automatizacion empacadora de granos

8/18/2019 Automatizacion Empacadora de Granos

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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA“CULHUACAN”

“AUTOMATIZACION EMPACADORA DE GRANOS”

T E S I N A

QUE PARA OBTENER EL TITULO DE:

I N G E N I E R O M E C A N I C O

P R E S E N T A N :

FERREIRA HERNANDEZ LUISORTEGA GONZALEZ ARMANDO AURELIOREYES PAZ SURIEL EDUARDOTAPIA JUÁREZ FRANCISCO JAVIER

ASESORES DE TESIS:

Ing. Ezequiel Apolonio Santillán Lechuga

Ing. Fernando Morales García

MEXICO, DF SEPTIEMBRE 2008


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IPN

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICAUNIDAD CULHUACAN

TESINA

QUE PARA OBTENER EL TITULO DE: INGENIERO MECANICO

POR LA OPCION DE TITULACION: AUTOMATIZACION INDUSTRIALY SUS TECNOLOGIASVIGENCIA: FNS4762004/06/2007

DEBERA DESARROLLAR : FERREIRA HERNANDEZ LUISORTEGA GONZALEZ ARMANDO AURELIOREYES PAZ SURIEL EDUARDOTAPIA JUÁREZ FRANCISCO JAVIER

“AUTOMATIZACION EMPACADORA DE GRANOS”

I.- GENERALIDADES

II.- DESCRIPCION DEL PROYECTO

III.- DESARROLLO DEL PROYECTO

IV.- ANALISIS ECONOMICO

México D.F. a 2 de septiembre de 2008

ASESORES

Ing. Ezequiel Apolonio Santillán Lechuga Ing. Fernando Morales García

Ing. Ramón Ávila AnayaJefe de la Carrera de Ingeniería Mecánica


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Automatización Empacadora De Granos

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INDICE

INTRODUCCIÓN………..……………………………….….….…………………...1JUSTIFICACIÓN................................................................................................2

CAPITULO I: GENERALIDADES1.1 Automatización….……….………………………………………….……………..41.2 PLC……………………….……………………………………….………………....41.3 Neumática………………….…………………………………..……….…………141.4 Relés de estado solido……………………………………………….…………..161.5 Detectores de proximidad capacitivo …………………………………………..17

CAPITULO II: DESCRIPCION DEL PROYECTO2.1 Definición del problema………………………………………..…………………192.2 Diagrama de situación………………………………………….……………...…202.3 Descripción de funcionamiento...................................................................…232.4 Ventajas de la empacadora……………………………………………………...252.5 Consideraciones para el diseño…………………………………………………26

CAPITULO III: DESARROLLO DEL PROYECTO3.1 Diagrama de situación……………………………………………………………283.2 Diagrama neumático………………………………………………….…………..303.3 Secuencia de operación…………………………………………………….…….313.4 Selección de equipo………………………………………………….……………32

3.5 Configuración del plc……………………………………………….……………...353.6 Programación………………………………………………………………………363.7 Diagrama de potencia …………………………………………………………….383.8 Cálculos de medida de grano…………………………………………………….39

CAPITULO IV: ANALISIS ECONOMICO4.1 Equipo………………………………………………………………………………414.2 Mano de obra………………………………………………………….……………414.3 Costo total del proyecto ………………………………………….……………….414.4 Amortización y mantenimiento …………………………………………………..42

ANEXO A………………………………………………………………….…………….43CONCLUCION………………………………………………………………………….51BIBLIOGRAFIA…………………………………………………………………………52


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INTRODUCCIÒN

Los términos neumático y Neumática provienen de la palabra griega Pneuma quesignifica aliento o soplo. En su acepción original, la Neumática se ocupaba de ladinámica del aire y de los fenómenos gaseosos, pero le técnica ha creado de ellaun concepto propio, pues en Neumática solo se habla de la aplicación de lasobrepresión o de la depresión (vacío).

En su forma actual la Neumática es una rama de la técnica relativamentemoderna, pero en la orientación básica es anterior a la cronología actual, ya queantes del año 0 de nuestra era fue redactada una descripción de dispositivosneumáticos y automáticos, relacionados con otros en el transcurso de los siglossiguientes. Estas invenciones fueron diseñadas con preferencia para objetivos deculto o para la guerra.

La neumática moderna, con sus múltiples posibilidades de aplicación, se inicio en Alemania a partir de 1950 para completar las técnicas ya acreditadas. Entretanto,la Neumática se ha revelado como una eficaz y extensa rama de la técnica,ofreciéndose en el mercado un amplio y maduro programa, que con todaseguridad se ampliara en el futuro; estando caracterizado el continuo crecimientode la neumática por el desarrollo reciente de aparatos y la apertura de nuevoscampos da aplicación.

La utilización práctica y correcta de los mandos neumáticos presupone elconocimiento de los elementos individuales y su funcionamiento, así como las

posibilidades de su unión. Como todo en la técnica, cada elemento ya cada mandoneumático tiene un campo de aplicación, limite que en la neumática no siemprepuede definirse correctamente por depender, en general, de muchos factores.

La gran ventaja de los mandos electro neumáticos es la rapidez del paso de laseñal y la posibilidad de enlazar elementos de mando pertenecientes a un mismoequipo incluso con grandes separaciones entre ellos. En los recintos con peligrode fuego o explosión es preferible emplear el mando neumático puro, porque loselementos eléctricos necesitan una protección especial.

La rapidez en la parte eléctrica de la información unida con la rapidez de la parteneumática e energía permite uno de los mandos de trabajo mas rápidos, de losque resultan un gran numero de variantes procedentes de los dos medios (eleléctrico y el neumático).


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JUSTIFICACIÓN

Desde los primeros días hasta el presente, la producción de granos es el objetoprimordial del hombre como mecanismo de sostén, y por ende como fuente deprogreso de su región y de desarrollo en gran manera de la actividad pecuaria.

Es por esto la necesidad de desarrollar un producto que sea capaz de empacardichos granos, con un costo moderado y la rapidez que solicita el mundo ajetreadoen el que vivimos; teniendo en cuenta el alto costo que conlleva la mano de obra,y la necesidad de toda industria de incrementar calidad y volumen de un productoen específico, se hace vital la automatización en ciertos procesos, como es el casode la ingeniería de empaque.


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CAPITULO

I

GENERALIDADES


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otros componentes comúnmente utilizados para el control de los sistemas de

lógica combinacional.

Hoy en día, los PLC no sólo controlan la lógica de funcionamiento de máquinas,

plantas y procesos industriales, sino que también pueden realizar operacionesaritméticas, manejar señales analógicas para realizar estrategias de control, tales

como controladores proporcional integral derivativo (PID).

Los PLC actuales pueden comunicarse con otros controladores y computadoras

en redes de área local, y son una parte fundamental de los modernos sistemas de

control distribuido.

Existen varios lenguajes de programación, tradicionalmente los más utilizados son

el diagrama de escalera (Lenguaje Ladder), preferido por los electricistas, lista de

instrucciones y programación por estados, aunque se han incorporado lenguajesmás intuitivos que permiten implementar algoritmos complejos mediante simples

diagramas de flujo más fáciles de interpretar y mantener. Un lenguaje más

reciente, preferido por los informáticos y electrónicos, es el FBD (en inglés

Function Block Diagram) que emplea compuertas lógicas y bloques con distintas

funciones conectados entre si.

En la programación se pueden incluir diferentes tipos de operandos, desde losmás simples como lógica booleana, contadores, temporizadores, contactos,bobinas y operadores matemáticos, hasta operaciones más complejas como

manejo de tablas (recetas), apuntadores, algoritmos PID y funciones decomunicación multiprotocolo que le permitirían interconectarse con otrosdispositivos.

Algunas marcas con alto prestigio son ABB Ltd., Koyo, Honeywell, Siemens,Schneider Electric, Omron, Rockwell (Allen-Bradley), General Electric, fraz máx.,Tesco Controls, Panasonic (Matsushita), Mitsubishi e Isi Matrix machines.

En la programación se pueden incluir diferentes tipos de operandos, desde losmás simples como lógica booleana, contadores, temporizadores, contactos,

bobinas y operadores matemáticos, hasta operaciones más complejas comomanejo de tablas (recetas), apuntadores, algoritmos PID y funciones decomunicación multiprotocolo que le permitirían interconectarse con otrosdispositivos.

http://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%B3gica_combinacionalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Se%C3%B1al_anal%C3%B3gicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Proporcional_integral_derivativo_%28PID%29http://es.wikipedia.org/wiki/Computadorahttp://es.wikipedia.org/wiki/Red_de_%C3%A1rea_localhttp://es.wikipedia.org/wiki/Lenguaje_Ladderhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=FBD&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Compuertas_l%C3%B3gicashttp://es.wikipedia.org/wiki/Compuertas_l%C3%B3gicashttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=FBD&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Lenguaje_Ladderhttp://es.wikipedia.org/wiki/Red_de_%C3%A1rea_localhttp://es.wikipedia.org/wiki/Computadorahttp://es.wikipedia.org/wiki/Proporcional_integral_derivativo_%28PID%29http://es.wikipedia.org/wiki/Se%C3%B1al_anal%C3%B3gicahttp://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%B3gica_combinacional


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CAMPOS DE APLICACIÓN

El PLC por sus especiales características de diseño tiene un campo de aplicaciónmuy extenso. Su utilización se da fundamentalmente en aquellas instalaciones endonde es necesario un proceso de maniobra, control, señalización, etc. por tanto,su aplicación abarca desde procesos de fabricación industriales de cualquier tipo atransformaciones industriales, control de instalaciones en residenciales etc.

Algunas aplicaciones son:

• Maniobra de máquinas

• Maquinaria industrial de plástico

• Máquinas transfer

• Maquinaria de embalajes

• Maniobra de instalaciones:

• Instalación de aire acondicionado, calefacción...

• Instalaciones de seguridad

• Señalización y control:

• Chequeo de programas

• Señalización del estado de procesos

VENTAJAS E INCONVENIENTES

Cabe señalar que las ventajas son superiores a los inconvenientes así quemencionaremos primero las ventajas.

Ventajas

-Menor tiempo empleado en la elaboración de proyectos debido a que:

-No es necesario dibujar el esquema de contactos

-No es necesario simplificar las ecuaciones lógicas, ya que, por lo general lacapacidad de almacenamiento del módulo de memoria es lo suficientementegrande.


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-La lista de materiales queda sensiblemente reducida, y al elaborar el presupuestocorrespondiente eliminaremos parte del problema que supone el contar condiferentes proveedores, distintos plazos de entrega.

-Posibilidad de introducir modificaciones sin cambiar el cableado ni añadiraparatos.

-Mínimo espacio de ocupación.

-Menor costo de mano de obra de la instalación.

-Economía de mantenimiento. Además de aumentar la fiabilidad del sistema, aleliminar contactos móviles, los mismos autómatas pueden indicar y detectaraverías.

-Posibilidad de gobernar varias máquinas con un mismo autómata.

-Menor tiempo para la puesta en funcionamiento del proceso al quedar reducido eltiempo cableado.

-Si por alguna razón la máquina queda fuera de servicio, el autómata sigue siendoútil para otra máquina o sistema de producción.

INCONVENIENTES

Como inconvenientes podríamos hablar, en primer lugar, de que hace falta unprogramador, lo que obliga a adiestrar a uno de los técnicos en tal sentido, pero

hoy en día ese inconveniente esta solucionado porque las universidades ya seencargan de dicho adiestramiento.

El coste inicial también puede ser un inconveniente.

FUNCIONES

Dentro de las funciones básicas de un PLC tenemos

Detección: Lectura de la señal de los captadores distribuidos por el sistema defabricación.

Mando: Elaborar y enviar las acciones al sistema mediante los accionadores y preaccionadores.


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Dialogo hombre maquina: Mantener un diálogo con los operarios de producción,obedeciendo sus consignas e informando del estado del proceso.

Programación: Para introducir, elaborar y cambiar el programa de aplicación delautómata. El dialogo de programación debe permitir modificar el programa inclusocon el autómata controlando la maquina.

Redes de comunicación: Permiten establecer comunicación con otras partes decontrol. Las redes industriales permiten la comunicación y el intercambio de datosentre autómatas a tiempo real. En unos cuantos milisegundos pueden enviarsetelegramas e intercambiar tablas de memoria compartida.

Sistemas de supervisión: También los autómatas permiten comunicarse conordenadores provistos de programas de supervisión industrial. Esta comunicaciónse realiza por una red industrial o por medio de una simple conexión por el puerto

serie del ordenador.

Control de procesos continuos: Además de dedicarse al control de sistemas deeventos discretos los autómatas llevan incorporadas funciones que permiten elcontrol de procesos continuos. Disponen de módulos de entrada y salidaanalógicas y la posibilidad de ejecutar reguladores PID que están programados enel autómata.

Entradas- Salidas distribuidas: Los módulos de entrada salida no tienen porqué

estar en el armario del autómata. Pueden estar distribuidos por la instalación, secomunican con la unidad central del autómata mediante un cable de red.

Buses de campo: Mediante un solo cable de comunicación se pueden conectar albus captadores y accionadores, reemplazando al cableado tradicional. Elautómata consulta cíclicamente el estado de los captadores y actualiza el estadode los accionadores.

SEÑALES ANALÓGICAS Y DIGITALES

Las señales digitales o discretas como los interruptores, son simplemente unaseñal de On/Off (1 ó 0, Verdadero o Falso, respectivamente). Los botones einterruptores son ejemplos de dispositivos que proporcionan una señal discreta.Las señales discretas son enviadas usando la tensión o la intensidad, donde unrango especifico corresponderá al On y otro rango al Off. Un PLC puede utilizar


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24V de corriente continua en la E/S donde valores superiores a 22V representanun On, y valores inferiores a 2V representan Off. Inicialmente los PLC solo teníanE/S discretas.

Las señales analógicas son como controles de volúmenes, con un rango devalores entre 0 y el tope de escala. Esto es normalmente interpretado con valoresenteros por el PLC, con varios rangos de precisión dependiendo del dispositivo odel número de bits disponibles para almacenar los datos. Presión, temperatura,flujo, y peso son normalmente representados por señales analógicas. Las señalesanalógicas pueden usar tensión o intensidad con una magnitud proporcional alvalor de la señal que procesamos. Por ejemplo, una entrada de 4-20 mA o 0-10 Vserá convertida en enteros comprendidos entre 0-32767.

HARDWARE Y SOFTWARE

En la actualidad estamos habituados a compartir nuestra vida con unas máquinas,llamadas ordenadores. Como los ordenadores, el PLC, va a constar de dos partesfundamentales (figura 1.1):

- El HARDWARE que es la parte física o tangible del ordenador y del autómata- El SOFTWARE es la parte que no es tangible: es el programa o programas quehacen que el ordenador o el autómata hagan un trabajo determinado.

Figura 1.1 hardware y software

http://www.unicrom.com/computadoras.asphttp://www.unicrom.com/computadoras.asp


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CAPACIDADES ENTRADAS Y SALIDAS

Los PLC modulares tienen un limitado número de conexiones para la entrada y lasalida. Normalmente, hay disponibles ampliaciones si el modelo base no tienesuficientes puertos E/S.

Los PLC con forma de rack tienen módulos con procesadores y con módulos deE/S separados y opcionales, (figura 1.3) que pueden llegar a ocupar varios racks.

A menudo hay miles de entradas y salidas, tanto analógicas como digitales.

A veces, se usa un puerto serie especial de E/S que se usa para que algunosracks puedan estar colocados a larga distancia del procesador, reduciendo elcoste de cables en grandes empresas. Alguno de los PLC´s actuales puedencomunicarse mediante un amplio tipo de comunicaciones incluidas RS-485,coaxial, e incluso Ethernet para el control de las entradas salidas con redes a

velocidades de 100 Mbps

Los PLC´s usados en grandes sistemas de E/S tienen comunicaciones P2P entrelos procesadores. Esto permite separar partes de un proceso complejo para tenercontroles individuales mientras se permita a los subsistemas comunicarse


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mediante links. Estos links son usados a menudo por dispositivos HMI comokeypads o estaciones de trabajo basados en PC.

El número medio de entradas de un PLC es 3 veces el de salidas, tanto enanalógico como en digital. Las entradas “extra” vienen de la necesidad de tenermétodos redundantes para controlar apropiadamente los dispositivos, y denecesitar siempre mas controles de entrada para satisfacer la realimentación delos dispositivos conectados.

INTERFAZ DE USUARIO

Los PLC necesitan poder interactuar con la gente para la configuración, lasalarmas y el control diario. Para este propósito se emplean los interfaces hombre-

maquina HMI.Un sistema simple puede usar botones y luces para interactuar conel usuario. Las pantallas de texto están disponibles, al igual que las pantallastáctiles. La mayoría de los PLC modernos pueden comunicarse a través de unared con otros sistemas, por ejemplo, con un ordenador con SCADA (SupervisoryControl And Data Acquisition) o un navegador web.

COMUNICACIONES

Los PLC llevan integrados al menos un puerto de comunicaciones RS232, yopcionalmente pueden llevar RS485 y Ethernet estos como los mas comunes Sinembargo es mas común generar la conversión de Un puerto Serial a Un USB ya

que las PC lo demandan . Modbus es el protocolo de comunicaciones de nivelmás bajo aunque hay otros protocolos como Profibus. Existen otros protocolos decomunicaciones que pueden ser utilizados como en lo que tienen más de 10mb.

PLC EN COMPARACIÓN CON OTROS SISTEMAS DE CONTROL

Los PLC están adaptados para un amplio rango de tareas de automatización.

Estos son típicos en procesos industriales en la manufactura donde el coste de

desarrollo y mantenimiento de un sistema de automatización es relativamente alto

contra el coste de la automatización, y donde van a existir cambios en el sistema

durante toda su vida operacional. Los PLC contienen todo lo necesario para

manejar altas cargas de potencia; se requiere poco diseño eléctrico y el problema

de diseño se centra en expresar las operaciones y secuencias en la lógica de

escalera (o diagramas de funciones). Las aplicaciones de PLC son normalmente


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hechos a la medida del sistema, por lo que el costo del PLC es bajo comparado

con el costo de la contratación del diseñador para un diseño específico que solo

se va a usar una sola vez. Por otro lado, en caso de productos de alta producción,

los sistemas de control a medida se amortizan por si solos rápidamente debido al

ahorro en los componentes, lo que provoca que pueda ser una buena elección en

vez de una solución "genérica".

Diferentes técnicas son utilizadas para un alto volumen o una simple tarea de

automatización, Por ejemplo, una lavadora de uso doméstico puede ser controlada

por un temporizador CAM electromecánico costando algunos cuantos dólares en

cantidades de producción.

Un diseño basado en un micro controlador puede ser apropiado donde cientos o

miles de unidades deben ser producidas y entonces el coste de desarrollo (diseñode fuentes de alimentación y equipo de entradas y salidas) puede ser dividido en

muchas ventas, donde el usuario final no tiene necesidad de alterar el control.

Aplicaciones automotrices son un ejemplo, millones de unidades son vendidas

cada año, y pocos usuarios finales alteran la programación de estos controladores.

(Sin embargo, algunos vehículos especiales como son camiones de pasajeros

para tránsito urbano utilizan PLC en vez de controladores de diseño propio, debido

a que los volúmenes son pequeños y el desarrollo no sería económico.)

Algunos procesos de control complejos, como los que son utilizados en la industria

química, pueden requerir algoritmos y características más allá de la capacidad de

PLC de alto nivel. Controladores de alta velocidad también requieren de

soluciones a medida; por ejemplo, controles para aviones.

Los PLC pueden incluir lógica para implementar bucles analógicos, “proporcional,

integral y derivadas” o un controlador PID. Un bucle PID podría ser usado para

controlar la temperatura de procesos de fabricación, por ejemplo. Históricamente,

los PLC’s fueron configurados generalmente con solo unos pocos bucles de

control analógico y en donde los procesos requieren cientos o miles de bucles, un

Sistema de Control Distribuido (DCS) se encarga. Sin embargo, los PLC se han

vuelto más poderosos, y las diferencias entre las aplicaciones entre DCS y PLC

han quedado menos claras.


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1.3 NEUMATICA

Neumática: es la parte de la mecánica que emplea el aire como energía paraefectuar movimiento.

FUENTE DE ENERGÍA

COMPRESORES. En un sistema neumático es el compresor el elemento que nosproporciona la energía, los compresores generalmente están acompañados de undepósito. El compresor es el elemento mecánico que reduce el volumen ocupadopor un gas (aire).

ACTUADORES

Los actuadores son dispositivos capaces de generar una fuerza a partir delíquidos, de energía eléctrica y gaseosa. El actuador recibe la orden de un

regulador o controlador y da una salida necesaria para activar a un elemento finalde control como lo son las válvulas.

A los mecanismos que convierten la energía del aire comprimido en trabajomecánico se les denomina actuadores neumáticos. Aunque en esencia sonidénticos a los actuadores hidráulicos, el rango de compresión es mayor en estecaso, además de que hay una pequeña diferencia en cuanto al uso y en lo que serefiere a la estructura, debido a que estos tienen poca viscosidad.

En esta clasificación aparecen los fuelles y diafragmas, que utilizan aire

comprimido y también los músculos artificiales de hule, que últimamente hanrecibido mucha atención.

• De efecto simple

• Cilindro Neumático

• Actuador Neumático De efecto Doble

• Con engranaje

•

Motor Neumático Con Veleta

• Con pistón

http://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=fuerza&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=energ%C3%ADa%20el%C3%A9ctrica&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=control&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=v%C3%A1lvulas&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=aire&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=estructura&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=viscosidad&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=aire&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=atenci%C3%B3n&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=atenci%C3%B3n&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=aire&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=viscosidad&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=estructura&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=aire&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=v%C3%A1lvulas&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=control&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=energ%C3%ADa%20el%C3%A9ctrica&?intersearchhttp://www.monografias.com/cgi-bin/search.cgi?query=fuerza&?intersearch


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Figura 1.4 electroválvula 4/2

1.4 RELÉS DE ESTADO SÓLIDO

Un relé de estado sólido SSR (Solid State Relay), es un circuito electrónico quecontiene en su interior un circuito disparado por nivel, acoplado a un interruptorsemiconductor, un transistor o un tiristor. Por SSR se entenderá un productoconstruido y comprobado en una fábrica, no un dispositivo formado porcomponentes independientes que se han montado sobre una placa de circuitoimpreso.

Estructura del SSR:

Circuito de Entrada o de Control:

Control por tensión continua: el circuito de entrada suele ser un LED (Fotodiodo),solo o con una resistencia en serie, también podemos encontrarlo con un diodo enanti paralelo para evitar la inversión de la polaridad por accidente. Los niveles deentrada son compatibles con TTL, CMOS, y otros valores normalizados (12V, 24V,etc.).

Control por tensión Alterna: El circuito de entrada suele ser como el anteriorincorporando un puente rectificador integrado y una fuente de corriente continuapara polarizar el diodo LED.

Acoplamiento.El acoplamiento con el circuito se realiza por medio de un opto acoplador o pormedio de un transformador que se encuentra acoplado de forma magnética con elcircuito de disparo del Triac.

Circuito de Conmutación o de salida.


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El circuito de salida contiene los dispositivos semiconductores de potencia con sucorrespondiente circuito excitador. Este circuito será diferente según queramosconmutar CC, CA.

1.5 DETECTORES DE PROXIMIDAD CAPACITIVOS

Los detectores de proximidad inductivos son capaces de sustituir fácilmente a losinterruptores mecánicos de final de carrera, aunque sus aplicaciones y su montajeexigen ciertos conocimientos técnicos. Por otro lado, la teoría y las aplicacionesprácticas de los detectores de proximidad capacitivos (figura 1.5) son mucho máscomplicadas, debiéndose tener en cuenta muchas diferencias más. Los fallos deconmutación pueden producirse especialmente por humedad en la superficieactiva; los detectores de proximidad capacitivos funcionan con un oscilador, peroeste no está activo constantemente.

Figura 1.5 detector de proximidad


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2.1 DEFINICIÓN DEL PROBLEMA

Debido a la gran importancia que generan los granos en la economía nacional esimportante desarrollar un dispositivo capaz de empacar los diversos granos quenuestro campo produce, por lo tanto se plantea la necesidad de diseñar un

sistema con cierto grado de automatización con el fin de empacar granos,disminuyendo costos y aumentando la velocidad de producción, para incrementarasí la rentabilidad de una determinada empresa.

OBJETIVOS Y METAS

Objetivos

- Diseñar un dispositivo de dosificación y empaque de granos por medio de

sistemas neumáticos o electro-neumáticos- Aprovechar el potencial en la producción, para mejorar la situación

económica de los productores y de la población con fuentes de empleo.- Contar con un lugar de almacenamiento de toda la producción

Metas - Abastecer a más regiones incrementando así el mercado de acción del producto

- Apoyar al grupo de productores de la región.


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VISTA LATERAL DERECHA

En la figura se aprecian las dos partes de la empacadora que funciona con sietepistones dos sensores de proximidad los cuales estan conestados a un plc elproceso de empacado se divide en la etapa de llenado y la etapa de tapado de losenvaces.

En la vista lateral derecha se aprecian los pistones 2,3,6 y 7 ademas de lossensores 1 y 2.

Los pistones 2 y 3 accionan las compuertas de retencion que se encargan del

llenado del cilindro de medida para el grano, el piston 6 es el posicionador de lastapas y el piston 7 es el encargado de insertar las tapas a precion en el envase


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VISTA FRONTAL

En la vista frontal se aprecian los pistones 1,4,5,7Los pistones 1,4 y 5 son los encargados de dar estabilidad al envase en cada unode los prosesos de empacado, el piston 1 se encuentra en en la etapa de llenado ylos pistones 4 y 5 se encuentran en la etapa de tapado devido a la nesecidad debrindar una mallor estabilidad durante el tapado


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2.3 DESCRIPCION DE FUNCIONAMIENTO

La maquina empacadora de granos tiene un proceso de operación que consta dedos etapas principales que funciona de la siguiente manera:

Paso 1:

Los granos son vaciados dentro de la tolva de abastecimiento de modo manualpor un operario dependiendo de cómo se requiera ya estando llena la tolva seprocede al siguiente paso.

Etapa 1 llenado de enveses (figura 2.1)

El segundo paso se inicia cuando un sensor de proximidad detecta la presencia deel envase donde se a de empaquetar el grano el cual es detenido por un cilindroque cuenta con un aditamento en forma de garra para brindarle mas estabilidad alenvase que esta detenido

Paso 2:

Los granos que son retenidos por la primera compuerta de retención son liberadosy pasan al cilindro de medida donde son retenidos por la segunda compuerta quese encuentra cerrada y después de un lapso de tiempo para el llenado del cilindro

de medida la primera compuerta es cerrada.

Paso 3:


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Cuando el envase se encuentra firme se procede a empujar una tapa desde eldespachador el cual deja caer una tapa sobre el envase de modo que se posicionede modo correcto.

Paso 6:

La tapa posicionada en la boca del envase es insertada a presión para evitar quelos granos dentro del envase se salgan, para asegurarse que la tapa ha quedadobien colocada y el envase cerrado el pistón que coloca la tapa permanece unossegundos para asegurar la tapa.

Una ves transcurridos estos pasos los pistones se retraen permitiendo que elenvase sellado con los granos en su interior prosiga sobre la cinta transportadoralisto para ser empaquetado y distribuido

2.4 VENTAJAS DE LA EMPACADORALa empacadora de grano que desarrollamos aprovecha la vibración que genera elmotor de la cinta transportadora para hacer que los granos bajen y llenen elcilindro de medida, así como para la descarga de los granos dentro del envasedonde han de ser empaquetados, diferenciándose de otras empacadoras de granoque realizan la descarga y llenado por medio de aire comprimido lo que se reflejaen los costos de operación así como en los costos de fabricación de laempacadora que necesita un sistema de distribución del aire comprimido

Otra de las ventajas de esta empacadora de grano nos la da el cilindro de medida

del grano que se vasa en la densidad de los granos para calcular las dimensionesque debe de tener dándonos una serie de cilindros de medida que pueden serutilizados para medir cantidades desde ½ kg hasta los 5 kg con solo posicionarlosen las compuertas de retención por medio de seguros manuales que son idénticosa abrazaderas accionadas con palancas.

La maquina empacadora de grano nos permite velocidades calculadas deempaquetado de 180 kg por hora debido a que la parte de tapado funciona

independiente de la parte de llenado además de el uso de envases de cartónrígidos nos evita la necesidad de un dispositivo para abrir las bolsas o costalesque por lo regular son usados en maquinas ya existentes.


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2.5 CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO

El equipo de empacado o embalaje tiene por objeto preparar un producto para suexpedición para lo cual se deben reunir las siguientes características:

- características físicas del producto

- variación de la densidad.

- grado en el que fluye por acción de la gravedad

- efecto de la absorción de humedad

- efecto de los cambios de temperatura

- disposición de la planta o instalación

- cantidad máxima y mínima producidas en la unidad de tiempo

- elección del envase o recipiente

- almacenamiento en grueso en fabrica (silos o tanques) o recipientes.


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3.1 DIAGRAMAS DE SITUACION

PARTE DE LLENADO

La parte de llenado corresponde a la primera etapa del proceso de envasado en lafigura se muestran las posiciones en que se encuentran colocados los pistones yel sensor de proximidad mostrando los pistones 2 y 3 en la parte de llenado delcilindro de medida y el pistón 1 que detiene el envase para posicionarlo el la vocade descarga


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PARTE DE TAPADO

En la parte de tapado se encuentran los pistones 4,5,6 y 7 en donde los pistones 4y 5 son los encargados de sostener el envase y los pistones 6 y 7 se ocupan de eltapado de los envases


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3.2 DIAGRAMA NEUMÁTICO

En el diagrama neumático muestra la alimentación de aire comprimido a los 7cilindros neumáticos en una red de laso abierto, cada uno de los cilindros tieneuna descarga a la atmosfera debido a que el aire no es re circulado al sistema


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3.3 SECUENCIA DE OPERACIÓN

Parte de Llenado:

1A, 3R, T1, 3A, 2R, T2, 2A, 1R

Diagrama de Tiempos

Parte de Tapas:

4A, 5A, T3, 6A, 7A, T4, [6R, 7R], [4R, 5R]

Diagrama de Tiempos


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Figura 3.2 cilindro de doble efecto

FINALES DE CARRERA

Tienen especificaciones completas y los varios tipos, estructura compacta,funcionamiento excelente, acción flexible y confiable, instalación fácil, operación,mantenimiento y ajuste. Los interruptores son aplicables a circuitos de control dela A C de 40 a 60Hz, con un voltaje hasta los circuitos de 500V o de control de laD.C. con un voltaje hasta 660V, y a una corriente hasta 10A convertir una señalmecánica en una señal eléctrica con el fin de controlar el movimiento mecánico ode realizar control secuencial. (Figura 3.3)

Figura 3.3 finales de carrera


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SENSOR DE PROXIMIDAD CAPACITIVO

Ideal para la detección de envases, botellas y todo tipo de cuerpo solido

Sensores capacitivos de la serie HCP (figura 3.4)-Detección de todo tipo de cuerpos sólidos-Ajuste de sensibilidad variable.-Diámetros de 18 y 30 mm.-Distancia de censado de 8 y 15 mm.-Disponible en 2 hilos (NA-NC) y 3 hilos (NPN-PNP).-IP 67

Figura 3.4 Sensor capacitivo


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3.5 CONFIGURACION DEL PLC

PLC SECUENCIA PLC SECUENCIA

ENTRADAS ENTRADAS SALIDAS SALIDAS

I:0/0 S1 O:0/1 Y1I:0/1 S1.1 O:0/2 Y2

I:0/2 S3.1 O:0/3 Y3

T4:1/DN BIT1 T4:1 T1

I:0/3 S3.2 T4:2 T2

I:0/4 S2.1 O:0/4 Y4

I:0/5 S2.2 O:0/5 Y5

T4:2/DN BIT2 O:0/6 Y6

I:0/6 S2 O:0/7 Y7

I:0/7 S4.1 T4:3 T3

I:0/8 S5.1 T4:4 T44:3/DN BIT3

I:0/9 S6.1

:0/10 S7.1

T4:4 /DN BIT4

I:0/11 S7.2

Nota: S Se refiere a un sensor de presencia que se

puede ver en el anexo AS (numero). (Numero) Se refiere a un sensor de derodillo que se puede ver en el anexo ABIT Se refiere a la señal manada del timer a laprogramaciónY (numero) Se refiere a un cilindro de doble efectoque se puede ver en el anexo AT (numero) Se refiere a el timer utilizado en laprogramación del plc

PLC SECUENCREGISTRO REGISTROB3:0/1 R1B3:0/2 R2B3:0/3 R3B3:0/4 R4B3:0/5 R5B3:0/6 R6

B3:0/7 R7B3:0/8 R8B3:0/9 R9B3:0/10 R10B3:0/11 R11B3:0/12 R12B3:0/13 R13B3:0/14 R14B3:0/15 R15B3:0/16 R16


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3.6 PROGRAMACION


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3.7 DIAGRAMA DE POTENCIA

M

L1

L2

PT100

IM102

IC103

C101

L3

Diagrama de potenciaIC: interruptor

de cuchillas

IM: interruptor

magnetico

C: contactor PT: protertor

termico

sist.

europeo


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3.8 CALCULO DE MEDIDA DE GRANO

Dimensiones. Las dimensiones dependen principalmente ce su capacidad y delas especificaciones de los fabricantes. La capacidad está dada en m³ pero se

puede calcular fácilmente el peso del grano si se conoce su densidad aparenteexpresada en kg/m³ (kilógramos por metro cúbico), Kg/Hl (kilógramos porhectolitro) o Ib/Bu (libras por bushel). Conociendo cualquiera de estos valores sepuede calcular la capacidad, en peso.

Kg/m³ = Kg/Hl x 10 = Ib/bu x 12.87Kg/Hl = Kg/m³/10 = Ib/bu x 1.287Ib/bu = Kg/Hl/1.287 = Kg/m³/12.87

Usando la tabla de densidad aparente del anexo B

Volumen necesario para 1Kg de

Maíz granos: 700Kg/m3

V=1Kg/700Kg/m3

V=0.0014286m3

Dimensiones de cilindro de medida

A= (πr 2)/2

Teniendo una altura dada de 0.1m

V=hxA r= √ (2A)/ π

V=0.1mxA r=√ (2x0.014286m3)/ π

0.0014286m3=0.1mxA r=0.09537m

A=(0.0014286m3)/(0.1m) D=0.191m

A=0.014286m3

El cilindro de medida debe de tener una altura de 0.1m y un diámetro de 0.191m


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4.1 EQUIPO

DESCRIPCI N CANTIDAD COSTO UNITARIO COSTO TOTALPLC MICROLOGIX 1200 1 $4,800.00 $4,800.00

CILINDRO NEUMÁTICO 7 $275.00 $1,925.00RELEVADORES 7 $735.00 $5,145.00V LVULAS 4/2 7 $229.00 $1,603.00COMPRESOR/TANQUE 1 $6115.00 $6115.00SENSORES CAPACITIVOS 2 $450.00 $900.00BANDA TRANSPORTADORA 1 $3,825.00 $3,825.00BASTIDOR DE SOPORTE 1 $1,700.00 $1,700.00

ACCESORIOS NEUMATICOS 1 $3,900.00 $3,900.00TOTAL $29,913.00

4.2 MANO DE OBRA

TRABAJO COSTOINSTALACIÓN PLC $3,000.00INSTALACIÓN NEUMÁTICA $2,500.00PROGRAMACIÓN PLC $5,000.00MANUFACTURA BASTIDOR $2,900.00INSTALACIÓN BANDATRANSPORTADORA

$1,250.00

INSTALACI N EL CTRICA $2,900.00TOTAL $17,550.00

4.3 COSTO TOTAL PROYECTO

DESCRIPCION COTIZACIÓNEQUIPO $29,913.00MANO DE OBRA $17,550.00TOTAL $47,463.00


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ANEXO A

Relevador


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DENSIDAD APARENTE

PRODUCTOS AGRICOLAS SOLIDOS DENSIDAD (kg/m3)

Alfalfa, granos 750 - 800

Algodón, granos con su fibra 420

Algodón, granos no apretados 100 - 120Arroz cáscara 500 - 630

Arroz, gavillas 80- 120

Arroz blanqueado 800 - 850

Arroz de embarque (descascarado) 700 - 750

Avena 500 - 540

Cacahuete con cáscara para aceite 370 - 400

Cacahuete sin cáscara 600 - 620

Cacahuete con cáscara para consumo directo 270 - 300

Cacao (granos frescos) 900

Cacao (granos fermentados) 775

Cacao (granos secos) 635

Café (granos frescos) 620

Café comercial 715

Café (granos secos) 450

Cebada 550 - 690

Frijoles o habichuelas, granos 750 - 850

Guisantes 800- 880

Lino 600- 680

Maíz, granos 700- 820Maíz, mazorcas peladas 450

Malta 530- 600

Mijo 700

Soja, granos 720 - 800

Sorgo, granos 670 - 760

Trigo 750 - 840

Harina 500 - 800


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BIBLIOGRAFIA

ITENE: Instituto Tecnológico del Embalaje, Transporte y Logística

GUIA IAE: Es el Instituto argentino del envase.

http://biblioteca.itesm.mx/cgi-bin/nav/salta?cual=www:81365

http://academic.uprm.edu/lrosario/page/4055_clases/automatico.htm

http://campus.fortunecity.com/duquesne/623/home/m.htm

http://www.monografias.com/

www.rockwellautomation.com

Manuales Allen-Bradley MicroLogix 1200
http://www.itene.com/http://www.guiaiae.com.ar/http://campus.fortunecity.com/duquesne/623/home/m.htmhttp://www.monografias.com/http://www.monografias.com/http://campus.fortunecity.com/duquesne/623/home/m.htmhttp://www.guiaiae.com.ar/http://www.itene.com/

automatizacion empacadora de granos

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