá medir y controlar la temperatura, sin hacer uso de los controles de temperatura digitales que hay en el mercado, disminuyendo considerablemente el costo del equipo que se va desarrollar. La mayoría de sistemas de control en las maquinas dedicadas a la industria o producción en serie están basados en el uso de PLC’S, por ser estas en la actualidad son muy comerciales.
Desarrollaremos un sistema neumático gobernado por un PLC el cual nos permitirá controlar la velocidad de apertura y cierre de las electroválvulas.
2.2. PLANTEO DE SOLUCIONES Los principales problemas que se pretenden solucionar con la implementación de este equipo. Se basan directamente con la mejora del proceso de producción. Uno de estos factores es la reducción del tiempo de sellado, si tenemos en cuenta el principio de funcionamiento de las maquinas tradicionales veremos que estás no ofrecen la opción de poder controlar dos parámetros fundamentales en dicho proceso, estos son la velocidad con que se mueve el pistón y el otro es la temperatura necesaria para el sellado de las bolsas. La combinación del control de estos dos factores traen como consecuencia directa, la reducción del tiempo de sellado, la mejora en el producto final, la elevación de la producción y la disminución de horas de parada a causa de fallas en máquina, pues los módulos tanto de control de temperatura como el de velocidad de los pistones serán sistemas independientes, y si un módulo falla tenemos la facilidad de solo cambiar el modulo averiado pues este no afectara el desarrollo de los módulos adyacentes, y los componentes son de fácil obtención en el mercado nacional, entonces el mantenimiento de por sí ya es fácil y barato.
2.3. TECNICAS DE INVESTIGACION Hacer una investigación requiere, de una selección adecuada del tema objeto del estudio, de un buen planteamiento de la problemática a solucionar y de la definición del método científico que se utilizara para llevar a cabo dicha investigación. A esto se requiere de técnicas y herramientas que auxilien al alumno a la realización de su investigación, en este caso al desarrollo de su tesis. Entre las técnicas más utilizadas y conocidas se encuentran:
2.3.1. TECNICA DESCRIPTIVA A través de esta técnica de investigación se recopilara toda la información de los datos que se emplearan en el proyecto, esta investigación se realiza por intermedio de fichas bibliográficas (fichas textuales, fichas resumen, etc.). Y la información que se usa para recopilar la información en las fichas bibliográficas es obtenida de diferentes fuentes, libros, revistas, monografías, internet, etc. Esta técnica aplicaremos a nuestro proyecto a través de otras monografías ya existentes, las cuales nos servirán para desarrollar nuestro proyecto, también obtendremos información teórica por medio de libros, manuales y así conseguir características que se aplicaran en el proyecto.
La investigación descriptiva consta de las siguientes fases: · Formulación del problema. · Constatación del objeto del problema en su etapa inicial. · Diseño del sistema. · Control del sistema. · Analizar y valorar los cambios producidos. · Contrastar el estado inicial y final del objeto de estudio.
El proceso de Implementación del Sistema comprende los siguientes pasos: · Estudio de la problemática · Soluciones posibles utilizando la tecnología admisible. · Experimentación y prueba de los circuitos utilizados. · Implementación del proyecto y su manual de uso y operat ividad.
2.3.2. INVESTIGACION EXPERIMENTAL El presente trabajo tiene como objetivo principal, diseñar y elaborar
una
maquina
selladora
para
sobres
de
polipropileno,
automatizando su proceso realizando un sellado eficiente y seguro ya que así lo requiere el laboratorio para sus productos, de esta manera nos aseguraremos que la producción de la empresa se mantenga constante sin perder la calidad en el proceso del sellado. Para esto aplicaremos todos nuestros conocimientos adquiridos para nuestro proyecto, pudiendo alcanzar más conocimientos sobre la industria de la automatización.
CAPITULO III
MEMORIA DESCRIPTIVA
3.1
INTRODUCCION En este capítulo detallaremos los principales
parámetros de la selladora
semiautomática. También se dará a conocer el funcionamiento de la maquina mediante una explicación detallada de las tres etapas de funcionamiento de la máquina, la operación de control, la de fuerza y la del sistema neumático y por ultimo algunos detalles del manual de funcionamiento. Es muy cierto que existen en nuestro país Sistemas automáticos todavía incipientes para las aplicaciones a nuestro medio con respecto a la ayuda que puedan brindar, pero sin embargo hemos tratado de crear un sistema al alcance de las ideas y necesidades que el medio nos permite teniendo en cuenta la tecnología creciente en otros países de sur-América, desarrollar un sistema electrónico mecánico
con tecnología aplicativa a controlar temperatura son
bastantes
y se
exclusivos
electronico, bio-medicinal, o
usan
para usos
exclusivos de control bio-
llevándolo al lado
contrario
el control
automático del sistema de refrigeración los sistemas Automáticos controlados por Sensores, en América Latina depende de los avances tecnológicos que se realizan en Europa y Oriente (Japón). El hombre cada vez depende más de la tecnología, la Electrónica y la automatización, es por eso que nosotros presentamos este proyecto como un antecedente de una maquina con aplicaciones meca-electrónicas controlado por Sistemas de sensores de temperatura el cual tiene utilidades y aplicaciones específicas dentro del área de corte sellado y diseño de bolsas plásticas muy usadas en nuestro medio.
3.2. DESCRIPCION DEL PROYECTO Con este trabajo se pretende
crear un sistema
seguro, confiable,
económico y rápido que permita mejorar y optimizar el proceso de producción de la empresa. La selladora estará diseñada con dos cabezales que trabajaran simultáneamente con una diferencia de tiempo y funcionará con tres etapas: Etapa de fuerza, etapa de control y sistema neumático. La etapa de fuerza, contara con una llave térmica conectada a dos contactores conectados en paralelo a los cabezales que estarán compuestos por dos resistencias también en paralelo. La etapa de control, tanto la temperatura como la velocidad de los cilindros neumáticos estarán controlados por un PLC. Este PLC también tendrá la función de controlar la temperatura de forma que se pueda graduar a la necesidad que se requiera para el debido sellado. El sistema neumático funcionará con un compresor de aire conectado a una unidad de mantenimiento (FRL), y a su vez con una electroválvula 3/2, estas electroválvulas trabajan recibiendo una señal del PLC, la electroválvula será monoestable, el que sea monoestable quiere decir que la electroválvula no tiene memoria, es decir, que al recibir un pulso en una de su única bobina cambia de posición hasta el momento que termina el pulso y provoca que las posiciones dentro de la válvula cambien gracias a un retorno automático por muelle.
Contendrá dos cilindros neumáticos por cada cabezal en paralelo de forma que bajen y suban los dos cilindros al mismo tiempo, programando al PLC los tiempos de cada cabezal en que se mantendrán presionando la bolsa y programando también el tiempo en que se mantendrán liberados.
Los antecedentes para este trabajo son inéditos puesto que en nuestro medio no se crean maquinas termo controladas con ningún tipo de aplicación específica, pero si queremos averiguar e informarnos de la tecnología de otros continentes los cuales utilizan sistemas automáticos inteligentes, con aplicaciones cotidianas nos daremos cuenta que el proyecto tiene un valor y trasciende en el aspecto social, industrial y de ayuda para el ser humano, que se encuentra quizás en algún momento con necesidad de agilizar la producción industrial
de un sistema
de aplicación, por ser esta máquina construida para poder realizar
un trabajo más rápido así como efectivo con sensores controlado por un mismo
operario
a la vez o varios operarios este
sistema
tiene
poco
bibliografía que nos muestre como antecedentes. Por ser un proyecto inédito de nuestro media la investigación ha sido tomada en base a tecnologías que han sido desarrolladas y aplicadas en diferentes tipos de máquinas así como también de la investigación de diferentes universidades extranjeras, las cuales basan su investigación en máquinas ya
creadas en el
manejo de componentes electrónicos teniendo en cuenta que existe en nuestros medios diferentes métodos y diagramas que ayudan a la construcción de sistemas
automáticos activados, por
pistones
neumáticos.
sensores de temperatura
así
como
3.3. ESPECIFICACIONES TECNICAS La máquina creada es capaz de ser controlada por un operario de forma sencilla. El sistema automático que tendrá la temperatura puede ser regulado en cualquier momento
para que así de esta manera pueda ser incrementada o
disminuida la temperatura según lo requiera el operario. La Máquina fue creada por la necesidad de brindar ayuda al ser humano y para agilizar los medios de producción
en cualquier
empresa o fabrica,
teniendo en cuenta que su aplicación podría variar siempre y cuando las necesidades varíen con respecto al tipo de material que se trabaje en el medio. La máquina selladora contará 4 cilindros neumáticos compactos de 40mm *40 mm dos por cada cabezal, para que estos actuadores hagan la presión del sobre en el tiempo calculado para un buen sellado. La máquina estará hecha de acero inoxidable debido a que así lo requiere el laboratorio por lo que el acero es un buen material para que aguante la temperatura con la que se trabajaría aparte que es un material más limpio y eso es lo primordial para un laboratorio.
La temperatura que utilizaríamos estaría entre los rangos de 160 ºC Y 180 ºC aproximados, esta sería la temperatura promedio ya que es la misma temperatura con la que trabajan las otras selladoras para el sellado. Utilizaremos un sensor de temperatura PT 1000 conectados a la resistencia de cada cabezal de forma directa, mandara la lectura al PLC y podremos visualizar en la pantalla del logo de esta forma nos dará lectura a cuanto de temperatura estarán las resistencias.
Se trabajará con un compresor de 6 bar promedio, conectado a la unidad de mantenimiento que nos filtrara el aire comprimido, regulará la presión y a la vez lubricara nuestro sistema neumático. Las resistencias tendrán un ancho de 25 cm cada uno, esto nos dará como aproximadamente unos 30 cm por cada cabezal, el material será de microm. Contará con dos pulsadores para cada cabezal uno para el encendido y otro para la parada. Llevará un pulsador piloto para la parada de emergencia. Existe un sistema sellar
Meca-Electrónico capaz
de generar el impulso
de
las bolsas, las máquinas o sistema electrónicos que utilicen sensores que
interactúen con el medio ambiente serán los sistemas elegidos para poder desarrollar máquinas cada vez más inteligentes y con capacidad de ayudar al ser humano en un futuro no muy lejano.
3.4. MANUAL DEL USUARIO Para el mejor manejo del usuario se ha creado un manual que ayudara de forma práctica a trabajar con la selladora, así de forma sencilla la selladora será fácil de operar.
-
La máquina tiene un botón de encendido general.
Fig.1
-
Un botón de prendido y otro de apagado. Esto será individual para cada cabezal.
Fig.2
-
Un botón de parada de emergencia. Esto será en caso de algún problema y si se quiere apagar la máquina de forma rápida y general
Fig.3
-
Una llave general externa
para que ingrese la presión de aire. Estará
conectada al compresor mediante las mangueras y a su vez hacia unidad de mantenimiento que nos hará el trabajo de filtrar, regular y lubricar el sistema neumático que utilizamos.
Fig.4
-
La unidad de mantenimiento cada cierto tiempo se la hará su mantenimiento verificando que tenga el nivel de aceite adecuado. También nos indicara si le está llegando la presión necesaria del compresor.
Fig.5
-
Como la maquina es semiautomática los pistones neumáticos harán el trabajo del sellado, el usuario solo debe colocar los sobres en posición recta en medio de las dos resistencias en paralelo y luego soltar el o los sobres, colocar un recipiente debajo de la selladora para que las bolsas selladas caigan sin necesidad de estar acomodándolas. Ver figuras
Fig.6
-
Fig.7
Como la presión compacta se podrá colocar hasta dos sobres a la vez para mejorar la producción dependiendo del material se podría colocar hasta tres sobres debiendo graduar primero la temperatura y la presión de los cilindros neumáticos. Cuando la maquina se encuentre
en pruebas
detallara un manual de usuario más específico
de aplicación práctica se con miras a estandarizar
el producto creado para este fin.
La máquina trabaja con corriente C.A. de 220 voltios.
3.5. OPERATIVIDAD Y FUNCIONAMIENTO La máquina tendrá dos cabezales independientes si es que se quiere utilizar solo uno, trabajará cuando se active el pulsador de encendido comenzara a mandar la señal al PLC y automáticamente los cilindros neumáticos comenzaran
su
secuencia
a
un
tiempo
diferenciado
de
5
segundos
aproximadamente, El PLC recibirá las señale de los sensores y mandara la señales para que siga trabajando los actuadores.
3.6. APLICACIONES DEL PROYECTO Desarrollar de
un sistema alternativo electrónico activado con sensores
temperatura por el cual
se pueda
manejar
diferentes
selladoras y
cortadoras de material plástico usando diferentes voltajes. Crear un sistema
Termo-Automático usando materiales adecuados los
cuales puedan brindar seguridad al usuario y agilicen la producción de una empresa de cualquier tipo. Desarrollar tecnología utilizada de ciertos sensores electrónicos para crear una maquina con una aplicación termo específico. Desarrollar construir
y comprobar que la maquina es viable
aplicable a nuestro medio el cual formado de plástico.
así también
tiene una demanda creciente del termo
CAPITULO IV MARCO TEÓRICO
4.1. SISTEMA DE CONTROL 4.1.1. CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMABLE (PLC)
Fig.1
El Controlador Lógico Programable PLC trabaja basándose en la información recibida en sus terminales de entrada, la cual es proporcionada por elementos como pulsadores, sensores, interruptores, detectores, etc.
Esta
información es utilizada por el programa lógico interno que está dentro del PLC, el cual evalúa esta información y envía los resultados a los terminales de salida que actúan sobre motores, electro válvulas, lámparas indicadoras, etc.
El PLC por sus especiales características de diseño tiene un campo de aplicación muy extenso. Su utilización se da fundamentalmente en aquellas instalaciones en donde es necesario un proceso de maniobra y control, el cual es precisamente este caso. Sus reducidas dimensiones y la facilidad de su montaje, hacen que sea el dispositivo ideal para este proyecto.
Otras ventajas que posee este dispositivo son el mínimo espacio de trabajo y costo de instalación. Los cambios que se realizan en su gran mayoría, se dan dentro del PLC por lo que no existirá mayor modificación en el cableado. Los materiales empleados en la instalación también se reducen trayendo economía en el mantenimiento que realice la empresa donde se lo utilice. La maniobra de maquinaria industrial de plástico, maquinaria de embalajes, la maniobra de instalaciones de seguridad, el chequeo de programas, la señalización del estado de procesos, entre otras, son algunas de las aplicaciones generales que posee el PLC. Algunas de las funciones básicas que tiene el Controlador Lógico Programable son: Detección, mando, programación, y dialogo hombre-máquina, las cuales facilitan su operación; pero como la tecnología avanza las funciones que posee el PLC también lo hacen a la par; algunas de estas nuevas funciones son: Redes de comunicación, sistemas de supervisión, control de procesos continuos, buses de campo, entradas y salidas distribuidas, entre otras.
4.1.2 ARQUITECTURA DEL PLC Para describir las partes que integran a un PLC es imperante definir que todo sistema de control automático posee tres etapas que le son inherentes e imprescindibles, estas se muestran en el siguiente esquema.
Ancho de la Memoria Número de bits que conforman una posición de memoria; es usual que las memorias tengan anchos de 8 o 16 bits. En la tabla a continuación, se presentan las denominaciones dadas a grupos de bits; son nombres convencionales en el mundo informático, así como en la vida cotidiana, llamamos docena a un grupo de doce
Capacidad de Memoria Indica la cantidad de posiciones que posee la memoria. Para estas cantidades también existen convenciones:
Estructura Interna Un PLC está compuesto netamente por dispositivos electrónicos cuya configuración se asemeja a la de un pequeño computador o procesador digital. La arquitectura interna del PLC se divide en cuatro grandes partes: CPU, Memoria, Puertos y Módulos.
CONECCCION DEL PLC
Fig.2
4.2. UNIDAD DE SUPERVISION 4.2.1 DETECTOR DE PROXIMIDAD El sensor magnético de aplicación industrial o detector de final de carrera del émbolo que estará conectado al uno de los cilindros neumáticos para darnos un pulso de activación.
Fig.3
Los sensores inductivos de proximidad han sido diseñados para trabajar generando un campo magnético y detectando las pérdidas de corriente de dicho campo generadas al introducirse en él los objetos de detección férricos y no férricos. El sensor consiste en una bobina con núcleo de ferrita, un oscilador, un sensor de nivel de disparo de la señal y un circuito de salida.
4.2.2 SENSOR DE TEMPERATURA PT 100 Son sensores RTD (detector de temperatura de resistencia) que están hechos de platino. El sensor PT100 tiene una resistencia de 100 ohmios a 0 ° C y es con diferencia el tipo más común de sensor RTD. El sensor Pt500 tiene una resistencia de 500 ohmios a 0 ° C y la Pt1000 tiene 1000 ohmios de resistencia a 0 ° C. Estos sensores están montados normalmente en algún tipo de montaje o funda protectora para formar una sonda, y éstos se conocen comúnmente como sondas PRT (termómetro de resistencia de platino) o RTD.
Fig.4
- RTD (Detector de la Temperatura de Resistencia): Pt 100 o Pt 1000 (precisos, estables y que abarcan un amplio intervalo de temperatura). Nuestros RTD se basan en un elemento de película fina que garantiza la durabilidad y un tiempo de respuesta reducido.
- NTC / PTC (característica de temperatura negativa / positiva): señal de salida personalizada y elementos a precios competitivos utilizados generalmente en las aplicaciones de fabricantes de equipos.
- Termopares: adaptados a temperaturas muy elevadas y mecánicamente muy estables.
4.3. UNIDAD DE COMUNICACIÓN
4.3.1. PARAMETROS En la pantalla del PLC se visualizarán los valores de temperatura que estará ubicada en la parte frontal de la máquina.
4.4. UNIDAD CENTRAL
4.4.1. COMPARADOR DE SEÑALES Desarrollaremos varias tarjetas de control con comparadores del mismo número para asegurarnos que la temperatura sea censada por igual en los 2 sensores las cuales tendrán diferentes aplicaciones así como también utilizaremos el PLC para poder temporizar el tiempo real de encendido. Los circuitos que se encargan de comparar las señales de variación de los sensores RTD son los controladores de comparación, el PLC es el que se encarga de decodificar las señales así como su respectiva emisión de pulso.
4.5. UNIDAD DE ACTIVACION 4.5.1. LA LLAVE TÉRMICA TRIFASICA Es un elemento de activación básico que asume el papel de interruptor para decidir la activación de cualquier aparato. Ver figura
Fig.5
4.5.2. EL CONTACTOR Un contactor es un componente electromecánico que tiene por objetivo establecer o interrumpir el paso de corriente, ya sea en el circuito de potencia o en el circuito de mando, tan pronto se dé tensión a la bobina (en el caso de ser contactores instantáneos). Un contactor es un dispositivo con capacidad de cortar la corriente eléctrica de un receptor o instalación, con la posibilidad de ser accionado a distancia, que tiene dos posiciones de funcionamiento: una estable o de reposo, cuando no recibe acción alguna por parte del circuito de mando, y otra inestable, cuando actúa dicha acción.
Este tipo de funcionamiento se llama de "todo o nada". En los esquemas eléctricos, su simbología se establece con las letras KM seguidas de un número de orden. Ver figura
Fig.6
CAPITULO V ANALISIS CUANTITATIVO DEL CIRCUITO
5.1. EXPLICACION DEL CIRCUITO EN EL SISTEMA DE SELLADO En este capítulo detallaremos la etapa de nuestro sistema
para q el
usuario tenga conocimiento de lo q se está realizando, la cual comenzaremos a describir el funcionamiento general del sistema de sellado. La máquina de sellado está diseñado para sellar sobres de polipropileno exclusivamente laboratorios que utilicen gasas quirúrgicas, se diseñó con el fin de generar mayor producción, mayor rapidez en cuanto al usuario. Los pistones son alimentados con aire de presión proveniente del (FLR), una vez que ingrese aire por los conductos esto generara que el vástago haga presión hacia la parte de abajo previamente con el sobre ya ubicado y la resistencia que estará a unos 180°C.
5.2. UNIDAD DE SUPERVICION En esta unidad se encuentran los sensores de proximidad que detectaran la presencia de objetos (Sobres de Polipropileno).
5.2.1. Funcionamiento de un sistema de control apagado Para controlar el apagado de las maquinas se utiliza un sistema de control de lazo cerrado.
5.3. UNIDAD CENTRAL 5.3.1. FLR (REGULADOR, FILTROY LUBRICADOR) Etapa de mantenimiento que absorbe aire húmedo del medio que lo rodea.
5.3.2. Pistones Formados por el embolo y vástago
5.3.3. Visualizadores Una pantalla de PLC para los sensores de temperatura.
5.4. UNIDAD DE ACTIVACION Esta unidad está a cargo de un botón de parada de emergencia y selector de encendido de forma semiautomática a través del PLC que se encargara de controlar toda la etapa de control (electroválvulas, termocuplas).
BIBLIOGRAFIA
TEXTOS ELECTRONICOS:
QUINGA AMAN, Fausto Danilo.
BONILLA SALAZAR, Julio Roberto; Automatización de una máquina empacadora de caramelo en polvo; Escuela Politécnica Nacional.
SANTOYO
KAMETA,
Luis
Francisco;
Automatización
de
máquina
empaquetadora de botanas y dulces; Centro Universitario de Ciencias Exactas e Ingenierías (División de Electrónica y Computación).
BONILLA SALAZAR, Julio Roberto; Automatización de una máquina empacadora de caramelo en polvo; Escuela Politécnica Nacional
SANTOYO
KAMETA,
Luis
Francisco;
Automatización
de
máquina
empaquetadora de botanas y dulces; Centro Universitario de Ciencias Exactas e Ingenierías (División de Electrónica y Computación).
