REPÚBLICA BOLIVARIANA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR POPU LAR PARA LA EDUCACIÓN UNIVERSITA U NIVERSITARIA, RIA, CIENCIA Y TECNOLOGÍA INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO “SANTIAGO MARIÑO” EXTENSIÓN MATURÍN MATURÍN
DESARROLLO DE UN MEDIDOR DE NIVEL PARA LOS SILOS DE PRODUCTOS A GRANEL DE LA PLANTA ESVENCA, MATURIN, ESTADO MONAGAS. Propuesta de Trabajo de Grado como requisito parcial para optar a l Título de Ingeniero Electrónico.
Au!"# Luis Quijada Tu!"# Ing. Daniel Porras
Maturín !o"iembre #$%&
INDICE GENERAL
Contenido pp.
LISTA DE CUADROS............................................................................................... CUADROS............................................................................................... $$$ ÍNDICE DE %IGURAS.............................................................................................. %IGURAS.............................................................................................. $& RESUMEN.................................................................................................................&$$ RESUMEN .................................................................................................................&$$ INTRODUCCIÓN.......................................................................................................' INTRODUCCIÓN .......................................................................................................' CAPITULO I. EL P'()LEM*........................................................................................................+ P'()LEM*........................................................................................................+ ,onte-tualiación del Problema..........................................................................+ Problema..........................................................................+ (bjeti"os de la In"estigación......................................................................................../ In"estigación......................................................................................../ (bjeti"o General................................................................................................../ General................................................................................................../ (bjeti"os Especí0icos.........................................................................................../ Especí0icos.........................................................................................../ 1usti0icación de la In"estigación....................................................................................2 In"estigación....................................................................................2 II. M*',( 'E3E'E!,I*L........................................................................................4 'E3E'E!,I*L........................................................................................4 *ntecedentes de la In"estigación.........................................................................4 In"estigación.........................................................................4 )ases Teóricas...............................................................................................................5 Teóricas...............................................................................................................5 Medidores de ni"el.............................................................................................%$ ni"el.............................................................................................%$ 6ilo.....................................................................................................................%+ 6ilo .....................................................................................................................%+ 7ltrasonido.........................................................................................................%+ 7ltrasonido .........................................................................................................%+ *utomatiación..................................................................................................%+ *utomatiación ..................................................................................................%+ 6istemas..............................................................................................................%/ 6istemas ..............................................................................................................%/ Micro8controlador ..............................................................................................%2 ..............................................................................................%2 Productos a Granel.............................................................................................%2 Granel.............................................................................................%2 )arita..................................................................................................................%& )arita ..................................................................................................................%& )ases Legales..............................................................................................................%& Legales..............................................................................................................%& !orma Internacional *!6I9IE, *!6I9IE, &$2#58#$$/.....................................................%: &$2#58#$$/.....................................................%: !orma IE, &$5/:828#........................................................................................%: &$5/:828#........................................................................................%:
III. MARCO METODOLÓGICO...........................................................................'( METODOLÓGICO...........................................................................'( Modalidad de la In"estigación.....................................................................................%5 In"estigación.....................................................................................%5 Tipo de la In"estigación...............................................................................................#$ In"estigación...............................................................................................#$ 7nidad de Estudio.......................................................................................................#$ Estudio.......................................................................................................#$ T;cnicas e Instrumentos de 'ecolección de Datos......................................................#% Datos......................................................#% (bser"ación Directa...........................................................................................#% Directa...........................................................................................#% 'e"isión Documental.........................................................................................## Documental.........................................................................................## Entre"ista !o Estructurada................................................................................#+ Estructurada................................................................................#+ T;cnicas de *n
INDICE GENERAL
Contenido pp.
LISTA DE CUADROS............................................................................................... CUADROS............................................................................................... $$$ ÍNDICE DE %IGURAS.............................................................................................. %IGURAS.............................................................................................. $& RESUMEN.................................................................................................................&$$ RESUMEN .................................................................................................................&$$ INTRODUCCIÓN.......................................................................................................' INTRODUCCIÓN .......................................................................................................' CAPITULO I. EL P'()LEM*........................................................................................................+ P'()LEM*........................................................................................................+ ,onte-tualiación del Problema..........................................................................+ Problema..........................................................................+ (bjeti"os de la In"estigación......................................................................................../ In"estigación......................................................................................../ (bjeti"o General................................................................................................../ General................................................................................................../ (bjeti"os Especí0icos.........................................................................................../ Especí0icos.........................................................................................../ 1usti0icación de la In"estigación....................................................................................2 In"estigación....................................................................................2 II. M*',( 'E3E'E!,I*L........................................................................................4 'E3E'E!,I*L........................................................................................4 *ntecedentes de la In"estigación.........................................................................4 In"estigación.........................................................................4 )ases Teóricas...............................................................................................................5 Teóricas...............................................................................................................5 Medidores de ni"el.............................................................................................%$ ni"el.............................................................................................%$ 6ilo.....................................................................................................................%+ 6ilo .....................................................................................................................%+ 7ltrasonido.........................................................................................................%+ 7ltrasonido .........................................................................................................%+ *utomatiación..................................................................................................%+ *utomatiación ..................................................................................................%+ 6istemas..............................................................................................................%/ 6istemas ..............................................................................................................%/ Micro8controlador ..............................................................................................%2 ..............................................................................................%2 Productos a Granel.............................................................................................%2 Granel.............................................................................................%2 )arita..................................................................................................................%& )arita ..................................................................................................................%& )ases Legales..............................................................................................................%& Legales..............................................................................................................%& !orma Internacional *!6I9IE, *!6I9IE, &$2#58#$$/.....................................................%: &$2#58#$$/.....................................................%: !orma IE, &$5/:828#........................................................................................%: &$5/:828#........................................................................................%:
III. MARCO METODOLÓGICO...........................................................................'( METODOLÓGICO...........................................................................'( Modalidad de la In"estigación.....................................................................................%5 In"estigación.....................................................................................%5 Tipo de la In"estigación...............................................................................................#$ In"estigación...............................................................................................#$ 7nidad de Estudio.......................................................................................................#$ Estudio.......................................................................................................#$ T;cnicas e Instrumentos de 'ecolección de Datos......................................................#% Datos......................................................#% (bser"ación Directa...........................................................................................#% Directa...........................................................................................#% 'e"isión Documental.........................................................................................## Documental.........................................................................................## Entre"ista !o Estructurada................................................................................#+ Estructurada................................................................................#+ T;cnicas de *n
Procedimiento....................................................................................................#/ Procedimiento ....................................................................................................#/
IV. R)*u+-!* ............................................................................................................/ 6ituación actual del proceso de medición de los silos con productos a granel de la planta E6=E!,* ('IE!TE ('IE!TE ,.*...............................................................................#: ,.*...............................................................................#: *n
par par
CONCLUSIONES.....................................................................................................0( CONCLUSIONES .....................................................................................................0( RECOMENDACIONES...........................................................................................10 RECOMENDACIONES ...........................................................................................10 RE%ERENCIAS.........................................................................................................11 RE%ERENCIAS .........................................................................................................11
LISTA DE CUADROS
CUADRO %
22.
,ronograma de *cti"idades
# T;cnicas @@@@@@@@@@..+$
para
#& la
matri
de
solidos@@@@@.
ÍNDICE DE %IGURAS
3igura %A 6ilos que contienen productos a granel..............................................#5 3igura #A Modulo *rduino B,86'$/.................................................................+2 3igura +A *rduino !ano.....................................................................................+& 3igura /A 'egulador de =oltaje LM:4$2............................................................+& 3igura 2A ,ondensador Electrolítico..................................................................+: 3igura &A )atería %#=85*C.................................................................................+: 3igura :A L,D *rduino #$-/.............................................................................+4 3igura 4A Pulsador !ormalmente *bierto..........................................................+4 3igura 5A Diagrama del 6istema.........................................................................#: 3igura %$A Pantalla Principal Programador *rduino..........................................#: 3igura %%A ,ódigo medidor de distancia con ultrasonido..................................#4 3igura %#A 6imulación del circuito en Proteus...................................................+2 3igura %+A Men de inicio del equipo................................................................+& 3igura %/A Principal del equipo..........................................................................+& 3igura %2A Men 6er"icios.................................................................................+: 3igura %&A Men ,on0iguración.........................................................................+: 3igura %:A Men Medidor de !i"el...................................................................+: 3igura %4A ,ódigo del prototipo.........................................................................+4 3igura %5A 6imulación del prototipo..................................................................+5 3igura #$A Montaje del Prototipo.......................................................................+5 3igura #%A 'espuesta obtenida por el puerto serial............................................+5
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO “SANTIAGO MARIÑO” EXTENSIÓN MATURÍN INGENERIA ELECTRÓNICA
DESARROLLO DE UN MEDIDOR DE NIVEL PARA LOS SILOS DE PRODUCTOS A GRANEL DE LA PLANTA ESVENCA, MATURIN, ESTADO MONAGAS. LÍNEA DE INVESTIGACIÓN# Dise?o > ,onstrucción P"!2u)* -) T"34! -) G"-! Au!"# Luis Quijada Tu!"# Ing. Daniel Porras M)*, A5!# !o"iembre #$%& RESUMEN El presente trabajo de in"estigación tu"o como 0inalidad desarrollar un medidor de ni"el para los silos de productos a granel de la planta E6=E!,* con el propósito de optimiar el proceso de medición dentro de los tanques. 6e realiar< en dicCo estudio la descripción de la situación actual seguido por el an parecto 0actible una in"estigación de acuerdo al ni"el descripti"a apo>ada en una in"estigación de campo > su unidad de estudio est< representada por los silos de productos de granel con una población re0erencial de cuatro personas encargadas del la entre"ista no estructurada presentando la t;cnica de an
D)*6"$2!")*# 6ilos Productos a Granel Medidor de !i"el Micro8controlador
INTRODUCCIÓN * 0ines del siglo gracias al a"ance de la tecnología las grandes industrias impl implem ement entar aron on sist sistem emas as de lao lao de cont contro roll con con el propó propósi sito to de aume aument ntar ar el rendimiento > la e0icacia en el proceso de 0abricación de determinados productos. Estos sistemas 0ueron e"olucionando cada "e m manejo automa que al realiar una implementación e integración programando cada una de las di0erentes etapas del sistema para realiar una tarea especí0ica se reduce el tiempo de operación > se optimia el trabajo para generar procesos m dinero por ser m precisos. =isto de este modo medir signi0ica comparar la cantidad de la magnitud que tiene el mensurando Faquello que se mide con la unidad para conocer cuantas "eces el patrón est< contenido en esa magnitudes. Medir pol"os > sólidos no es 0 es por ello que cuando cuan do se necesita mejorar la e0iciencia operat operati"a i"a e"itar e"itar los sobrel sobrellen lenado adoss > optimi optimiar ar los cronogr cronograma amass de entreg entrega a es esencial tener una medición de material precisa > un control de in"entario. Los silos silos pueden pueden ser suscept susceptibl ibles es a colaps colapsos os que podría podrían n ocasion ocasionar ar 0allos 0allos catas catastr tró0 ó0ic icos os >a que a menud menudo o se gener generan an carg cargas as irre irregu gula lare ress en las las oril orilla las s ocasionado por acumulación de material o por llenado > "aciado no uni0ormes es por ello la necesidad de con0iar en los sistemas de medición para asegurar que esto no pasar< apo> así e"itar la amenaa de da?o estructural al contenedor.
%
El metodologías a incrementar en pro de mejorar el 0uncionamiento de sus operaciones > optimiar los procesos > 0unciones. En base a esto esto se cons consid ider eró ó pert pertin inen ente te prop propone onerr un medi medido dorr de ni"el ni"el para para los los silo siloss que que contengan productos a granel el cual permitir< rapide capacidad > disponibilidad de la in0ormación que se maneja a 0in de o0recer un mejor control > una ma>or e0iciencia en los procesos. En tal sentido el presente estudio se estructura en cuatro capítulosH en el capítulo I se de0ine el problema en cuestión donde se inclu>e la conte-tualiación del del prob proble lema ma el obje objeti ti"o "o gene genera rall > los los espe especí cí0i 0ico coss orie orient ntad ados os a solu soluci ciona onarr la e"entualidad > por ltimo la justi0icación de la in"estigación. En el capítulo II se encue encuent ntra ra toda toda la in0o in0orm rmaci ación ón que que sust sustent entaa la in"e in"est stig igaci ación ón tale taless como como los los antecedentes e in"estigaciones pre"ias relacionadas con el tema las bases teóricas de apo>o > bases legales. En el capítulo III se presenta la modalidad de in"estigación su tipo de acuerdo al ni"el unidad de estudio las t;cnicas e instrumentos de recolección de datos > las t;cnicas de an
#
CAPÍTULO I EL PROBLEMA C!7)8u+$96$:7 -)+ P"!3+);
* ni"el mundial las acti"idades industriales los insumos > las cargas de trabajo no son in0ini in0initas tas lo que genera genera que constan constantem temente ente se deban deban estar estar pro"e> pro"e>endo endo recur recurso soss para para mant mantene enerr las las opera operaci cione oness en 0unc 0uncio ionam namie ient nto o lo que lle" lle"aa a la implementación de mecanismos que a>uden a determinar con precisión los estatus general generales es de los elemen elementos tos necesar necesarios ios para para operar operar m los cronogramas de acti"idades que pre";n los momentos en los que se requerir es por ello que los procesos industriales deben tener algn tipo de dispositi"o que controle los ni"eles de insumos que se disponen > que se "an consumiendo a estos dispositi"os se le conoce c omo medidores. En los di0erentes procesos la industrias Can ido e-igiendo el desarrollo de instrumentos capaces de medir los elementos sólidos líquidos > gaseosos en 0orma contin continua ua en parti particul cular ar en los tanque tanquess de almacen almacenami amient ento o o silos silos destin destinados ados a contener materia prima o productos 0inales lo Ca lle"ado al Combre a desarrollar > mejorar de 0orma constante equipos de medición de sólidos cada "e m económicos con el 0in de obtener in0ormación sobre sus ni"eles de 0orma "era > oportuna. En =eneuela =eneuela las empresas requieren el per0eccionamiento o mejora de equipos que est;n disponibles para e"aluar > manejar materiales segn sea su aplicación. La "alide > la con0iabilidad de la medición de una "ariable depende delas decisiones que se tomen para desarrollarla > obtener in0ormación de 0orma cientí0ica siguiendo +
un procedimiento establecido para así lograr una adecuada comprensión del concepto e"itando imprecisiones o ambigedad por lo que se Ca e"idenciado en di"ersas organiaciones a ni"el nacional que dicCa "ariable Ca corrido el riesgo inCerente de ser in"alidada debido a que no produce in0ormación con0iable por tal moti"o las empresas "en la necesidad de la aplicación de medidores de ni"el en di0erentes productos Caciendo ;n0asis en la preparación necesaria para el uso de los mismos. En mucCos casos las empresas no poseen medidores de ni"el debido a que no est temperaturas ele"ados por lo cual se Ca "isto la necesidad de utiliar los instrumentos m apropiados como los de radiación o b que pre0eriblemente no entren en contacto
con
el material
utiliando
algn
tipo de radiación
electromagn;tica para la obtención de datos > mediciones requiriendo los mejores est precisión.
O34)$&!* -) + I7&)*$<6$:7 Objetivo General
Desarrollar un medidor de ni"el para los silos de productos a granel de la planta E6=E!,* Maturín Estado Monagas con el propósito de optimiar el proceso de medición dentro de los tanques. Objetivos Específicos
%. Describir la situación actual del proceso de medición de los silos de productos a granel con la 0inalidad de caracteriar la problem par
/
/. Dise?ar el sistema bas
=u*$>$66$:7 -) + I7&)*$<6$:7 Las distintas t;cnicas de medición de ni"el constitu>en entre otras una Cerramienta de implementación importante al momento de considerar ciertos 0actores como la seguridad de las instalaciones el control de la calidad de los productos la optimiación de los procesos > la protección del ambiente. Tomando en cuenta la calidad de la medición que se est; Caciendo > por ende la responsabilidad que esto conlle"a al momento de tomar una decisión. (tra de las soluciones puntuales que o0rece la implementación de los medidores de ni"el para la empresa se "e representada en el aCorro de Coras Combres al momento de requerir in0ormación sobre el ni"el del contenido de los silos esto genera nue"as oportunidades para la empresa al utiliar de 0orma m permitiendo el acceso a nue"as tecnologías. *l obtener in0ormación de 0orma con0iable > precisa se tiene ma>or control sobre las operaciones dentro de la empresa lo que lle"a a tomar decisiones de 0ormas acertada pre"iniendo errores que puedan causar a la empresa p;rdidas económicas lesiones al personal o paraliación de procesos. * ni"el t;cnico esta in"estigación "iene a representar una oportunidad importante para la institución objeto de estudio de abordar con precisión cu los 0actores que Can 0acilitado su permanencia en el tiempo. (tro de los aportes de este trabajo se encuentra en el CecCo de que a tra";s de su ejecución se abren las posibilidades de mejoramiento de los procedimientos de control Casta aCora utiliados. La e"olución tecnológica en el sector electrónico > las comunicaciones Ca propiciado la aparición de sistemas de medición de ni"el para el control > gestión de 2
in"entarios en el sector industrial. El bene0icio b mantenimiento por lo cual la solución para la empresa es la reducción de p;rdidas de esta 0orma se proporciona estabilidad 0inanciera en la implementación del m;todo de medición. ,on la aplicación de dicCos medidores la sociedad "eneolana en general tambi;n saldr< bene0iciada debido a que estos pueden ser implementados en silos que contengan di0erentes tipos de sólidos como granos semillas alimentos a granel > cualquier otro tipo de productos que puedan ser almacenados proporcionando in0ormación precisa > con0iable > de igual manera brindar a>uda a los medianos > grandes productores. En este sentido la ejecución de la in"estigación "a permitir e-presar en la pr la aplicación de los mismos mediante el modelo que se desea proponer en este trabajo > que pretende generar soluciones puntuales a este elemento 0undamental de medición en la institución objeto de estudio. Desde el punto de "ista metodológico se estarían estableciendo un conjunto de directrices que permitir dise?o de in"estigación instrumentos de recolección de datos > los procesos de an
&
:
CAPÍTULO II MARCO RE%ERENCIAL A7)6)-)7)* -) + I7&)*$<6$:7 Los antecedentes de la presente in"estigación se re0ieren a los estudios pre"ios relacionados con el problema planteado es decir in"estigaciones realiadas anteriormente > que guardan algn tipo de relación con el objeto de estudio que ser"ir poder mejorar la atención a los pacientes. El aporte dado por esta in"estigación se basar< en los par duración de las ondas de acuerdo a su 0inalidad. 'amos 1. J#$%/K. Autoatizaci!n del sistea de edici!n de flu"o de gas de las plantas copresoras pertenecientes al centro operativo #rocual, $D%&A, Divisi!n 'urrial del Estado Monagas. Trabajo de grado título obtenidoA Ingeniero Electrónico. Instituto 7ni"ersitario Polit;cnico F6antiago Mari?o E-tensión Maturín. Este estudio se realió con el propósito de mejorar el 0uncionamiento operati"o de la organiación mediante la aplicación una metodología automatiada optimiando cada uno de sus procesos con la 0inalidad de aumentar la con0iabilidad > traabilidad de los datos manejados. La contribución de esta in"estigación al presente 4
estudio se encontrar< principalmente en la metodología utiliada para la automatiación de las mediciones > monitoreo de las acti"idades que se quieren lle"ar en los silos a granel en la empresa E6=E!,*. 6otillo =. J#$%#K. Desarrollo de un dispositivo para la edici!n de teperatura, huedad, gas (utano ) on!*ido de car(ono en atosferas peligrosas, (asado en tecnología teleétrica.Trabajo de grado título obtenidoA Ingeniero Electrónico. Instituto 7ni"ersitario Polit;cnico F6antiago Mari?o E-tensión Maturín. Este trabajo de in"estigación se realió con la 0inalidad de mejorar el proceso de medición > de tal manera garantiar el bienestar de los trabajadores buscando garantiar el control > an a la captación de cualquier tipo de in0ormación en una institución situación que promue"e la coordinación de las operaciones dentro de la organiación dando 0
B*)* T):"$6* Las bases teóricas comprenden una serie de in0ormación > conocimientos desde la perspecti"a del tema en cuestión que pretenden aclarar el entorno del mismo > las situaciones que le a0ectan todo esto con el propósito de e-plicar el problema planteado > ser"ir de soporte al estudio realiado. La base teórica presenta una estructura sobre la cual se dise?a el estudio sin esta no se sabe cu cu
E-isten distintos m;todos para la medición de ni"el de líquidos con características particulares que los Cacen m
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Medidores de nivel directos
6on aquellos que se basan en la medición directa de la altura de líquido. 6e pueden di"idir en aquellos que son mec generalmente manuales de los que basan la medición del ni"el en un 0lotador acoplado a equipo el;ctrico.
V"$++ -) ;)-$6$:7 ,onsiste en una "arilla que se introduce en el tanque a medir. *l retirar la "arilla del depósito el ni"el alcanado quedar< marcado en la "arilla. El operario que realia la medición est< en la parte alta del depósito por lo que este m;todo est< contraindicado para la medición de productos cu>as propiedades puedan ser perjudiciales para el operario o sea complejo situarse en la parte alta del depósito.
C"$*+ -) ;)-$6$:7 * dos lla"es situadas en los e-tremos in0erior > superior del depósito se coloca un tubo de "idrio o pl cómodo > la des"entaja principal de que el elemento transparente suele ser menos resistente que el material con el que est< 0abricado el depósito > puede romperse ocasionando un "ertido de producto.
%+!-!" 7n 0lotador en el interior del depósito marca permanentemente el ni"el del líquido. Ba> mltiples maneras de transmitir el ni"el del 0lotador al operario. %. Mec una escala calibrada que marcan el "olumen del líquido. ' directo pero "oluminoso > que puede enredarse.
%$
#. Magn;ticamente. El 0lotador lle"a incorporado un iman que transmite la se?al bien a una piea met
Medidores de nivel hidrostáticos
La medición de ni"el Cidrost recipientes. 6u m;todo de medición se basa en la presión que ejerce la columna de líquido sobre el recipiente la cual depender< del ni"el de producto de su densidad > de la presión atmos0;rica.
Medidores de nivel por presión
La manera m ajustando por la densidad se conocer< el ni"el. Este sistema se basa en el principio de medir la carga o presión Cidrost
Medidores de nivel por burbujeo
%%
,uando no es posible o con"eniente colocar un sensor de presión en el 0ondo del depósito se puede colocar una "arilla Cueca que llegue Casta el 0ondo > desplaar el líquido que Ca> dentro de la "arilla por aire. 6obre el punto m robustos que no tienen partes mó"iles en contacto con el líquido > seguros por no lle"ar electricidad a la ona del depósito. El burbujeo adem e"ita que se queden residuos que impidan la medición del ni"el. Medidores de nivel por presión diferencial
El principal incon"eniente de medir la presión para encontrar el ni"el es que la altura del líquido depende de la densidad del mismo. MucCas "eces la densidad es desconocida o "ariable bajo e0ectos como la temperatura. Midiendo en dos puntos a una distancia conocida se puede calcular la densidad > una "e conocida calcular con precisión la altura del líquido.
Medidores de nivel según las propiedades eléctricas del producto a medir
%.
M)-$-!")* -) 7$&)+ 626$$&!* 3uncionan midiendo las "ariaciones de la capacitancia de una sonda introducida
en el líquido del cual se quiere medir el ni"el. La constante diel;ctrica del líquido es di0erente de la del aireH midiendo la cantidad de carga el;ctrica en la sonda se establece la altura del líquido. Los medidores de ni"el capaciti"os o0recen la "entaja de no tener partes mó"iles. #.
M)-$-!")* -) 7$&)+ 2!" u+"*!7$-!*. Los ni"eles de ultrasonidos emiten una onda que llega Casta la super0icie del
líquido > rebota Casta "ol"er a llegar al sensor de ni"el. El tiempo que tarda la onda en ir > "enir determinar< la distancia entre sensor > altura que restando de la altura
%#
total o0recer< la altura del líquido. Generalmente trabajan a #$ o /$ B. (0recen la "entaja de que no Ca> partes inmersas en el líquido > su colocación es mu> sencilla. Pueden presentar problemas cuando los líquidos 0orman espumas o la geometría del depósito genera ecos que perturban la se?al de la l
M)-$-!")* -) 7$&)+ 6!7-u6$&!* 3unciona en líquidos conductores de la electricidad > detectan el cierre de un
circuito el;ctrico. 6e suelen emplear como medidores discretos por puntos > se colocan dos electrodos a la altura que se desea controlar. 7n electrodo est< conectado al negati"o de una pila > otro al positi"o para que cuando el líquido ba?e ambos electrodos se cierre el circuito el;ctrico detect sencillos > económicos pero el principal incon"eniente es que no todos los líquidos conducen la electricidad lo que restringe el
Medidores de nivel por desplaamiento
3unciona acoplando un 0lotador a un indicador mec ese desplaamiento se transmite al dial mediante el brao. 6on sencillos pero no suelen tener una precisión mu> alta.
!ilo
Es una construcción dise?ada para almacenar granos > otros materiales a granel. Los m descarga desde la parte superior. *ctualmente el dise?o original para la agricultura se Ca adaptado a otros
%+
usos en la industria utilia que la principal "entaja de los silos es que el ensilaje tiende a empacarse bien gracias a su propio peso con e-cepción de algunos metros de la parte superior. "ltrasonido
El ultrasonido es una onda sonora cu>a 0recuencia supera el límite perceptible por el oído Cumano Jes decir el sonido no puede ser captado por las personas >a que se ubica en torno al espectro de #$.$$$ BK.*lgunas especies como ciertos insectos > mamí0eros Jlos del0ines > los murci;lagosK lo utilian de 0orma parecida a un radar para su orientaciónH a este 0enómeno se lo conoce como ecolocaliación. 6e sabe que las ondas emitidas por estos animales son tan altas que Frebotan 0
La automatiación es un sistema donde se tras0ieren tareas de producción realiadas Cabitualmente por operadores Cumanos a un conjunto de elementos tecnológicos bas
$arte #perativa Es la parte que acta directamente sobre la m realice la operación deseada. Los elementos que 0orman la parte operati"a son los accionadores de las m los captadores como 0otodiodos 0inales de carrera.
$arte de Mando 6uele ser un autómata programable Jtecnología programadaK aunque Casta Cace bien poco se utiliaban rel;s electromagn;ticos tarjetas electrónicas o módulos lógicos neum
el autómata programable esta en el centro del sistema. Este debe ser capa de comunicarse con todos los constitu>entes de sistema automatiado.
#("etivos de la autoatizaci!n %. Mejorar la producti"idad de la empresa reduciendo los costes de la producción > mejorando la calidad de la misma. +. Mejorar las condiciones de trabajo del personal suprimiendo los trabajos penosos e incrementando la seguridad. . 'ealiar las operaciones imposibles de controlar intelectual o manualmente. /. Mejorar la disponibilidad de los productos pudiendo pro"eer las cantidades necesarias en el momento preciso. 2. 6impli0icar el mantenimiento de 0orma que el operario no requiera grandes conocimientos para la manipulación del proceso producti"o. &. Integrar la gestión > producción. !istemas
7n sistema es un conjunto de 0unciones que operan en armonía o con un mismo propósito > este puede ser ideal o real. Por su propia naturalea un sistema posee reglas o normas que regulan su 0uncionamiento > como tal puede ser entendido aprendido > ense?ado. 6on capaces de reaccionar juntos al ser estimulados por in0luencias e-ternas adem tiene límites especí0icos en base de todos los mecanismos de retroalimentación signi0icati"os. Todo sistema tiene uno o algunos propósitos. Los elementos como tambi;n las relaciones de0inen una distribución que trata siempre de alcanar un objeti"o. 7n cambio en una de las unidades del sistema con probabilidad producir< cambios en las otras. Estos tienen una tendencia a adaptarse con el 0in de alcanar un equilibrio interno 0rente a los cambios e-ternos del entorno por tal moti"o trabajan en torno a una conclusión > para ello necesitan de otros elementos sabiendo que estos trabajan en conjunto para lograr su 0inalidad que es el objeti"o esperado. Micro$controlador
%2
7n micro controlador es un circuito integrado programable capa de ejecutar las órdenes grabadas en su memoria. Est< compuesto de "arios bloques 0uncionales en su interior los cuales inclu>en tres principales unidades 0uncionales de una computadora las cuales sonA unidad central de procesamiento memoria > peri0;ricos de entrada9salida el cual se programa para que cumplen una tarea especí0ica. ,uando es 0abricado el micro controlador no contiene datos en la memoria '(M. Para que pueda controlar algn proceso es necesario generar o crear > luego grabar en la EEP'(M o equi"alente del micro controlador algn programa el cual puede ser escrito en lenguaje ensamblador u otro lenguaje para micro controladoresH sin embargo para que el programa pueda ser grabado en la memoria debe ser codi0icado en sistema num;rico Ce-adecimal que es 0inalmente el sistema que Cace trabajar al micro controlador %roductos a Granel
* Granel es el t;rmino que se usa para nombrar las cargas que se e0ectan en grandes cantidades o los productos que se "enden sin en"asar ni empaquetar > se di"ide principalmente en carga a granel 6ólida o seca > ,arga a granel Liquida. Las cargas a granel pueden realiarse en estado sólido o líquido > generalmente se transportan en barcos 0errocarriles camiones o traillers. 7na "e llegado a su destino 0inal estas cargas pueden utiliarse por grandes consumidores industriales o empacarse en unidades de menor "olumen para ser distribuidas con ma>or e0iciencia.
&arita
La barita es un mineral no meta 0órmula química es )a6(/. Es conocida tambi;n como baritina o espato pesado siendo unas de sus principales características el ser un material inerte no tó-ico > que tiene un alto peso especí0ico llegando a ser de Casta /.2 gr9cc siendo ;sta ultima característica de donde pro"iene su nombre que es de la palabra griega baros que signi0ica pesado.
%&
Encabea a un grupo mineralógico con0ormado por la barita misma celestita anglesita > anCidrita > su color "a de transparente al blanco pasando por rosa p rojo amarillento dependiendo de las impureas que contenga. Mu> comnmente 0orma una solución sólida en di0erentes proporciones con la celestita con lo que la 0ormula mas comn es J)a6rK6(/ > dependiendo de la combinación es la densidad del producto disminu>endo a ma>or cantidad de estroncio. El principal uso de la barita es en la industria petrolera aunque tambi;n tiene importantes aplicaciones en la industria de la pintura como un pigmento con resistencia a los os debido a que con su alta densidad es capa de absorber la radiación > en algunos casos substitu>e al plomo.
B*)* L)<+)* Norma 'nternacional #N!'('E) *+,-.$-++/
Esta norma describe un sistema para clasi0icar los grados de p rotección proporcionados por las en"ol"entes de equipos el;ctricos para dos condicionesA %. La protección de las personas contra el acceso a partes peligrosas > protección del material contra la penetración de cuerpos sólidos e-tra?os #. La entrada de agua. El grado de protección 0rente a estas dos condiciones se designa por un ,ódigo IP lo cual inclu>e no sólo met
%:
un grado de protección contra las sondas > objetos e-tra?os sólidos así como las salpicaduras de agua.
Norma 'E) *+./0$,$)onmutación 1 control a &aja 2ensión3 #paratos de mando 1 elementos de conmutación detectores de pro4imidad
Esta parte de la norma IE, &$5/: se aplica a los interruptores de pro-imidad inducti"os > capaciti"os que detectan la presencia de materiales met 9 o de objetos no met no interruptores mec est
%4
CAPÍTULO III MARCO METODOLÓGICO M!-+$-- -) + I7&)*$<6$:7
El presente estudio estar< enmarcado en la in"estigación de tipo pro>ecto 0actible >a que se pretende descubrir los elementos que inter"ienen en la situación actual del departamento comprender por qu; ocurre esta situación > qu; la origina adem cubrir las necesidades que se detectaron en el diagnóstico de la misma. En ese orden de ideas esta in"estigación se desarrolló bajo la modalidad de pro>ecto 0actible de0inida por el Manual de Trabajo de Grado del Instituto 7ni"ersitario Polit;cnico 6antiago Mari?o J#$$&K como unaA Fpropuesta de un modelo 0uncional "iable o de una solución posible de un problema de tipo precto 0actible consiste en un conjunto de acti"idades enlaadas entre sí cu>a 0inalidad radica en el dise?o de una propuesta de acción dirigida a resol"er un problema o necesidad pre"iamente detectada en el medio > su ejecución permitir< el logro de objeti"os de0inidos en atención a las necesidades que pueda tener una institución en un momento determinado. *demado en una in"estigación de campo donde los datos se obtu"ieron directamente de la realidad estudiada. 6egn *rias 3 J#$$&K la in"estigación de campo est< de0inida como F@la recolección de datos directamente de los sujetos in"estigados o de la realidad donde ocurren los CecCos sin manipular o controlar "ariable alguna Jp. +%K Por ello esta %5
propuesta se apo>ó en una in"estigación de campo debido a que el in"estigador se trasladó a la empresa E6=E!,* directamente al racional de recolección tratamiento an presentación de datos basado en estrategias que permitieron la recolección de datos directos de la realidad > la obtención de in0ormaciones necesarias para realiar la presente in"estigación.
T$2! -) + I7&)*$<6$:7 Para este trabajo la in"estigación de acuerdo al ni"el es descripti"a >a que se busca indagar > conocer la situación que se presentaba entre los campos para determinar la problem a partir de esto poder establecer una solución 0actible para dicCo problema. Burtado > Toro J%554K de0inenA FLa in"estigación descripti"a es aquella que busca especi0icar las propiedades importantes de personas grupos comunidades objeti"os o cualquier otro e"ento sometido a in"estigaciónH en otras palabras miden di"ersos aspectos o dimensiones del e"ento in"estigado Jp. ##+K. De acuerdo a lo citado pre"iamente este tipo de in"estigación estu"o re0erido a llegar a conocer las situaciones costumbres > actitudes predominantes a tra";s de la descripción e-acta de las acti"idades objetos procesos > personas. 6u meta se limita a la predicción e identi0icación de las relaciones que e-isten entre dos o m
U7$-- -) E*u-$! Es la unidad de la cual se necesita in0ormaciónH es el indi"iduo o conjunto de indi"iduos de donde se obtiene el datoH la unidad de estudio corresponde a la entidad que "a a ser objeto de medición > se re0iere al qu; o qui;n es sujeto de inter;s en una in"estigación. Burtado 1. J#$$:K dice respecto a la unidad de estudio lo siguienteH Fse re0iere al conte-to al ser o entidad poseedores de la característica e"ento o cualidad
#$
o "ariable que se desea estudiar una unidad de estudio puede ser una persona un objeto un grupo una e-tensión geogr<0ica una institución Jp.2&K en toda in"estigación es necesario de0inir la unidad de estudio. *l identi0icar con precisión la unidad de estudio se puedan establecer con e-actitud las 0uentes que son todos aquellos medios de los cuales procede la in0ormación > que satis0acen las necesidades de conocimiento de una situación presentada. En esta in"estigación la unidad de estudio correspondió a los silos que contienen productos a granel en el
T?67$6* ) I7*"u;)7!* -) R)6!+)66$:7 -) D!* Para realiar la recolección de datos que sir"ieron de soporte a la in"estigación se Cio uso de una serie de t;cnicas e instrumentos orientados a recopilar la in0ormación necesaria para lograr los objeti"os. En este sentido *rias J#$$#K de0ine a las t;cnicas de recolección de datos comoA Flas distintas 0ormas o maneras de obtener la in0ormación Jp. 4K.Es importante recalcar que las t;cnicas e instrumentos de recolección de datos se aplican de acuerdo al tipo > dise?o de la in"estigación. En concordancia con esto se aplicaron las siguientes t;cnicas e instrumentos para recoger la in0ormación necesaria para el estudio. De acuerdo a estas de0iniciones las t;cnicas de recolección de datos usadas en la in"estigación 0ueron las siguientesA
Observación 5irecta
La obser"ación se utilió como instrumento para realiar un registro general de la situación actual que presentaba la empresa. 6egn Burtado J#$$4K a tra";s de este instrumento @el obser"ador registra el e"ento de 0orma global con todos los elementos que inter"ienen > otros 0enómenos relacionados inclu>endo el conte-to ambiental Jp. /2#K. Es decir el obser"ador registrar< todo lo que "isualice alrededor
#%
del e"ento de estudio incluso los aspectos que de alguna u otra manera modi0ica o inter"ienen en ;l. En otras palabras el registro global permitió "isualiar las condiciones actuales de la empresa así como las condiciones de operación del are de planta el estado de los equipos > otros aspectos que in0lu>an en la no disponibilidad del sistema pudiendo tener de este modo una perspecti"a clara de la situación presentada. La obser"ación directa segn Tama>o > Tama>o J#$$+K consiste enA Fel uso sistem
6evisión 5ocumental
Es la Cabilidad necesaria para pro"eer in0ormación de las 0uentes primarias impresas de las cuales se busca acceso. ,on relación a la utiliación de esta t;cnica )alestrini M J#$$&K re0iereA F@ a partir de la re"isión documental como punto de partida en el an obser"ación de los CecCos presentes en los materiales escritos consultados que son de inter;s para la in"estigación Jp. %2#K. De esta manera el in"estigador e0ectuara una re"isión bibliogr<0ica de di0erentes materiales impresos escritos por di"ersos autores con el 0in de ampliar sus conocimientos sobre el problema objeto de estudio clasi0icar de manera clara > precisa toda la in0ormación obtenida para poder tener los datos principales > esenciales para la in"estigación > de este modo poder realiarlo con base > buena in0ormación. La conjunción de los conceptos antes citados tienen una relación directa
##
con la presente in"estigación porque proporcionaron un marco metodológico "iable para su ejecución.
Entrevista No Estructurada
6egn Burtado 1. J#$$:K FLa entre"ista no estructurada consiste en 0ormular preguntas de manera libre > espont que tan in0ormados est registro durante sus jornadas laborales.
T?67$6* -) A7@+$*$* -) D!* La t;cnica de ane un proceso que in"olucra la clasi0icación el procesamiento > la interpretación de la in0ormación obtenida durante su recolección. La 0inalidad del an de dar respuesta a la pregunta de in"estigación. Para la realiación de este trabajo de in"estigación es necesaria la aplicación de t;cnicas de an
6ubrica o Matri de evaluación
#+
Las rbricas son instrumentos de medición en los cuales se establecen criterios > est subjeti"as esto se realia a tra";s de un conjunto de criterios graduados que permiten "alorar el aprendiaje los conocimientos >9o competencias logradas por el estudiante. Por lo general se dise?a de manera que el objeto de estudio pueda ser e"aluado en 0orma Fobjeti"a > consistente. *l mismo tiempo permite al que la utilia especi0icar claramente qu; espera del objeto de estudio > cu
%rocedimiento
Procedimientos J0ases etapas > acti"idadesK
%. 3ase DiagnosticaA Descripción de la situación actual de la empresa aplicando la metodología pre"ista en la modalidad de In"estigación de ,ampo. #. 3ase de an elaboración de planos. 2. 3ase puesta a pruebaA Elaborar un prototipo del sistema para someter a prueba > e"aluar su 0uncionabilidad.
#/
Cu-"! '# C"!7!<"; -) A6$&$--)* -) G7
M)*)* %*)* A6$&$--)*
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%*) I# Describir la situación actual
# &
'ealiar "isitas a las instalaciones Tomar 0otogra0ías de las onas a estudiar 'ecolectar in0ormación de los trabajadores ,onocer las problem par 0uncionamiento
CAPÍTULO IV
RESULTADOS
S$u6$:7 6u+ -)+ 2"!6)*! -) ;)-$6$:7 -) +!* *$+!* 6!7 2"!-u6!* <"7)+ -) + 2+7 ESVENCA ORIENTE C.A. Dentro de las 0unciones pertenecientes al departamento de planta se encuentra el monitoreo > control del material almacenados en los silos con productos a granel. *l comenar la in"estigación se realió un an las entre"istas no estructuradas 0ueron las Cerramientas 0undamentales para
CAPÍTULO IV
RESULTADOS
S$u6$:7 6u+ -)+ 2"!6)*! -) ;)-$6$:7 -) +!* *$+!* 6!7 2"!-u6!* <"7)+ -) + 2+7 ESVENCA ORIENTE C.A. Dentro de las 0unciones pertenecientes al departamento de planta se encuentra el monitoreo > control del material almacenados en los silos con productos a granel. *l comenar la in"estigación se realió un an las entre"istas no estructuradas 0ueron las Cerramientas 0undamentales para conocer el manejo de las acti"idades procesos e in0ormación por parte del personal encargado del rudimentario e impreciso para calcular de 0orma apro-imada el contenido dentro de los silos que poseen productos a granel creando así grandes discrepancias entre el contenido real de producto que Ca> en e-istencia > el "olumen registrado por el operador. El departamento encargado de lle"ar el control de ni"el de los silos es el departamento de in"entario el cual se encarga de monitorear los in"entarios de materias primas > materiales de trabajo > especí0icamente el coordinador de in"entario trabaja de 0orma mancomunada con el coordinador de almac;n el cual tiene dentro de sus obligaciones "elar por el cumplimiento de las mediciones El m;todo utiliado por la empresa consiste en solicitar a una cuadrilla con0ormada por un mínimo de dos personas que Caga presencia en el silo a e"aluar. 7na "e en el sitio de trabajo uno de los operarios sube por la escalera de ser"icio del silo golpe continua golpeando el
#:
sonido que produce el martilleo Ca "ariado lo cual indica que a partir de ese punto el interior del silo se encuentra "acío. Na determinado el punto m<-imo de material contenido en el silo el operador que se encuentra en la escalera de ser"icio le noti0ica al que est< en tierra que >a llego al punto m<-imo > este procede a contar desde el primer escalón Cacia arriba Casta el punto donde se encuentra lleno el silo. ,ontabiliados los escalones se registran en una planilla > se lle"a la in0ormación al super"isor del en tanques dentro de la planta para que este realice de 0orma manual los c calcular el "olumen ocupado dentro del cilindro implementando 0órmulas matem de esta 0orma se obtiene un apro-imado del "olumen ocupado por el sólido dentro del silo lo que cual trae como consecuencia imprecisión en los procesos realiados por el personal. ,abe destacar que este proceso genera desgaste 0ísico al trabajador lo e-pone constantemente a situaciones riesgosas > requiere de un gran nmero de personal para lle"arse a cabo sumado al tiempo que lle"a culminar la tarea el cual est< comprendido entre quince J%2K > "einticinco J#2K minutos multiplicado de uno a cinco "eces al día que es la cantidad de "eces que se realia el control dependiendo de las acti"idades realiadas por la cantidad de silos que se encuentren en operación genera gastos en recurso Cumano > tiempo que se traduce en doscientas J#$$K Coras Combre al mes tomando como promedio la obtención de mediciones por dos operarios cuatro "eces al días en dos silos. Es notable que este departamento posee di0erentes acti"idades a desempe?ar como lo son el registro de in"entario de los productos almacenados a granel en paleta equipos de seguridad personal equipos electrónicos > el;ctricos que >a Ca>an sido dispuestos para disposición 0inal o que >a cumplieron con su periodo de "ida til es por ello la importancia de simpli0icar > automatiar procesos con lo cual se #4
obtendrían bene0icios tangibles en reducción de tiempo a la Cora de realiar las acti"idades > simpli0icación de las operaciones abriendo la posibilidad de en0ocarse en otras tareas que requieran ma>or control. En la 0igura % se puede apreciar el e-terior de los silos que contienen productos a granel en el
%$
A7@+$*$* -) +* -$>)")7)* ?67$6* -) ;)-$6$:7 -) *!+$-!* 2!" ;)-$! -) u7 ;"$9 -) )&+u6$:7 Para el an e"aluar de 0orma objeti"a la 0orma en como manejan la in0ormación como se comunican su con0iabilidad > necesidades de mantenimiento > super"isión.
#5
Cu-"! # T?67$6* 2" + ;"$9 -) *!+$-!*
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L*)"
%.%. Lle"a la in0ormación a una locación remota.
Posible mediante el manejo de recursos de red.
Posible mediante el manejo !o es posible. de recursos de red.
%.#. ,apacidad de registro.
Gran capacidad para el almacenamiento de datos de 0orma autom
%.+. Medición de =olumen real.
%./. Tiempo de obtención de la in0ormación. %.2. 3acilidad de la in0ormación.
#.%. Manejo desde una ubicación remota.
C!;u7$66$:7
0 C!7>$3$+$-1 M7)7$;$)7!
#.#. (perarios necesarios para realiar la medición. +.%. ,alidad de medición obtenida. +.#. 'iesgo de que el proceso presente 0allas. /.% !ecesidad de mantenimiento. /.# ,ostos
B*6u+
M7u+ !o es posible.
Gran capacidad para el !o es posible el registro !o es posible el almacenamiento de datos autom mediante la in0ormación en tiempo real in0ormación en tiempo real real el c amigable 0orma concreta > amigable obtene r el "alor del matem el uso de de control > el uso de recursos de red. recursos de red. % % # +
E-celente
E-celente
)uena
Mala
Medio
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Medio
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*lto
*lto
Medio
!inguno
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*lto
)ajo
+$
*l momento de realiar la medición del "olumen ocupado por un sólido dentro de un espacio determinado e-isten di0erentes t;cnicas equipos > procedimientos para lle"ar a cabo la tarea > es por ello la necesidad de escoger de 0orma adecuada tomando en cuenta di"ersos 0actores como lo son la calidad de la medición que se requiera la con0iabilidad > los costos de operación es por ello que se realia una in"estigación para indagar sobre las t;cnicas m
*l momento de realiar la medición del "olumen ocupado por un sólido dentro de un espacio determinado e-isten di0erentes t;cnicas equipos > procedimientos para lle"ar a cabo la tarea > es por ello la necesidad de escoger de 0orma adecuada tomando en cuenta di"ersos 0actores como lo son la calidad de la medición que se requiera la con0iabilidad > los costos de operación es por ello que se realia una in"estigación para indagar sobre las t;cnicas m mantenimiento con la 0acilidad de poder implementarse en casi todos los silos de mediana > baja capacidad. 7na de las "entajas que o0rece este m;todo es que siempre que se cuente con una escalera de ser"icio para el silo un encargado puede subir e ir golpeando con un martillo el silo para estimar cual es la altura m<-ima del material contenido dentro de ;l sin embargo como des"entaja se presentan incon"enientes al momento de comparar los resultados obtenidos al momento de realiar la medición > el "alor real del material contenido dentro de ;l >a que este m;todo lo que busca es arrojar como resultado un "alor estimado > no Cace Cincapi; en la e-actitud. Las grandes industrias implementan recursos de automatiación en sus operaciones debido a la complejidad de las tareas que se realian > la dependencia que e-iste entre cada uno de sus procesos es por ello que se Can "isto en la necesidad de equipar los silos que almacenan productos a granel con dispositi"os electrónicos capaces de contabiliar de 0orma precisa la cantidad de material contenida dentro ellos con la 0inalidad de ele"ar la calidad de monitoreo entre procesos. Principalmente implementan dispositi"os basados en tecnología ultrasónica o laser los cuales operan de 0orma similar > tienen como 0inalidad de determinar la distancia que e-iste entre el sensor > el material dentro del silo > a partir de ese "alor calcular el "olumen de material contenido dentro del contenedor.
+%
El sensor ultrasónico 0unciona emitiendo una onda ultrasónica a una 0recuencia de /$OC la cual est< destinada a rebotar con algn solido de 0orma perpendicular > ser captada por el receptor dentro del dispositi"o para ser procesada > determinar la distancia entre el sensor > el objeto solido dentro del recipiente. 7na "e conocido el "alor de la distancia 0altante dentro del contenedor calcula mediante el so0tare instalado el "olumen de material 0altante > lo resta a la capacidad total de almacenamiento del silo para así obtener el "alor del "olumen total del material contenido dentro de el. En las grandes industrias donde se tiene por costumbre el 0lujo de grandes mercancías por productos a granel tambi;n se implementa un dispositi"o llamado balana. Esto se Cace necesario en los silos de gran capacidad donde su contenido aumenta o disminu>e constantemente Jtal como granulados gra"a arena etc.K para aportar una producción sin problemas. Este tipo de balanas tambi;n permite el registro de datos con una balana para silos en 0unción de la temperatura sin problemas adem controlar el stoc e-acto o la cantidad de llenado sin embargo presenta como des"entaja el uso de partes mó"iles las cuales esta los mecanismos o se asiente sobre un solo lado del silo arrojando como resultado medidas erróneas. *ctualmente en el mercado se encuentran disponibles its de instalación los cuales inclu>en todo el mecanismo > elementos necesarios para que la balana pueda realiar mediciones > arrojar resultados lo cual representa un aCorro en el tiempo que requiere dise?ar > construir el dispositi"o > por lo general se compone de "arias c;lulas de carga > un dispositi"o de lectura. La cantidad de c;lulas que se instala "aría segn el tama?o del silo > como regla general se instala debajo de cada pie de soporte del silo una c;lula de carga para luego ser conectada despu;s al dispositi"o de lectura. Este m;todo tambi;n permite combinar "arios modelos de balanas para
+#
silos lo cual Cace m
++
L$7);$)7!* 2"@;)"!* 7)6)*"$!* 2" + 6!7*"u66$:7 -) u7 2"!!$2! -)+ *$*);, 6!7 + >$7+$-- -) <)7)"" +* )*")<$* *) requerimientos que deben satis0acer el equipo lo cual arrojo la necesidad de un dispositi"o que este ubicado en la parte superior del silo que sea capa de obtener "alores de acuerdo al "olumen de material contenido dentro de el > que pueda mostrar la in0ormación de 0orma sencilla al operador así como tambi;n deje abierta la posibilidad de que esta in0ormación pueda ser monitoreada a distancia en un centro de control. ,omo medida de respaldo se Cace necesaria una protección contra 0allos en la red de energía local >a que el suministro el;ctrico tiende a 0allar constantemente > los equipos de autogeneración de la empresa tardan por lo general de % a 2 minutos en encender. Partiendo de toda esta in0ormación se Ca llegado a la decisión de utiliar como pilar principal el módulo de medición ultrasónico *rduino B,86'$/ el cual es un dispositi"o comprendido por un emisor > un receptor ultrasonido conectados a un oscilador un controlador > otra serie de elementos electrónicos instalados con la 0inalidad de generar una onda de ultrasonido a unos /$OC la cual ser< en"iada al ambiente por medio del emisor para que esta cCoque contra algn objeto sólido ubicado de 0orma perpendicular al emisor > se "ea re0lejada nue"amente en el receptor el cual se encargara de procesar la se?al para transmitirla a un controlador e-terno como un PI, o un *rduino > que este se encargue de realiar los c el objeto sólido 0rente a ;l. ,omo unidad de procesamiento central se utiliara un módulo *rduino 7no el cual consiste en una placa integrada con un micro controlador de la marca *tmel > toda la circuitería correspondiente para que este opere. 6e elige esta opción por su bajo costo de operación en comparación con el micro controlador PI, el cual a pesar de ser m +/
resistencias lo cual ele"a considerablemente su costo adem mano de obra adicional para la instalación de cada uno de los componentes. Para que el equipo pueda operar se Cace necesario una 0uente de poder la cual ser< la encargada de suministrar la energía el;ctrica necesaria para encender cada uno de los circuitos. 6e utiliara un regulador de "oltaje con entrada de %%$ =oltios > salida de %# "oltios > % *mperios en corriente continua el cual ser< el encargado de trans0ormar la energía el;ctrica pro"eniente del suministro el;ctrico regular de la empresa el cual es de %%$ =oltios en corriente alterna a %# =oltios de corriente continua el cual est< dentro del rango de operación del módulo *rduino 7no. ,omo sistema de respaldo se instalara una batería de %# =oltios protegida por un diodo recti0icador la cual entrara en 0uncionamiento al momento que ocurra una 0alla en el suministro el;ctrico regular con lo cual se busca garantiar la operati"idad > la capacidad de realiar mediciones en sitios donde el suministro el;ctrico 0alle constantemente o no se disponga del suministro el;ctrico regular. Para una ma>or 0le-ibilidad del equipo se plantea la instalación de un segundo puerto para el suministro el;ctrico el cual no estar< conectado a la 0uente de alimentación de la batería el cual podr< trabajar con "alores de "oltajes desde los 2 Casta %& =oltios. Esto se Cace con el objeti"o de brindar un ma>or nmero de posibilidades a la Cora de instalar el regulador de "oltaje >a que el dispositi"o como tal puede operar con solo 2 =oltios de corriente continua sin embargo se Cace necesario un "oltaje ma>or para la carga de las baterías de respaldo. El objeti"o principal del dise?o es desarrollar el sistema en dos conjuntosA El primero estar< ubicado sobre la parte superior del silo en el cual se encontraran dos módulos ultrasónicos B,86'$/ los cuales est un receptor ultrasónico cada uno. La idea de utiliar dos módulos ultrasónicos en lugar de uno se debe a que al utiliar dos emisores se aumenta la potencia de la onda ultrasónica lo que trae como bene0icio un ma>or alcance de medición > una mejor precisión en cortas distancias sin embargo solo se utiliara un receptor ultrasónico ubicado en el
+2
centro de los dos emisores lo cual es su0iciente para captar la onda > lograr procesarla. El modulo dos del sistema estar< ubicado en la parte in0erior del silo en un lugar de 0 en el cual se albergaran el micro controlador encargado de recibir la in0ormación pro"eniente del receptor ultrasónico para luego procesarla > emitir una respuesta por medio de la pantalla L,D instalada en el mismo sitio con un panel de botones desde los cuales se operara > programara el dispositi"o. *ne-o a esto quedara instalada la batería de respaldo > todo el equipo el;ctrico necesario para que opere el sistema dentro de la misma caseta.
D$*)5! -)+ *$*); 3*-! )7 +!* 6"$)"$!* u) +! *u*)7)7 ,omo elemento principal en el dise?o del sistema se implementara el módulo *rduino B,86'$/ El cual es un dispositi"o emisor > receptor de ultrasonido acoplado a un micro controlador > un oscilador en la misma placa el cual ser< el encargado de emitir > recibir las ondas ultrasónicas para determinar la distancia e-istente entre el sensor > el tope de material contenido del silo. Este dispositi"o cuenta con cuatro pines que son las cone-iones entre la placa > el dispositi"o controlador de la misma en este caso la placa *rduino 7no !ano la cual est< integrada por un controlador de la marca *tmel > ser< la encargada de interactuar > procesar los datos pro"enientes del módulo ultrasónico.
+&
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%$
Para que estos elementos puedan operar se Cace necesarios conectarlos a un suministro de energía el cual debe estar protegido contra picos de tensión ele"ados > "oltajes superiores a los 2 =oltios >a que al operar 0uera de este rango se comprometería seriamente los di"ersos componentes instalados en las placas > principalmente el micro controlador como tal es por ello que se Cace necesario la implementación de un regulador de "oltaje para controlar los ni"eles de entrada de tensión en este caso se utiliara el regulador de "oltaje LM:4$2 el cual es un dispositi"o electrónico que tiene la capacidad de regular "oltaje positi"o de 2= a %* de corriente .
+:
%$
*coplado al regulador de "oltaje LM:4$2 deben conectarse otra serie de componentes para que este pueda operar de 0orma adecuada > arrojar un la respuesta esperada por el dise?ador en este caso se debe conectar a la entrada > a la salida del regulador un condensador de ++$$ u3 > %$$$ u3 respecti"amente con el 0in de e"itar cambios bruscos de tensión cuando e-istan un consumo repentino en la salida o un pico de "oltaje alto pro"eniente del regulador e-terno.
%$
Es en esta etapa que tambi;n se conectaran a la entrada del circuito la batería de respaldo > el pin de cone-ión e-terna el cual ser< la entrada para conectar un regulador e-terno que arroje como salida un "oltaje comprendido entre los %# > %& =oltios. La batería elegida para utiliar como 0uente de respaldo en caso de una contingencia es una marca F,Cicago Digital Poer Modelo 6658%# la cual entrega un "oltaje de %# =oltios > una corriente de 5*C.
+4
%$
Para poder re0lejar la in0ormación al usuario se Cace necesaria la instalación de una pantalla la cual ser< una modelo Bd//:4$ que es un cristal L,D de #$-/ donde se mostrara toda la in0ormación pertinente del dispositi"o como el "olumen de material disponible > otros ajustes del sistema.
%$
7n dispositi"o de gran importancia son los pulsadores lo cuales en conjunto 0ormaran un men de na"egación que le permitir< al operador desplaarse por el men interacti"o mostrado en la pantalla. Estos pulsadores ser estar
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Para la programación del micro controlador se utilió el so0tare programador *rduino =ersión %.&.%# el cual sir"ió como Cerramienta para en"iar las instrucciones > la codi0icación al módulo *rduino 7no
Para la programación del micro controlador se utilió el so0tare programador *rduino =ersión %.&.%# el cual sir"ió como Cerramienta para en"iar las instrucciones > la codi0icación al módulo *rduino 7no
%$
6e Ca desarrollado el código para medir distancias por ultrasonido por medio de dos módulos ultrasónicos B,86'$/ en el lenguaje *rduino. ,on este código se Cace posible acti"ar los módulos ultrasónicos para que estos determinen la distancia e-istente entre el módulo B,.6'$/ > el objeto solido mas cercano ubicado 0rente el para que luego sea mostrado por la pantalla L,D.
#:
%$
El código presentado en la 0igura %% es la con0iguración bor nmero de posibilidades se Can ane-ado di"ersas por medio de un men con lo cual se elimina la necesidad de conectar el equipo con un computador para realiar ajustes menores >a que desde su panel de botones se pueden realiar modi0icaciones de so0tare > que el dispositi"o es capa de reconocer > almacenar para tomarlas en cuenta a la Cora de realiar 0uturas mediciones.
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#5
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+#
++
+/
,on la puesta a prueba mediante la simulación se logra "isualiar en un entorno "irtual cual sería la respuesta apro-imada del circuito en la realidad esto se realia con la 0inalidad de corregir errores de dise?o > a0inar detalles antes de realiar el montaje 0inal. *l realiar el montaje en el so0tare simulador Proteus 4 Pro0essional se le cargo el código de programación elaborado en el lenguaje programador *rduino > se dejó a la espera para ser puesto a prueba.
%$
+2
)asicamente al momento de operar lo unico que "aria en la simulacion son las respuestas mostradas en la pantalla L,D es por ello que a partir de este punto se en0ocara la imagen solo en la pantalla dejando a un lado los otros dispositi"os Casta que sean requeridos nue"amente. *l encender el dispositi"o mediante un suicCe de encendido la pantalla nos arroja la siguiente in0ormacion en la cual debemos presionar el boton Fdon en nuestro teclado para ir al menu siguiente
%$
*l presionar el boton Fdon nos lle"ara al menu principal del equipo donde se cuenta con las opciones deA 6er"icio *justes Medidor de !i"el > 6alir.
%$
En el men de ser"icios se mostrara el men de la 0igura %2 donde se inclu>en las 0unciones deA *uto limpiea 76 J*uto limpiea ultrasonidoK Iluminación L,D J,ontrol de la iluminación del L,DK > con0iguración lo cual abre el sub men mostrado en la 0igura %& donde se podr< con0igurar los par la altura del sensor sobre la cpula del tanque. En cualquier momento se muestra la opción de salir con lo cual se retornara al men anterior.
+&
%$
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7na "e con0igurado todos los par
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C!7*"u66$:7 -)+ 2"!!$2! -)+ *$*); Para la construcción del prototipo del sistema se utilió el módulo *rduino 7no !ano el cual es el mismo sistema de procesamiento de in0ormación el cual utiliaría el medidor de ni"el instalado en los silos que contienen productos a granel adem que esta in0ormación sea recibida solo por un receptor ubicado entre los dos. Esto se Cace con la 0inalidad de aumentar la potencia del ultrasonido > lograr así un ma>or alcance de medición lo cual es indispensable en este caso >o que un solo emisor por sí solo no sería capa de alcanar los 5 metros de altura que es el alto total en el interior del silo. En la puesta a prueba del dispositi"o no se tomara en cuenta la pantalla L,D de #$-/ >a que actualmente no se dispone el equipo sin embargo en su remplao se utiliara el entono "irtual de *rduino el cual nos permite mostrar la in0ormación en el computador gracias a la a>uda del cable usb con esto se instalara el equipo a la computadora mediante el cable > este realiara las mediciones mediante los dos módulos de ultrasonido pudiendo "isualiar la in0ormación en el puerto serial "irtual del programa *rduino.
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CONCLUSIONES
%. * tra";s del estudio de la situación actual del departamento se logró identi0icar el problema que se presenta al no tener un medidor de ni"el para los silos que contienen productos a granel donde se pudo apreciar que el principal 0oco problema que estos no se adaptan a los requerimientos de automatiación > desarrollo con los cuales "iene trabajando la empresa > adem c las problem el mantenimiento requerido. Este ana que o0rece una amplia gama de "entajas > posibilidades respecto a las otras tecnologías. +. Para la el desarrollo de un medidor de ni"el para los silos que contienen productos a granel se Cace de "ital importancia elaborar los lineamientos > par desa0íos del sitio de trabajo al igual que los requerimientos > necesidades del cliente. Este an que pueda mostrar la in0ormación de 0orma sencilla al operador así como tambi;n deje abierta la posibilidad de que esta in0ormación pueda ser monitoreada a distancia en un centro de control. Para satis0acer todos estos requerimientos se desarrollara el sistema bas
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acoplada a un dispositi"o ultrasónico e interconectado con di0erentes dispositi"os de control > protección sumado a un sistema de respaldo de energía el cual garantiara el suministro el;ctrico en el caso de que 0alle el suministro el;ctrico regular. /. El dise?o del sistema se realió buscando satis0acer todas las necesidades planteadas en la in"estigación con lo cual se planteó utilio como plata0orma principal el módulo *rduino 7no !ano acoplado a dos módulos de ultrasonido *rduino B,86'$/ > se encontrara alimentado por un regulador de "oltaje LM:4$2 una batería de respaldo a la cual se le instalaran una serie de dispositi"os electrónicos para estabiliar > ajustar el "oltaje de entrada a unos 2 =oltios. El dise?o tambi;n plantea una salida de %# "oltios para acti"ar una "udara a mantener libre de obstrucciones la cabea del sensor. 2. ,on la construcción del prototipo se pudo comprobar el 0uncionamiento del equipo a una escala menor con lo cual se logró obser"ar las 0ortaleas > debilidades del equipo para luego realiar las correcciones > mejoras que se ameriten antes de desarrollar el dise?o 0inal aCorrando tiempo de desarrollo > puesta a prueba del equipo. En las pruebas se constató de que el sistema de medición 0unciona de la 0orma esperada > que logra obtener mediciones de 0orma precisa logrando mostrarla al usuario de 0orma r e0ica.
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RECOMENDACIONES
%. Desarrollar un medidor de ni"el para los silos que contienen productos a granel de la empresa Es"enca el cual pueda ser instalado en cualquiera de sus silos. #. 7na "e desarrollado el sistema instalarlo en los silos destinados a almacenar productos a granel especí0icamente los ubicados dentro de la planta E6=E!,* (riente +. ,apacitar el personal para la instalación de los medidores de ni"el en los silos tomando en consideración el cableado > las cone-iones necesarias para el 0uncionamiento del mismo. /. Elaborar un registro digital con la in0ormación obtenida de los silos con la 0inalidad de lle"ar control sobre el "olumen de entrada > salida de material > así elaborar la plani0icación pertinente. 2. 'ealiar mantenimiento periódicamente a los equipos electrónicos JCardareK con el 0in de garantiar un 0uncionamiento óptimo > con0iable. &. Es importante tomar en cuenta que no Ca> personal encargado especí0icamente para el reparación del equipo en caso de que 0uese necesario.
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ANEXOS
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