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Proyecto de titulación Destapa corchos automatizado 6IM1
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INSTITUTO POLITÉCNICO
NACIONAL
Centro de Estudios Científicos y Tecnológicos
“Cuauhtémoc”
Academia de Mantenimiento Industrial
“Destapa Corchos Automatizado”
TESIS
Que para obtener el Título de Técnico en Mantenimiento Industrial
PRESENTAN:
Almaraz Maya Víctor Manuel
Barradas Bárcena Eduardo
Castillón Hernández Carolina
Luz Hernández Martín
Valdéz Pérez Daniela
Director: Prof. Cristino López Cruz
Codirector: Prof. Carlos Tena Trejo
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Índice
Agradecimientos .............................................................................................. 3
Justificación y objetivo ..................................................................................... 5
Introducción ..................................................................................................... 6
Historia y Evolución de la Automatización ....................................................... 7
Historia de la Neumática ................................................................................ 14
Automatización Neumática ........................................................................ 15
Neumática Industria................................................................................... 16
Aplicaciones de la Neumática ................................................................... 18
Historia de la Electrónica ................................................................................ 20
Automatización Electrónica ........................................................................ 21
Aplicaciones de la Electrónica .................................................................... 23
Clasificación de los motores eléctricos ........................................................... 27
Antecedentes de la soldadura ........................................................................ 28
Aplicaciones de la soldadura a nuestro proyecto ........................................... 31
Principio de funcionamiento del Prototipo ...................................................... 35
Diseño del prototipo…………………………………………………………………37
Proceso de elaboración del prototipo ............................................................. 38
Fotografías del proceso .................................................................................. 40
Encuestas ....................................................................................................... 45
Conclusión. ..................................................................................................... 53
Bibliografía…………………………………………………………………………..56
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Agradecimientos
Para comenzar con esta parte importante de la Tesis, debemos antes mencionar
lo que para nosotros fue realizar todo este proyecto, desde la amplia investigación
teórica, además de todo el trabajo manual que se realizó, así como expresar la
manera en la que nos benefició el trabajar en conjunto con todos nuestros
compañeros, maestros y también reconociendo la labor de nuestros padres a
quienes en gran parte debemos este trabajo.
En primer lugar debemos decir que realizar un trabajo como este no es tarea fácil,
todo conlleva el uso de espacios y tiempos que no siempre son tan accesibles
para todos, cabe mencionar que cada uno de los integrantes si bien no participo
activamente en cada uno de los pasos del proceso de elaboración, tanto trabajo
textual, hasta toda la manufactura del prototipo, aportaron lo que cada uno sabe,
porque ese es el objetivo de un equipo y del proyecto mismo, obtener un resultado
final, que todo salga a flote a través de que cada miembro colabore haciendo lo
que mejor sepa hacer, esto tomando en cuenta que no todos somos buenos para
lo mismo, cada quien tiene sus habilidades.
Haber realizado este proyecto es para nosotros una gran satisfacción dado que es
nuestro último proyecto, y al terminar sabemos que no volveremos a experimentar
esa sensación de hacer un proyecto en esta escuela, y debido a eso, nos vemos
en reconocer y agradecer a quien es debido. En primer lugar agradecemos a
nosotros mismos, ya que sin caer en el egocentrismo, somos culpables de
nuestros propios logros, ya que en algunas ocasiones aunque se tiene el apoyo de
las personas cercanas, sean maestros, padres, u otros compañeros, si no se tiene
la determinación, no se llega a ningún lado. Luego de esto, los siguientes a los
que sentimos una necesidad de decir gracias, son los profesores, ya que sin todo
lo que ellos nos han enseñado, no hubiera sido posible estar redactando esto
ahora mismo, agradecemos los conocimientos y la paciencia para transmitirlos día
a día, además de el tiempo invertido en todos nosotros, ya que es tiempo que
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jamás volverá a sus vidas, pero sabemos que mientras nosotros terminemos
nuestro tiempo aquí, si bien no con todos los conocimientos, con algunos, además
de toda la experiencia que es estar con ellos y nuestros compañeros trabajando,
ellos consideran que no es tiempo desperdiciado, por todo lo anterior muchas
gracias, y no solo de parte de este equipo, si no gracias de todos los que somos y
han sido sus alumnos.
Por último agradecemos a nuestros padres, a todos nuestros padres, que aunque
no siempre están presentes en todo lo que hacemos, dado que estamos en un
nivel en el que no requerimos de tantos cuidados, han estado ahí en los
momentos en los que los necesitamos, en esta ocasión no podemos hablar por
todos nuestros compañeros alumnos, dado que no todos nos encontramos en la
misma posición, no es lo mismo en cada uno de nuestros hogares, pero bien o
mal, si nuestros padres no existieran, no hubiéramos podido ser parte de toda esta
historia, así que en concreto gracias.
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Objetivo
El presente trabajo, tiene como objetivo mostrar las consideraciones teóricas,
históricas y prácticas tomadas en cuenta para el desarrollo del nuestro proyecto de
titulación: “Destapa corchos automatizado”
Justificación
Este proyecto se eligió a través de varios aspectos con los cuales debía contar
nuestro prototipo, éste tenía que ser:
Sencillo en su elaboración
Económico en cuanto a materiales empleados
Amplio en cuanto a aplicaciones de nuestras unidades de aprendizaje
Útil
Que sea relacionado con el principio de la Automatización.
Considerando todos los puntos anteriores, se propuso la idea de un destapa
corchos automatizado, ya que es un prototipo sencillo, útil en el mundo real y
económico comparado con otras ideas.
Este proyecto puede beneficiar a distintas personas, al ser un destapa corchos
automatizado, es más eficiente que uno convencional, ya que será más fácil y más
rápido desempeñar su tarea.
Por ejemplo, sería de gran utilidad para un cantinero o un mesero, pues requieren
destapar botellas frecuentemente. Con nuestro proyecto, esta tarea será más
rápida y más fácil.
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Introducción
Como ya se sabe, “La automatización es la optimización de algún trabajo a través
de distintos dispositivos mecánicos, neumáticos, hidráulicos, electrónicos, etc.
Según se necesite para sustituir la mano del hombre al momento de desempeñar
dicho proceso”1
En el presente trabajo, se emplean algunas de las diversas formas de automatizar
un proceso, en este caso, el proceso de destapar una botella con corcho.
Los tipos de automatización que se utilizaron, fueron mecánica a través de un
motor, eléctrica con el uso de electro válvulas y neumática ya que la alimentación
de nuestro prototipo es por medio de aire comprimido.
A continuación, se explica cada una de las maneras de automatizar un proceso,
posteriormente el principio de funcionamiento de nuestro prototipo para su mejor
entendimiento.
Marco Histórico
1 Automatización de procesos mediante la guía GEMMA. Pere Ponsa Asencio, Ramón Vilanova Arbós.
Ediciones UPC. Pág. 11
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Historia y evolución de la Automatización
“La historia del ser humano está marcada por continuos y graduales
descubrimientos, además de la creación de nuevos inventos.
Desde el principio, siempre hemos desarrollado herramientas, mecanismos que
nos ayuden a realizar una tarea, aprendimos a hacer fuego para calentarnos,
hacíamos cuchillos a partir de rocas para tajar la carne, descubrimos la rueda y
nos facilitó trasportar las cosas, las escritura nos da otra forma de comunicación,
de conocer la historia y de preservar el conocimiento adquirido, siempre hemos
estado en continua evolución.
El término autómata apareció por primera vez en los años 1625 relacionado con la
inteligencia artificial. El primer registro de un robot es de 1354, el reloj de
Estrasburgo (Suiza), es un reloj de ave metálico, que no sólo podía abrir el pico,
sacar la lengua y cantar, sino que además podía extender sus extender sus
plumas y mover sus alas.
Finalmente después de muchos avances en el mundo de la tecnología y el tiempo,
renace la automatización a principios del siglo XX empezando a utilizar
mecanismos simples para realizar actividades sencillas de manufactura, las cuales
se iban volviendo más complejas con el pasar del tiempo, para entonces los
procesadores eran analógicos, híbridos mostrando un menor desempeño laboral.
Los primeros sistemas de control surgen en la Revolución Industrial es un periodo
histórico comprendido entre la segunda mitad del siglo XVIII y principios del XIX,
en el que el Reino Unido en primer lugar, y el resto de la Europa continental
después, sufren el mayor conjunto de transformaciones socioeconómicas,
tecnológicas y culturales de la Historia de la humanidad, desde el Neolítico.
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La economía basada en el trabajo manual fue reemplazada por otra dominada por
la industria y la manufactura. La revolución comenzó con la mecanización de las
industrias textiles y el desarrollo de los procesos del hierro. La expansión del
comercio fue favorecida por la mejora de las rutas de transportes y posteriormente
por el nacimiento del ferrocarril. Las innovaciones tecnológicas más importantes
fueron la máquina de vapor y la denominada Spinning Jenny, una potente
máquina relacionada con la industria textil. Estas nuevas máquinas favorecieron
enormes incrementos en la capacidad de producción. La producción y desarrollo
de nuevos modelos de maquinaria en las dos primeras décadas del siglo XIX
facilitó la manufactura en otras industrias e incrementó también su producción.
La era moderna de la automatización con la aparición en 1775 de la Máquina de
Vapor de simple efecto inventada por James Watt; la máquina de doble efecto en
1784 estaba provisto de dos automatismos, el distribuidor de vapor y el reguladro
de bolas; nace el Ferrocarril y maquinas Textiles como la Spinning Jenny, una
hiladora multi-bobina que disminuyo en gran parte el trabajo que se necesitaba
para la producción de hilo, gracias a maquinas como esta y la Producción en
Serie, la cual consistía en simplificar tareas complejas en varias que pudiera llevar
a cabo cualquier trabajador, sin necesidad de ser mano de obra calificada,
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aumentaron enormemente la capacidad de producción, reduciendo los costos y
tiempos de fabricación
La automatización como una disciplina de la ingeniería que es más amplia que un
mero sistema de control, abarca la instrumentación industrial, que incluye los
sensores, los transmisores de campo, los sistemas de control y supervisión, los
sistemas de transmisión y recolección de datos y las aplicaciones de software en
tiempo real para supervisar, controlar las operaciones de plantas o procesos
industriales.
Las primeras máquinas simples sustituían una forma de esfuerzo en otra forma
que fueran manejadas por el ser humano, tal como levantar un peso pesado con
sistema de poleas o con una palanca. Posteriormente las máquinas fueron
capaces de sustituir formas naturales de energía renovable, tales como el viento,
mareas, o un flujo de agua por energía humana.
Todavía después, algunas formas de automatización fueron controlados por
mecanismos de relojería o dispositivos similares utilizando algunas formas de
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fuentes de poder artificiales -algún resorte, un flujo canalizado de agua o vapor
para producir acciones simples y repetitivas, tal como figuras en movimiento,
creación de música, o juegos. Dichos dispositivos caracterizaban a figuras
humanas, fueron conocidos como autómatas y datan posiblemente desde 300 AC.
En 1801, la patente de un telar automático utilizando tarjetas perforadas fue dada
a Joseph Marie Jacquard, quien revolucionó la industria del textil.
Para mediados del siglo XX, la automatización había existido por muchos años en
una escala pequeña, utilizando mecanismos simples para automatizar tareas
sencillas de manufactura. Sin embargo el concepto solamente llego a ser
realmente práctico con la adición (y evolución) de las computadoras digitales, cuya
flexibilidad permitió manejar cualquier clase de tarea. Las computadoras digitales
con la combinación requerida de velocidad, poder de cómputo, precio y tamaño
empezaron a aparecer en la década de 1960s.
Existen muchos trabajos donde no existe riesgo inmediato de la automatización.
Ningún dispositivo ha sido inventado que pueda competir contra el ojo humano
para la precisión y certeza en muchas tareas; tampoco el oído humano. El más
inútil de los seres humanos puede identificar y distinguir mayor cantidad de
esencias que cualquier dispositivo automático. Las habilidades para el patrón de
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reconocimiento humano, reconocimiento de lenguaje y producción de lenguaje se
encuentran más allá de cualquier expectativa de los ingenieros de automatización.
Computadoras especializadas, son utilizadas para leer entradas de campo a
través de sensores y en base a su programa, generar salidas hacia el campo a
través de actuadores. Esto conduce para controlar acciones precisas que permitan
un control estrecho de cualquier proceso industrial. (Se temía que estos
dispositivos fueran vulnerables al error del año 2000, con consecuencias
catastróficas, ya que son tan comunes dentro del mundo de la industria).
En el contexto actual de automática se define como la ciencia ty técnica de la
automatización, que agrupa el conjunto de disciplinas técnicas y tecnológicas que
intervienen en el concepto, la construcción y el empleo de los sistemas
automatizados. La automática constituye el aspecto teórico de la cibernética, está
estrechamente relacionada con las matemáticas, la estadística, a la teoría de la
información, la informática y técnicas de la ingeniería.
Podría realizarse un distinto entre: la automática teórica, conjunto de los métodos
matemáticos de análisis y de síntesis de los sistemas automáticos y de sus
elementos; la automática aplicada, que tarta más específicamente de los
problemas prácticos de automatización, que concierne a la teoría y al tecnología
de los captores, los accionadores y los ordenadores.
El funcionamiento de todo sistema automático si asienta en la confrontación de
una información de mando, que describe el programa deseado, con una
información de estado, confrontación de la que se derivan las órdenes de mando
que han de darse a los accionadores que actúa sobre el sistema, modificando así
su estado.
Basados en el concepto de autómata, es decir, el ente constituido por un conjunto
de reglas que definen estados y condiciones de cambio de estado, en los
automatismos secuenciales, de los que el ascensor constituye uno de los ejemplos
clásicos, la información de estado viene proporcionada generalmente por
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captadores binarios, y el tratamiento de la información es de naturaleza lógica.
Esos sistemas constituyen la mayoría de los automatismos industriales,
especialmente los dedicados a la automatización de la fabricación. Los
ordenadores constituyen sin duda una de las formas más sofisticadas de os
automatismos.
El concepto de la automatización lleva implícita la supresión total o parcial de la
intervención humana en la ejecución de diversas tareas, industriales, agrícolas,
domesticas, administrativas o científicas. Se aplica a la automatización tanto en
las tareas más sencillas, tales como la regulación de la temperatura de un horno o
el mando secuencial de una máquina herramienta, como a las maquinas
complejas, tales como la dirección mediante ordenador de una unidad química o la
gestión automatizada de un estableciendo bancario.
Al confiar o órganos tecnológicos todas o parte de las funciones intelectuales que
intervienen en la conducción de una proceso, la automatización se sitúa en un
nivel superior al de la mera mecanización. En la actualidad los problemas de
automatización industrial y administrativa se confían respectivamente a los
especialistas en automática e informática, a los que se unen los especialistas del
proceso por automatizar, que constituyen así un equipo pluridisciplinar. La
automatización de un proceso se sitúa en un marco técnico-económico del que no
constituye más que uno de sus aspectos.
La automatización en el contexto histórico más reciente, no solamente está
relacionada con el proceso mismo, sino también con la distribución de los
productos fabricados o con la prestación de servicios. Forma parte integrante de la
concepción y de la gestión de los grande complejos industriales, administrativos y
comerciales. La automatización constituye ralamente, uno en los factores de
aumento de la productividad y de mejora de la calidad.
En la actualidad el uso de robots controlados por máquinas computarizadas y
digitales conducen a una transición entre la automatización industrial a una con
potenciales aún desconocidos.
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Como se ha observado la automatización y la robótica son dos tecnologías
estrechamente relacionadas. En un contexto industrial se puede definir la
automatización como una tecnología que está relacionada con el empleo de
sistemas mecánicos-eléctricos basados en computadoras para la operación y
control de la producción. En consecuencia la robótica es una forma de
automatización industrial.”2
Marco teórico
Historia de la Neumática 2 Resumen del libro “El control automático en la industria”. Andrés García Higuera. Ediciones de la
Universidad de Castilla-La mancha. Pp 18 en adelante.
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“El término Neumática procede del griego pneuma que significa soplo o aliento.” 3
“Las
primeras aplicaciones de neumática se remontan al año 2.500 a.C. mediante la
utilización de muelles de soplado. Posteriormente fue utilizada en la construcción
de órganos musicales, en la minería y en siderurgia. Hace más de 20 siglos, un
griego, Tesibios, construyó un cañón neumático que, rearmado manualmente
comprimía aire en los cilindros. Al efectuar el disparo, la expansión restituía la
energía almacenada, aumentando de esta forma el alcance del mismo. En el siglo
XIX se comenzó a utilizar el aire comprimido en la industria de forma sistemática.
Herramientas neumáticas, martillos neumáticos, tubos de correo neumáticos, son
un ejemplo de estas aplicaciones. Durante la construcción del túnel de Mont-
Cenis, en 1857, se utilizó una perforadora de aire comprimido que permitía
alcanzar una velocidad de avance de dos metros diarios frente a los sesenta
centímetros que se obtenían con los medios tradicionales. En 1880 se inventó el
primer martillo neumático. La incorporación de la neumática en mecanismos y la
automatización comienza a mediados del siglo XX.”4
3 Página Web http://www.wordreference.com/definicion/neum%C3%A1tica Búsqueda el día 8/Mayo/13 4 Automatización de procesos industriales. Emilio García Moreno. Edit. REPROVAL. Pág. 5 en adelante.
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Fig.0. Vagón perforador en el túnel de Mont-Cenis
Automatización Neumática
“La automatización puede ser considerada como el paso más importante del
proceso de evolución de la industria en el siglo XX al permitir la eliminación total o
parcial de la intervención humana, obteniendo las ventajas siguientes:
Reducción de los costes de mano de obra directos.
Uniformidad de la producción y ahorro de material.
Aumento de la productividad.
Mayor control de la producción al poder introducir sistemas automáticos de
muestreo
Aumento de la calidad del producto final.
En todo proceso de automatización se distinguen 3 partes
a) Elementos periféricos de entrada, a través de los cuales llega al sistema la
información.
b) Unidad central de tratamiento de la información.
c) Elementos periféricos de salida, que de acuerdo con las órdenes
elaboradas por la unidad central, gobiernan los elementos de potencia.
Existen diversas técnicas para la realización de automatismos: la electromecánica,
la electrónica, la neumática, etc.
La automatización neumática es la que se realiza usando las propiedades del aire
comprimido. Las señales deben traducirse a ausencia o presencia de presión
neumática. El tratamiento de las señales es realizado por los distribuidores
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neumáticos. Las señales de salida son, generalmente posiciones de cilindros
neumáticos.
Neumática Industrial
El concepto moderno de la neumática trata sobre los fenómenos y aplicaciones de
la sobrepresión o depresión –vacío- del aire. La mayoría de las aplicaciones
neumáticas se basan en el aprovechamiento de la sobreimpresión.
Según su actual definición, la neumática es una técnica moderna, pero según su
concepción original es una de las formas de energía más antigua de entre las
conocidas por el hombre. Existen manuscritos del siglo I de nuestra era donde
describen mecanismos accionados por aire caliente; en el transcurso de los siglos
siguientes fueron diseñados dispositivos generalmente con fines bélicos.
La neumática moderna con sus grandes posibilidades, se inicia en Europa a partir
de la mitad del siglo XX debido a la acuciante necesidad de una automatización
racional del trabajo. Desde entonces la neumática ha ido evolucionando, y lo
seguirá haciendo según las necesidades de la industria, ofreciendo en la
actualidad una extensa gama de productos.
La concepción y estudio de los sistemas neumáticos requiere el conocimiento de
los elementos neumáticos y su funcionamiento así como la interconexión entre
ellos.
La energía neumática, que emplea aire comprimido como fuente de potencia, tiene
cualidades excelentes entre las que destacan:
El aire es abundante y barato.
Se transforma y almacena fácilmente.
El limpio, no contamina y carece de problemas de combustión con la
temperatura.
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Los elementos neumáticos pueden alcanzar velocidades de trabajo elevadas pero,
dada la comprensibilidad del aire, su regulación no es constate.
Los esfuerzos de los actuadores neumáticos tienen un techo alto aunque limitado
e inferior a los de otras técnicas. Exigen un coste elevado en la instalación del
generador de energía neumática y su manipulación es algo ruidosa, como
consecuencia de los escapes existentes.
Img. 1.Ejemplo de uso de la neumatica en la industria
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Aplicaciones de la neumática
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5 Automatización Neumática y Electroneumática. Salvador Millán. Edit. NORGREN. Vista limitada de Google
Books. 11/04/ 2013
La neumática está presente en cualquier proceso industrial, tanto manual como
semiautomático, que requiera incrementar la producción. La automatización de los
diferentes procesos industriales, releva al hombre de ciertas actividades, lo que
ocasiona posibles pérdidas de puestos de trabajo en las empresas. Por esto, la
sociedad industrial tiene ante sí un reto importante en crear nuevos puestos de
trabajo, con mayor especialización del personal. Resulta paradójico que en los
países más industrializados a nivel mundial las nuevas tecnologías han creado más
puestos de trabajo que en el resto.
La progresiva sustitución de la energía humana por la neumática, hidráulica o
eléctrica responde sobre todo al intento de minimizar costes de producción y
automatizar los procesos industriales. De este modo, la neumática se ha convertido
en un elemento imprescindible en la automatización de la producción en todos los
sectores industriales:
- Industria del automóvil, aeronáutica, ferroviaria, naval, aeroespacial,
maderera,… -
Industria textil, del calzado, agroalimentaria, cárnica…
- Producción de energía
- Refinerías e industrias petrolíferas y químicas, siderurgia, minería,…
- Industrias de logística, máquinas de embalaje, imprentas y artes gráficas
- Construcción y obras públicas
- Robótica, etc.”5
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Antecedentes históricos de la electrónica
“La introducción de los tubos de vacío a comienzos del siglo XX propició el
rápido crecimiento de la electrónica moderna. Con estos dispositivos se hizo
posible la manipulación de señales, algo que no podía realizarse en los antiguos
circuitos telegráficos y telefónicos, ni con los primeros transmisores que
utilizaban chispas de alta tensión para generar ondas de radio. Por ejemplo, con
los tubos de vacío pudieron amplificarse las señales de radio y de sonido
débiles, y además podían superponerse señales de sonido a las ondas de radio.
El desarrollo de una amplia variedad de tubos, diseñados para funciones
especializadas, posibilitó el rápido avance de la tecnología de comunicación
radial antes de la II Guerra Mundial, y el desarrollo de las primeras
computadoras, durante la guerra y poco después de ella.
Hoy día, el transistor, inventado en 1948, ha reemplazado casi completamente
al tubo de vacío en la mayoría de sus aplicaciones. Al incorporar un conjunto de
materiales semiconductores y contactos eléctricos, el transistor permite las
mismas funciones que el tubo de vacío, pero con un coste, peso y potencia más
bajos, y una mayor fiabilidad. Los progresos subsiguientes en la tecnología de
semiconductores, atribuible en parte a la intensidad de las investigaciones
asociadas con la iniciativa de exploración del espacio, llevó al desarrollo, en la
década de 1970, del circuito integrado. Estos dispositivos pueden contener
centenares de miles de transistores en un pequeño trozo de material,
permitiendo la construcción de circuitos electrónicos complejos, como los de los
microordenadores o microcomputadoras, equipos de sonido y vídeo, y satélites
de comunicaciones.
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Automatización electrónica
La electrónica es el campo de la ingeniería y de la física aplicada relativo al
diseño y aplicación de dispositivos, por lo general circuitos electrónicos, cuyo
funcionamiento depende del flujo de electrones para la generación, transmisión,
recepción, almacenamiento de información, entre otros. Esta información puede
consistir en voz o música como en un receptor de radio, en una imagen en una
pantalla de televisión, o en números u otros datos en un ordenador o
computadora.
Los circuitos electrónicos ofrecen diferentes funciones para procesar esta
información, incluyendo la amplificación de señales débiles hasta un nivel que se
pueda utilizar; el generar ondas de radio; la extracción de información, como por
ejemplo la recuperación de la señal de sonido de una onda de radio
(demodulación); el control, como en el caso de introducir una señal de sonido a
ondas de radio (modulación), y operaciones lógicas, como los procesos
electrónicos que tienen lugar en las computadoras. La electrónica es una de las
herramientas básicas en la automatización, ya que se pueden combinar una gran
gama de estos componentes.
Img. 2. Componente electrónico
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Aplicaciones de la electrónica
Aplicaciones de la electrónica de potencia. Industriales: Electrolisis, alarmas,
soldadura, robótica. Transporte: Cargadores de baterías, metro, electrónica del
auto. Distribución: Fuentes de energía renovables, filtros activos. Aeroespaciales:
alimentación de satélites y lanzaderas. Comerciales: calefacción alimentación de
ordenadores y equipos. Domesticas: Refrigeradores, iluminación, aire
acondicionado. Consumo de Energía: Aplicaciones más usuales: El 65% está
estimado a motores eléctricos El 20% está dedicado a sistemas de iluminación. El
resto es consumido por otros convertidores estáticos de energía. Los sistemas que
transforman la energía suelen denominarse convertidores de energía y son
circuitos electrónicos constituidos por un conjunto de elementos estáticos
formando una red que constituye un equipo de conexión y transmisión entre un
generador y una carga. Se clasifican de la siguiente manera: Rectificador no
controlado. Rectificador controlado. Reguladores de C.A. Cicloconversores.
Inversor. Convertidor CC/CC o Troceador. Los tipos de dispositivos
semiconductores de potencia usados como interruptores estáticos son: diodos,
tiristores (SCR, TRIAC y GTO) y transistores (BJT, MOSFET e IGBT)”.6
6 Automatización Neumática y Electroneumática. Salvador Millán.
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Clasificación de los motores.
“Existen varios tipos de motores y continuará proliferando nuevos tipos de motores
según avance la tecnología. Pero antes de adentrarnos en la clasificación, vamos
a definir los elementos que componen a los motores.
1. La carcasa o caja que envuelve las partes eléctricas del motor, es la parte
externa.
1.1 Los tipos de carcasa son los siguientes:
a) Totalmente cerrada
b) Abierta
c) A prueba de goteo
d) A prueba de explosiones
e) De tipo sumergible
2. El inductor, llamado estator, que cuando se trata de motores de corriente
alterna, constituye la parte fija del motor, el estator es el elemento que opera como
base, permitiendo que desde ese punto se lleve a cabo la rotación del motor. El
estator no se mueve mecánicamente, pero si magnéticamente.
2.2 Tipos de estator:
a) Polos salientes
b) Ranurado
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3. El inducido, llamado rotor que cuando se trata de motores de corriente alterna,
consta de un apilado de chapas magnéticas y sobre ellas está enrollado el
embobinado del rotor, que constituye la parte móvil del motor y resulta ser la salida
o eje del motor.
3.1 Tipos de rotor:
a) Ranurado
b) Polos salientes
c) Jaula de ardilla
Los motores pueden clasificarse en primer lugar por el tipo de corriente que los
alimenta, existen 3 tipos:
1. Motores de corriente alterna, se usan mucho en la industria, sobretodo, el
motor trifásico asíncrono de jaula de ardilla.
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2. Motores de corriente continua, suelen utilizarse cuando se necesita precisión
en la velocidad, montacargas, locomoción, etc.
3. Motores universales, son los que pueden funcionan con corriente alterna o
continua, se usan mucho en electrodomésticos. Son los motores con colector.
La siguiente clasificación a realizar será a partir del tipo de corriente que alimenta
el motor.
Motor de corriente alterna.
Podemos clasificarlos de varias maneras, por su velocidad de giro, por el tipo de
rotor y por el número de fases de alimentación. Vamos a ello:
1. Por su velocidad de giro:
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Asíncronos: Un motor se considera asíncrono cuando la velocidad del campo
magnético generado por el estator supera a la velocidad de giro del rotor.
Síncronos: Un motor se considera síncrono cuando la velocidad del campo
magnético del estator es igual a la velocidad de giro del rotor. Recordar que el
rotor es la parte móvil del motor.
Dentro de los motores síncronos, nos encontramos con una sub-clasificación:
Motores síncronos trifásicos.
Motores asíncronos sincronizados.
Motores con un rotor de imán permanente.
2. Por el tipo de rotor:
Motores de anillos rozantes.
Motores con colector.
Motores de jaula de ardilla.
3. Por su número de fases de alimentación:
Motores monofásicos.
Motores bifásicos.
Motores trifásicos.
Motores con arranque auxiliar bobinado.
Motores con arranque auxiliar bobinado y con condensador.
Motor de corriente continua.
La clasificación de este tipo de motores se realiza en función de los embobinados
del inductor y del inducido:
Motores de excitación en serie.
Motores de excitación en paralelo.
Motores de excitación compuesta.”7
7 Web: http://www.nichese.com/motor.html 10/04/2013
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Características que rigen la clasificación de un
motor.
1.- Tensión (V)
Monofásica, trifásica, corriente continua, con diferentes valores (220V, 380V, 500V).
2.- Potencia (KW)
En función a la potencia y tensión vendrá dada la intensidad (A).
3.- Frecuencia (Hz)
En Europa, 50 Hz. En América, 60 Hz.
4.-Velocidad (n)
Dependerá de la polaridad del motor y frecuencia de la red.
5.-Nivel de protección del motor (IP--)
6.- Forma constructiva
7.-Clase de aislamiento (Y…c)
8.-Factor de potencia (cosl)
9.-Tipo de servicio (S1…S7)
10.-Ejecucion de la caja de bornes
11.-Caracteristicas particulares del motor, además de las generales dadas por el constructor
12.-Dimenciones del motor y peso
13.-Diagramas de par, velocidad, consumos
14.-Ensayos particulares, cuando se trata de motores especiales, no incluidos en el catálogo general de fabricante
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Aplicaciones de la soldadura en el proyecto
En el proyecto la utilización de la soldadura por arco eléctrico fue fundamental ya
que la mayoría de la estructura fue montada con esta misma. Ya que se utilizó en
la unión del cilindro y de la base además de la unión del destapa corchos con el
cilindro esto se realizó con ciertas cosas que se tomaron en cuenta desde el
grosor del electrodo, el amperaje, el tipo de cordón a realizar para la unión del
cilindro y la unión de la base con las demás partes de metal.
Para poder hacer los cordones se utilizaron electrodos de 3/16 ya que el grosor
era el indicado para ese tipo de trabajos además de que el electrodo era E6013
que está hecho para alta penetración además de que está hecho para aceros al
bajo carbono y tiene las siguientes propiedades:
Resistencia a la tensión: 4230 Kg/cm2 (60,000.00lbs/pul2) Elongación en 50mm:
17%Limite elástico: 3390Kg/cm2 (48000 PSI) Dureza Brinell: 160
Se soldaron las placas a 180 Amperes y 127 volts y las placas con un grosor
mucho más delgado se unieron con amperajes más bajos ya que si se soldaran
con el mismo amperaje que las placas más gruesas estas podrían ser perforadas
o dañadas.
Ahora para los cordones y puntos que se realizaron también se tomaron en cuenta
el tipo de cordón y la forma que se realizara al igual que el Angulo. El cordón
realizado en filete por un solo dado de la placa y has algunas que se realizaron en
filete pero es una unión en “T” en algunos casos solo fueron puntos pequeños
para sostener las placas sin necesidad de más cosas que pudiesen estorbar en el
medio para evitar accidentes y cosas que probablemente podrían arruinar la
soldadura. Para poder representar los cordones o más bien el lugar en donde se
deben de realizar los cordones se realizan diagramas especiales con datos
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Importantes los cuales indican la longitud del cordón el tipo de este y además del
Angulo y el lugar donde se debe de realizar (cara de la placa)
La soldadura tiene cierto proceso ya que al término del tirado del cordón se debe
esperar a que la soldadura se enfrié y se procederá a retirar la escoria ya sea con
un cepillo con cerdas de alambre o golpeando la escoria hasta que esta se caiga
en caso de que la escoria este incrustada después se debe de limpiar e incluso se
puede hacer un maquinado para mejor presentación pero nosotros optamos por
esmerilarlo y quitarle algunos desperfectos y después resanar.
Prototipo
El prototipo que se ha pensado es la puesta en marcha de un mecanismo
automatizado, capaz de descorchar todo tipo de botellas.
Está basado en la necesidad de aminorar la velocidad de descorche de botellas en
el mercado, ósea que está enfocado a restaurantes, bares, vinaterías etc.
Medio de funcionamiento:
El mecanismo será medianamente automático, pues es necesario que un
trabajador o mejor dicho, el operario o usuario, coloquen la botella en la base, y
posteriormente retire el corcho de la herramienta.
El mecanismo utiliza las propiedades de la neumática para su funcionamiento,
haciendo uso de:
Cilindro neumático de doble efecto
Mangueras
Conexiones y espigas
Base de acero al bajo carbono
Motor eléctrico
Tenazas de sujeción
Destapa corchos
Proyecto de titulación Destapa corchos automatizado 6IM1
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El principio de funcionamiento es muy simple, sin embargo es necesario cierto
criterio para poder desarrollar el mismo.
Conociendo el funcionamiento del cilindro de doble efecto, utilizaremos los
movimientos de avance y retroceso para hacer que ese simple movimiento logre
destapar una botella.
Colocando el destapa corchos en la terminal del vástago, haremos que su avance
logre penetrar en el corcho.
Además de controlar la velocidad de su avance deberemos sincronizarlo con el
movimiento radial que tendrá la base de nuestro prototipo. Lograremos el
movimiento de la base, utilizando el motor eléctrico, se ha buscado la manera de
hacer que trabaje (el motor), a una velocidad lenta, pero que conserve su
potencia.
Una vez calculadas las velocidades, se debe tomar en cuenta la rosca que tiene el
destapa corchos, para adecuar nuevamente las velocidades.
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Diseño del Prototipo
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Proceso de elaboración del proyecto
El trabajo fue planeado desde los inicios del semestre, la idea era emplear la
automatización, una vez planteada la idea se comenzó por un boceto del proyecto.
Como primer punto, es importante remarcar que el listado de materiales fue parte
esencial del proyecto.
Una vez buscados y obtenidos los materiales, las piezas específicas, y las ideas
que, póstumamente se realizarían. Comenzamos por el armado de la estructura.
Utilizando solera de acero al bajo carbón, se construyó (por medio de arco
eléctrico) la espina dorsal del destapa corchos. Uno de los principales problemas
a superar por parte de este momento fue; lograr hacer un ángulo de 90° en el
material. Para el cumplimiento de esta meta, fue requerido el uso de esmeriles,
tanto “manual” como, “de banco”.
Una vez hechas las “cintas” de solera plana para la sujeción y reforzamiento de la
espina dorsal, procedimos a soldar.
Proyecto de titulación Destapa corchos automatizado 6IM1
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Consideramos que el proceso de soldado, fue el paso más tardado de todos, pues
realmente las limitaciones de equipo, lugar y habilidad, fueron en nuestra contra.
Con tiempo y trabajo invertidos, vimos el fruto de nuestro empeño, con unos
inexpertos, pero resistentes cordones, fue la primera vez que le vimos rostro a lo
que comenzó como una idea.
Terminado el esqueleto de solera del destapa corchos el siguiente paso fue: La
pintura
Siendo un proyecto enfocado a la rama alimenticia, era necesario darle una
presentación estética y salubre. Por deseo de notar que el proyecto es
orgullosamente Politécnico, decidimos utilizar como color principal el vino o
magenta (depende los ojos del observador), desviándonos (claro está) de
mostrarlo salubre. Sin embargo no fue una mala decisión, pues, justamente fue un
prototipo.
La pintura utilizada fue pintura automotriz, y los acabados se procuraron en pulido
con “polish”.
El siguiente aspecto a realizar fue: una base que albergara al mecanismo de
rotación de la botella. Para el cual se utilizó tubo galvanizado, de 1/2" y un par de
estrellas de bicicleta mejor conocidas como “sprok”.
El material elegido fue: Aglomerado de encino (madera). Debido a su fácil manejo
y versatilidad en cuanto ha pintado, peso, y acabados. Fueron necesitados un par
de barrenos, que sirvieron de guía al mecanismo, además de la adición de una par
de huecos especialmente colocados para la exposición de botellas del mejor vino
disponible.
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Fotografías del Proceso
Una vez obtenidos los materiales se
procedió a su medición y corte de
acuerdo a lo definido en el boceto
del prototipo.
Ya cortados todos los materiales
(ángulo y placas de acero) se
procedió a soldar.
Se realizaron cordones y puntos de
soldadura para fijar cada una de
las piezas utilizando electrodos
E6013 de 3/16”
Proyecto de titulación Destapa corchos automatizado 6IM1
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Dentro dela caja se armó un
mecanismo, mismo que se encarga
de hacer girar la botella
manualmente. Para poder
montarlo, es necesario poner
soportes de madera.
Una vez colocados los soportes, se
ensamblo el mecanismo el cual
consiste en un par de catarinas y
una manivela.
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El armazón se une a la caja para
terminar la estructura
El cilindro se alimenta de aire
comprimido. Al pulsar el accionador
el pistón baja mientras que
manualmente se gira la botella
encajando el descorchador. Se pulsa
nuevamente el accionador para sacar
el pistón y destapar así la botella.
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37
15%
66%
19%
¿Sabes que es automatización?
Si
No
Encuesta nula
Encuestas
Por la facilidad de conocimiento y el contexto “técnico” que tenemos los alumnos
de sexto semestre de la carrera de Mantenimiento Industrial, las encuestas
realizadas sólo fueron enfocadas y realizadas a estudiantes de este taller.
El total de encuestas planeadas fueron 100, sin embargo, y debido a la negativa
de los alumnos del 6IM3, no se logró completar con el total de encuestas,
solamente 81 encuestas fueron contestadas.
A continuación, presentamos las conclusiones arrojadas por las encuestas:
Proyecto de titulación Destapa corchos automatizado 6IM1
38
44%
6%
31%
19%
¿Empleas la automatización en tu vida cotidiana?
Si
No
Algunas veces
Encuesta nula
Algunos de los encuestados, mencionaban que tienen una “idea” de lo que podría
representar la automatización como concepto, pero al presionarlos a decir Si o No,
su rotunda solución fue: No.
La respuesta a esta segunda pregunta resultó inesperada, nosotros suponíamos
que, al no poder definir el concepto de “Automatización” tampoco podrían saber
cuándo está presente en sus actividades diarias. Lo que nos llevó a la conclusión
de que es fiable llevar la automatización a nuestro proyecto, pues es un medio que
será fácilmente reconocido, entendido y aceptado.
Proyecto de titulación Destapa corchos automatizado 6IM1
39
31%
21% 17%
11%
1% 19%
¿En dondé?
Casa
Escuela
Otros
Ambos
Nada
Encuesta nula
Una vez observadas sus respuestas, concluimos:
Es Viable la automatización de un destapa-corchos porque sólo el 1% no supo
dar un ejemplo de la automatización. Todos la reconocen al verla y prefieren
“ahorrarse la fatiga”.
Proyecto de titulación Destapa corchos automatizado 6IM1
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De nuevo vemos que la misma comunidad estudiantil, se muestra interesada en la
automatización. Vemos que tienen una visión de un futuro en el cual sea mucho
más sencillo y rápido realizar actividades cotidianas, para facilitar nuestra vida.
Gracias a esta sencilla pregunta, logramos mostrarle a muchos de los
encuestados, el verdadero lugar que tiene la automatización en sus vidas, pues
para más de uno, es tan familiar que ni siquiera piensa en la utilidad que le está
dando día con día.
41%
39%
1% 19%
¿Que tan importante crees que sea la automatización ?
Muy importante
Importante pero noindespensable
No importante
Encuesta nula
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Cambiando el punto de vista (de consumidor a productor) encontramos que para
la totalidad de los encuestados le resulta importante tener el conocimiento y cierto
apego a lo que es automatización,
Los compañeros encuestados comentaban acerca de esta importancia, decían
que es importante porque nuestra carrera técnica está enfocada al campo
industrial, y, siendo técnicos en mantenimiento industrial resulta de suma
importancia entender la idea de Automatización.
81%
0% 19%
¿Crees que saber automatización te abre muchas puertas en el campo laboral?
Si
No
Encuesta nula
Proyecto de titulación Destapa corchos automatizado 6IM1
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Es importante el observar esta pregunta, pues ésta nos arrojo bastantes datos.
1. Las personas que contestaron si, dicen consumir bebidas que se
encuentran embotelladas y tapadas por Corcho (vinos y bebidas
preparadas)
2. El resto de personas que contestan No: Basan su respuesta a la sencilla
premisa de: no consumir ese tipo de bebidas.
3. Nadie, absolutamente nadie de los encuestados mostró signos de conocer
un destapa-corchos automático.
Lo que nos lleva a entender que nuestro proyecto no tendría contendiente en el
mercado, sabiendo que la totalidad de los consumidores hacen uso de un
52% 29%
19%
Para destapar una botella de vino usualmente utilizas un destapa-corchos manual
¿Te gustaría que fuera automatizado?
Si
No
Encuesta nula
Proyecto de titulación Destapa corchos automatizado 6IM1
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destapa-corchos manual, solo faltaba saber para cuantos de ellos sería realmente
útil.
La gran mayoría de nuestros encuestados acepta la posibilidad de utilizar este
instrumento de una manera automatizada, con una autonomía casi total.
La conclusión general a la que hemos llegado es que:
1. La idea es original, sin competencia hasta ahora.
2. Hay una alta cantidad de consumidores de destapa-corchos manuales
3. Existen personas dispuestas a probar la funcionalidad del instrumento
automatizado.
61% 20%
19%
¿Te sería útil?
Si
No
Encuesta nula
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4. La gente no conoce los aspectos “técnicos” del término automatización, pero
lo saben reconocer.
5. La gente en general, está dispuesta a mejorar su modo de vida, dándole un
espacio considerable a la automatización de los instrumentos comúnmente
utilizados.
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Conclusión
En el presente proyecto se observaron muchos procesos los cuales han sido
estudiados con anterioridad durante el curso de la carrera o se tienen
conocimientos previos de varios de estos procesos; pueden ser tanto como la
soldadura, esmerilado, cortado, pintado entre otros más. Además que esto sirvió
para poner en práctica todo lo antes visto, en cuanto a la parte de cortar se utilizó
parte de metrología utilizando calibradores, Flexómetro, escuadras universales
entre otras cosas para poder medir con cierta exactitud y precisión las piezas a
cortar y a unir. En cuanto a soldadura se puede decir que se aprendió a aplicarlo
en situaciones diferentes tanto en soldar en situaciones normales y en condiciones
un poco diferentes con diferentes recursos además de que se aprendió a utilizar
las medidas de seguridad necesarias para poder soldar además de que se
aprendieron a hacer cordones con ciertas especificaciones.
El trabajo fue fundamental para nuestro crecimiento como futuros técnicos,
trabajadores, funcionarios, profesionistas. El rumbo que toma el mundo laboral es
hacia la automatización, ya que con un proceso automatizado hacemos más
eficientes las tareas, es más rápido, de mejor calidad y además no como es un
trabajador que requiere de sueldos, prestaciones, servicios médicos, etc. Basta
con mantenimiento tanto preventivo como correctivo.
Una persona que sepa de automatización, tendrá más posibilidades de colocarse
en el mundo laboral, a través de este proyecto adquirimos un poco de experiencia,
Proyecto de titulación Destapa corchos automatizado 6IM1
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lo cual sumará puntos al momento de ingresar a un trabajo para servirle a una
empresa.
Para darnos mejores ideas, antes de realizar nuestro proyecto hicimos una serie
de encuestas. Se trató de un sondeo para analizar qué es lo que la población
pensaba acerca de un destapa corchos automatizado.
A través de las encuestas, pudimos percatarnos de que la mayoría de las
personas tienen una noción de lo que es la automatización. Estas mismas
personas dicen que la ocupan en su vida cotidiana y la consideran importante.
Al plantearles la idea de un destapa corchos automatizado, mostraron interés y
atracción hacia la idea. El 61% de los encuestados, dijo que les sería muy útil
mientras que el resto dijo que no, ya que para ellos era un gasto innecesario.
A través de todos los datos arrojados, podemos concluir que nuestro proyecto es
útil, pero sólo para aquellos que consumen productos que requieran descorcharse
frecuentemente.
A la población le interesa utilizar la automatización, sobre todo en actividades
cotidianas que la mayoría de la gente desempeña. Por lo tanto, la idea de
automatizar algún proceso es realmente una buena idea, sustentable, que sin
duda tendrá buenos resultados y atracción por parte de las personas.
En general, podemos decir que la planeación, diseño y elaboración de este
prototipo, ha sido una de las mejores experiencias para nosotros.
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Este tipo de trabajos ayudan a que fomentemos el trabajo en equipo, cada
integrante del mismo se encarga del área en la que es mejor, haciendo todo el
proceso más eficiente generando lazos de compañerismo.
Personal y profesionalmente hemos crecido y agradecemos la oportunidad que se
nos brindó de llevar a cabo nuestras ideas, proyectar nuestras visiones y
exponerlas ante la comunidad politécnica.
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Bibliografía
1Automatización de procesos mediante la guía GEMMA. Pere Ponsa
Asencio, Ramón Vilanova Arbós.
Resumen del libro “El control automático en la industria”. Andrés García
Higuera. Ediciones de la Universidad de Castilla-La mancha. Pp 18 en
adelante.
Página Web http://www.wordreference.com/definicion/neum%C3%A1tica
Búsqueda el día 8/Mayo/13
Automatización de procesos industriales. Emilio García Moreno. Edit.
REPROVAL. Pág. 5 en adelante.
Automatización Neumática y electro neumática. Salvador Millán. Edit.
NORGREN
Web: http://www.nichese.com/motor.html 10/04/2013
http://soldadura.org.ar/index.php?option=com_content&task=view&id=183&I
temid=69