contro puente grua por
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UNIVERSIDAD DE PAMPLONA
FACULTAD DE INGENIERAS Y ARQUITECTURA PROGRAMA DE INGENIERA MECATRNICA
TRABAJO PRESENTADO PARA OPTAR POR EL TITULO DE INGENIERO MECATRONICO
TITULO: CONTROL DE PUENTE GRUA POR MEDIO DE UN SISTEMA INALAMBRICO
AUTOR: CRISTIAN ALBERTO AGUDELO RODRIGUEZ
DIRECTOR: ING. EDUARDO RODRIGUEZ
PAMPLONA COLOMBIA JUNIO DEL 2007
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UNIVERSIDAD DE PAMPLONA
FACULTAD DE INGENIERAS Y ARQUITECTURA PROGRAMA DE INGENIERA MECATRNICA
TRABAJO PRESENTADO PARA OPTAR POR EL TITULO DE INGENIERO MECATRONICO
TITULO: CONTROL DE PUENTE GRUA POR MEDIO DE UN SISTEMA INALAMBRICO
AUTOR: CRISTIAN ALBERTO AGUDELO RODRIGUEZ E-mail: [email protected]
DIRECTOR: ING. EDUARDO RODRIGUEZ
DIRECTOR DE PROGRAMA: M. Sc. JHON PALACIOS
JURADO CALIFICADOR: ING. CRISTIAN DURAN ING. JOSE DEL CARMEN PEA
PAMPLONA COLOMBIA JUNIO DEL 2007
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TABLA DE COTENIDO PAG. RESUMEN INTRODUCCION 1
1. FROMULACION DEL PROBLEMA 3 2. JUSTIFICACION 4 3. OBJETIVOS 5 3.1 Objetivo general 5
3.2 Objetivos Especficos 5
4. GLOSARIO 6 5. MARCO TEORICO 9 5.1 Historia 9 5.1.1 Emisin de ondas electromagnticas (Antenas) 9
5.1.2 Nacimiento De La Comunicacin Inalmbrica 10
5.1.3 Evolucin 14
6. ESTUDIO Y SELECCIN DEL SISTEMA INALMBRICO ADECUADO 16 6.1 IEEE (The Institute of Electrical and Electronics Engineers) 16
6.2 IEEE 802.11 17
7. ESTUDIO DE LAS TECNOLOGAS INALMBRICAS 19 7.1 Bluetooth 19
7.1.1 Aplicacin del bluetooth 20
7.1.2 Ventajas y desventajas del bluetooth 20
7.2 ZigBee 21
7.2.1 Aplicaciones Zigbee 22
7.2.2 Ventajas Y Desventajas Zigbee 23
7.3 Infrarrojo (IrDA) 23
7.3.1 Aplicaciones Infrarrojos 25
7.3.2 Ventajas y desventajas del infrarrojo 25
7.4 Mdulos de Radiofrecuencia (RF) 25 7.4.1 Aplicaciones de los Mdulos RF 26
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7.4.2 Ventajas y desventajas de los mdulos RF 26
7.5 Cuadro Comparativo de las tecnologas 27
8. SELECCIN DEL SISTEMA 28
9. PUENTE GRA 28
9.1 Componentes Puente gra 29
9.2 Movimientos del puente gra 29
9.3 Caractersticas del puente gra 29
9.4 Mando desde el suelo 31
9.5 Mando desde la cabina 31
10. DESCRIPCIN PUENTE GRA DE LA EMPRESA CINSA S.A. 31
11. DISEO DEL SISTEMA ELCTRICO DE LA CAJA DE RECEPCIN Y CONTROL 34 11.1 Desarrollo del diseo 34
11.2 Frecuencia de 433 Mhz. 36
12. COMPONENTES EMPLEADOS 37 12.1 Emisor RF Industriales de 16 canales (TL32) 37
12.2 Telemando Receptor 4 Canales (TL22) 38
12.3 Mando de ampliacin para recep. De 4 c. Standards TL24 39
12.3 Antena de varilla para 433 Mhz 39
12.4 Rele 8 pines 08P/024DC 40
12.5 Fuente de 24 voltios 41
12.6 Pulsador Telemecanique XEN-G1191 41
12.7 Rel Omron G5V-2 42
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13. PRESUPUESTO QUE SE ELABOR PARA LA EMPRESA CINSA 42 14. CREACIN E IMPLEMENTACION DEL SISTEMA INALAMBRICO PARA EL CONTROL DEL PUENTE GRA 45
14.1 Baquela para reles OMRON G5V-2 45
14.2 Esquema de funcionamiento de los pulsadores XEN-G1191 46
14.3 Esquema de funcionamiento de los motores con los bloques de contacto telemecanique XEN-G1191 47
14.4 Esquema elctrico de la caja de control 48
14.5 Esquema del elctrico del mando inalmbrico (Control Remoto) 49 14.6 Esquema de la configuracin para que los dos reles funcionen al mismo tiempo 50
15. ANEXOS 51
15.1 Caractersticas de la antena y los mdulos de radiofrecuencia 51
15.2 Fotos 55
15.3 Fotos del funcionamiento de la caja de control y el mando Inalmbrico 59 16. CONCLUCIONES 60 17. BIBLIOGRAFIA 61 18. PROPUESTA DE MEJORAMIENTO DEL SISTEMA 62
19. MARCO TEORICO DE LA PROPUESTA 63
19.1 Variador de frecuencia 63
19.1.2 Los variadores de frecuencia estn compuestos por 64
19.2 Celda de carga 65
20. DESARROLLO DEL DISEO 67
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21. SELECCIN DEL VARIADOR DE FRECUENCIA Y LA CELDA DE CARGA 68
21.1 Variador de frecuencia 68
21.2 Celda de carga 71
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RESUMEN Este trabajo consiste en disear y adaptar un sistema de control inalmbrico
mediante mdulos de radiofrecuencia (RF), para optimizar el manejo y
funcionamiento del puente gra en la empresa CINSA S.A. de la ciudad de
Ccuta; este puente gra cuenta con una capacidad de diez toneladas y tiene
seis grados de libertad con dos velocidades para cada grado.
El sistema de control inalmbrico esta provisto de un modulo emisor industrial
de 16 canales, un modulo receptor estndar de cuatro salidas, dos mdulos
para aumentar cuatro salidas estndar, los cuales sern acoplados entre si y a
su vez con el receptor estndar, cada uno de los canales del modulo emisor
sern configurados con cada uno de los canales de los mdulos receptores, as
tendremos un control por aparte de las dos velocidades de cada uno de los
grados de libertad del puente gra.
El diseo e implementacin, del control de puente gra por medio de un
sistema inalmbrico, se lleva acabo con el desarrollo de las siguientes etapas:
(I) Estudio y seleccin del sistema inalmbrico ms ptimo. (II) Diseo del
sistema elctrico de la caja de control y recepcin. (III) Elaboracin de la lista
de elementos y el presupuesto para la empresa CINSA S.A. (IV) Pruebas
iniciales que nos lleven al refinamiento del sistema. (V) Implementacin y
adaptacin del sistema inalmbrico al puente gra.
Para complementar este proyecto se dejar ala empresa CINSA S.A. una
propuesta de perfeccionamiento del control inalmbrico del puente gra,
basndonos en el diseo de un sistema totalmente autnomo para la
asignacin de la velocidad, en donde el sistema analice dinmicamente y
asigne la velocidad de trabajo del puente gra segn su peso de carga. Para
esta oferta esta provisto un variador de frecuencia, que ser el encargado de
proporcionar la velocidad de los motores del puente y una celda de carga que
nos controlar el variador de frecuencia, indicndole la velocidad que debe
proporcionar a los motores segn el peso de carga.
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INTRODUCCION La empresa CINSA (Comercial Industrial Nacional S.A.) se encuentra ubicada
en la zona industrial de la ciudad de Ccuta, es una compaa que esta
dedicada a la fabricacin de cilindros y tanques para gas.
Las compaas hoy en da se encuentran amenazadas por una variedad de
riesgos que pueden perturbar el correcto funcionamiento de sus actividades. El
riesgo industrial esta asociado ala explotacin sistemtica de las fuerzas y los
fenmenos del mundo fsico, cuyas leyes ya son conocidas y cuyos efectos se
pueden predecir con notoria precisin. Es cierto que la precisin absoluta es
inalcanzable, pues el comportamiento de los materiales ante solicitaciones
exigentes, o las reacciones de los seres humanos que manejan maquinas o
controlan procesos, no puede garantizarse con total fiabilidad.
Con el fin de evadir la ejecucin de accidentes y disminuir las consecuencias
de los mismos en caso de que stos llegaran a suceder, se requiere la
aplicacin de sistemas tecnolgicos que ayuden a reducir los riesgos a sus
valores ms bajos posibles.
Hoy en da, hay gran variedad de soluciones para los conflictos o problemticas
de tipo industrial, dando toques innovadores y tecnolgicos alas empresas,
mantenindolas ala vanguardia de esta poca.
Para disponer el desarrollo de este proyecto, me he basado en la problemtica
que asumen los operarios de dicha empresa al controlar el puente gra a
travs de un control por cable, ya que tienen un gran riesgo de accidente. Es
por ello que he decidido implementar el control de puente gra por medio de un
sistema inalmbrico, basado en mdulos de radiofrecuencia RF, para as
disminuir los ndices de accidente al maniobrarlo y a su vez darle un toque de
innovacin y automatizacin a la compaa.
Muchos productos de consumo e industriales hacen uso de la energa
electromagntica. Un tipo de energa electromagntica que est aumentando
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en importancia a nivel mundial es la energa de radiofrecuencia (RF),
incluyendo ondas de radio y microondas, las cuales son usadas para proveer
comunicaciones y otros servicios.
Esta tecnologa que es una de las ms prometedoras, nos ayudan en
aplicaciones como, el control a distancia de maquinaria, haciendo de esto algo
ms seguro y eficiente, ya que el operario no tiene contacto directo con la
maquinaria al manipularla.
Para la ejecucin de este proyecto, se realiz un estudio detallado de los
sistemas inalmbricos existentes, seleccionando el ms apropiado teniendo en
cuenta las siguientes estimaciones: Economa, fcil implementacin y
adaptacin, cmoda manipulacin en comparacin a otros, y mejor adaptacin
al diseo de la caja de control.
Por otra parte, la utilizacin de reles de potencia en el diseo del circuito
elctrico (caja de control), permite una ptima conformacin al sistema de
control del puente gra, ya que estos trabajan con corriente alterna (110VAC
220VAC).
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1. FORMULACION DEL PROBLEMA Qu sistema inalmbrico se pueden implementar para optimizar el control de
un puente gra?
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2. JUSTIFICACION La finalidad de este proyecto es implementar en la empresa CINSA, un sistema
inalmbrico que logre optimizar el control del puente gra, dndole prioridad a
los riesgos que corren en este momento los operarios al manipularlo a travs
de un control por cable.
Para este proyecto se ha considerado un sistema inalmbrico por medio de
mdulos RF (Radiofrecuencia), ya que despus de un estudio se logr
comprobar que este sistema es el ms apropiado por su adaptacin,
funcionamiento y costo en comparacin con otros sistemas, dndole as una
solucin eficaz y econmica para la empresa.
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3. OBJETIVOS 3.1 GENERAL Optimizar el sistema de control por cable del puente gra de la empresa CINSA
S.A. de la ciudad de Ccuta, adaptando un sistema de control remoto
inalmbrico por medio de mdulos RF.
3.2 ESPECIFICOS
Estudio y seleccin del sistema inalmbrico adecuado para el control del puente gra teniendo en cuenta su viabilidad y economa.
Diseo del sistema elctrico de la caja de recepcin y control.
Implementacin de la caja de control y del sistema inalmbrico (mdulos de radiofrecuencia) para el mando del puente gra.
Pruebas de funcionamiento del control inalmbrico del puente gra.
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4. GLOSARIO Antena: Una antena es un dispositivo capaz de emitir o recibir ondas de radio. Est constituida por un conjunto de conductores diseados para radiar
(transmitir) un campo electromagntico cuando se le aplica una fuerza
electromotriz alterna.
Batera elctrica: Generador de corriente elctrica por medios electroqumicos. Botonera: Control de mando por cable con pulsadores de dos estados.
Contactor: Un contactor es un dispositivo con capacidad de cortar la corriente elctrica de un receptor o instalacin con la posibilidad de ser accionado a
distancia, que tiene dos posiciones de funcionamiento: una estable o de
reposo, cuando no recibe accin alguna por parte del circuito de mando, y otra
inestable, cuando acta dicha accin.
Control remoto: Un mando a distancia o control remoto es un circuito electrnico usado para realizar una operacin remota sobre una mquina.
Emisor: Es el punto (persona, organizacin...) que elige y selecciona los signos adecuados para transmitir su mensaje; es decir, los codifica para poder
llevarlo de manera entendible al receptor. En el emisor se inicia el proceso
comunicativo.
Infrarrojo: Es un tipo de radiacin electromagntica de mayor longitud de onda que la luz visible, pero menor que la de las microondas. Consecuentemente,
tiene menor frecuencia que la luz visible y mayor que las microondas.
Mdulos RF: Se le nombra as ala pareja emisor receptor del tipo por radiofrecuencia.
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Motor: Un motor es una mquina capaz de transformar la energa almacenada en combustibles, bateras u otras fuentes en energa mecnica capaz de
realizar un trabajo.
Puente gra: Los Puentes-Gra son mquinas para elevacin y transporte de materiales, tanto en interior como en exterior, de uso muy comn tanto en
almacenes industriales, como talleres. Bsicamente se trata de una estructura
elevada formada por una o varias vigas metlicas, con un sistema de
desplazamiento de 4 ruedas sobre rieles laterales, movidos por uno o ms
motores elctricos, con un sistema elevador central mediante polipasto y
gancho.
Radiofrecuencia: El trmino radiofrecuencia, tambin denominado espectro de radiofrecuencia o RF, se aplica a la porcin del espectro electromagntico en el
que se pueden generar ondas electromagnticas aplicando corriente alterna a
una antena.
Receptor: Es el punto (persona, organizacin...) al que se destina el mensaje, realiza un proceso inverso al del emisor ya que en l est el descifrar e
interpretar lo que el emisor quiere dar a conocer.
Rel: El rel o relevador (del francs relais, relevo) es un dispositivo electromecnico, que funciona como un interruptor controlado por un circuito
elctrico en el que, por medio de un electroimn, se acciona un juego de uno o
varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos elctricos
independientes.
Seguridad industrial: La seguridad industrial desde el punto de vista de una definicin compleja, representa un conjunto de estrategias que su nico
objetivo es el de proteger a los empleados, preservar todo tipo de instalaciones
y aumentar la produccin por medio de la prevencin de accidentes.
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Sistemas inalmbricos: Son los diferentes sistemas de medios no guiados para enviar y recibir datos, ejemplo: los infrarrojos, radiofrecuencia, etc.
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5. MARCO TEORICO HISTORIA
5.1.1 Emisin de ondas electromagnticas (Antenas) Una vez que Maxwell predijo la existencia de ondas electromagnticas se
present la importante cuestin de cmo generarlas. Hertz fue el primero que
estudi este problema y lo resolvi. Para ello desarroll un formalismo
matemtico con el cual pudo encontrar las caractersticas de estas ondas a
partir de las ecuaciones de Maxwell. De este trabajo se desprendi la
prediccin de que si una partcula elctricamente cargada se mueve en forma
acelerada, entonces emite ondas electromagnticas. As, por ejemplo, en el
experimento de Hertz la chispa que salta de una esfera a la otra, est
compuesta de electrones acelerados que emiten ondas electromagnticas.
Cuando una corriente elctrica se establece a lo largo de un cable se estn
moviendo partculas cargadas. Sin embargo, no siempre ocurre que estas
partculas se aceleren; por ejemplo, si la corriente es de valor constante como
la corriente directa que se establece cuando la fuente es una batera conectada
a un foco de una linterna, entonces las partculas que dan lugar a la corriente
elctrica se mueven con velocidad constante y por tanto no se estn
acelerando. Una partcula experimenta una aceleracin cuando su velocidad
cambia al transcurrir el tiempo. En consecuencia, solamente en una corriente
elctrica que vara al transcurrir el tiempo, las partculas se aceleran. Esto
sucede, por ejemplo, con la corriente alterna.
Supngase que una varilla metlica se conecta a una fuente de corriente
alterna. Los electrones que circulan por la varilla llegarn a su extremo y se
regresarn; por consiguiente, su velocidad cambia y hace que se aceleren, y en
consecuencia emiten ondas electromagnticas. Esta onda as emitida tendr la
misma frecuencia de los electrones que oscilan en la varilla.
El elemento que produce las ondas se llama antena emisora. En el caso
anterior la antena es la varilla.
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5.1.2 Nacimiento de la Comunicacin Inalmbrica Si nos remontamos en la historia, encontramos que las comunicaciones
inalmbricas comenzaron con:
La postulacin de las ondas electromagnticas por James Cleck Maxwell durante el ao de 1860 en Inglaterra.
La demostracin de la existencia de estas ondas por Heinrich Rudolf Hertz en 1880 en Inglaterra.
La invencin del telgrafo inalmbrico por Guglielmo Marconi.
Durante 1890 eminentes cientficos como Jagdish Chandra Bose de India,
Oliver Lodge en Inglaterra y Augusto Righi de la Universidad de Bologna, se
encargaron del estudio de los fundamentos naturales de las ondas
electromagnticas. La nocin de la transmisin de informacin sin el uso de
cables fue visto por nuestros ancestros como algo mgico.
En 1896 la primera patente de comunicaciones inalmbricas fue concedida a
Guglielmo Marconi en el Reino Unido. Desde aquel momento, entonces el
nmero de desarrollos en el campo de las comunicaciones inalmbricas
tomaron ese sitio. Como se puede ver en la tabla 1. Esta tabla solo contiene
comunicaciones inalmbricas en trminos de tecnologas de radio.
En 1980 comienza la era celular. Diferentes desarrollos y nuevas tecnologas
tomaron lugar durante los aos de 1990 al 2000.
ERA PIONERA
1860 -Postulacin de las ondas EM por James Maxwell
1880 -Demostracin de la existencia de las ondas por
Henry Rudolf Hertz.
1890 -Primera patente de los sistemas inalmbricos por
Guglielmo Marconi.
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1905 -Primera transmisin de voz y msica va enlace
inalmbrico por Reginald Fessenden
1912 -Hundimiento del Titanic destacando la importancia
de las comunicaciones inalmbricas sobre las vas
martimas, en los aos siguientes la marina
comenz a establecer los radios de telegrafa.
ERA PPRECELULAR
1921 -El Dpto. de la Polica de Detroit dirige maniobras
militares con radios mviles.
1933 -En EEUU, existen 4 canales en los 30-40 Mhz.
1938 -En EEUU, se reglamenta el servicio regular.
1946 -Primer comercio de los sistemas de telfonos
mviles operados por el sistema Bell, en EEUU.
1948 -Primer comercio plena- mente automtico de tel-
fonos mviles en EEUU.
1950 -Los telfonos y los enlaces de microondas son
desarrollados.
1960 -Introduccin de lneas interurbanas a los sistemas
de radio con canales automticos en EEUU.
1970 -Los sistemas de telfonos mviles operan en
muchas ciudades. Lo utilizaban 100 millones de
vehculos.
ERA CELULAR
1980 -Distribucin de los sistemas celulares analgicos
por el mundo
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1990 -Distribucin de los celulares digitales y modo de
operacin dual de los sistemas digitales.
2000 -Distribucin de los servicios multimedia a travs de
FPLMTS, IMT-2000, UMTS
2010 -Ancho de banda para Comunicacin inalmbrica
que soporten redes
B-ISDN y ATM
2010+ -Radio sobre fibra (as como micro celdas sobre
fibra ptica)
Tabla 1. La Era Inalmbrica Una vez que Hertz demostr que en la naturaleza existen realmente las ondas
electromagnticas que Maxwell haba anticipado, se inici una serie de
estudios tericos y experimentales para encontrar sus diversas propiedades.
En la parte terica fue necesario desarrollar una serie de mtodos matemticos
para poder extraer las propiedades de las ecuaciones de Maxwell. Las
predicciones tericas que se obtuvieron de esta manera fueron
consistentemente verificadas en el laboratorio.
En Estados Unidos Nikola Tesla logr hacer varias demostraciones usando
descargas de alto voltaje y de alta frecuencia, para lo cual invent una bobina,
llamada bobina de Tesla, que posteriormente fue de utilidad para las
comunicaciones inalmbricas.
En 1892 William Crookes public un trabajo en la revista inglesa Fortnightly
Review, en el que propona las bases para utilizar ondas electromagnticas
como medio para transmitir seales telegrficas a travs del espacio, es decir,
telegrafa sin hilos o inalmbrica.
Fue en 1894 cuando el fsico ingls Oliver Lodge, basndose en el trabajo de
Crookes, desarroll el primer sistema de comunicacin inalmbrica. Con los
aparatos que construy demostr la recepcin de una seal a travs de una
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distancia aproximada de 100 m, para lo cual us un circuito sintonizador.
Avances posteriores le permitieron ampliar la distancia a un kilmetro.
En 1894 el ingeniero italiano Guglielmo Marconi (1874-1937) ley la biografa
de Hertz e inmediatamente empez a trabajar en la idea de usar las ondas
electromagnticas para transmitir seales. Construy los aparatos descritos por
Hertz, a los cuales les aadi un cohesor, que es un tubo de vidrio que
contiene limaduras de hierro, y conect tanto el transmisor como el receptor a
una antena. Una seal elctrica que pase por el cohesor hace que las
limaduras se unan durante el intervalo que dura la seal; de esta manera este
dispositivo detecta ondas electromagnticas. En 1895 Marconi prob sus
aparatos, con los cuales logr enviar seales hasta distancias de un par de
kilmetros. Marconi ofreci sus inventos al gobierno italiano, pero como la
respuesta tard en llegar decidi ir a Inglaterra, donde en 1896 obtuvo la
primera de sus muchas patentes. Marconi afirmaba que sera posible enviar
seales a distancias de 150 km. Sin embargo, muchos cientficos rechazaron
su pretensin con el argumento de que, si las seales se propagaban en lnea
recta, entonces se perderan en el espacio antes de poder seguir la curvatura
de la Tierra.
Marconi realiz muchos experimentos, y fue aumentando poco a poco la
distancia de la transmisin. Descubri que si conectaba a tierra uno de los
extremos del transmisor, y el otro extremo a una varilla larga, entonces las
ondas parecan ser guiadas alrededor de la superficie terrestre; de esta manera
logr transmisiones a travs de distancias increbles para su poca. En 1898
transmiti seales a travs del Canal de la Mancha y en 1901 logr una
transmisin a travs del Ocano Atlntico: de Polhu en Cornualles, Inglaterra,
hasta San Juan de Terranova, Canad.
El transmisor utilizado por Marconi fue muy sencillo, pues consista en un
transformador con un extremo de su secundario conectado a una varilla o
antena y el otro a tierra. El primario del transformador forma parte del circuito,
al cerrar el interruptor la corriente que circula por l vara con el tiempo, por lo
que el primario del transformador induce en el secundario una corriente. La
relacin de vueltas en el transformador es tal que en el secundario se genera
un alto voltaje, dando lugar a que la antena radie ondas electromagnticas. Al
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llegar estas ondas al receptor son captadas por la antena, por lo que circula
una corriente variable por el primario del transformador del receptor, que a su
vez induce una corriente en el secundario. Pero este secundario forma parte de
un circuito que contiene una bocina que transforma la corriente en una seal
sonora. As se pueden transmitir seales codificadas, por ejemplo por medio de
la convencin de Morse, que fue lo que hizo Marconi.
5.1.3 Evolucin TERCERA GENERACION
Para el ao 2005 se estima que en el mundo existan cerca de 2.400 millones
de abonados a sistemas de comunicacin celular. Esto significa que hoy
existen menos de 10 por ciento de los usuarios que demandarn este tipo de
servicios en el mediano plazo. A la par de esta tendencia, la convergencia de
tecnologas de la informacin y las comunicaciones han dado paso a un gran
nmero de nuevas aplicaciones que distan de las sencillas modalidades de
telefona inalmbrica que brindaban los dispositivos analgicos basados en
estndares AMPS. En una segunda generacin digital, hoy los telfonos
celulares constituyen pequeas unidades de informacin capaces de reconocer
comandos de voz, enviar y recibir mensajes de texto, procesar datos en
aplicaciones de agenda, directorio telefnico, calculadora, entre otras.
El impacto generado por Internet, y la creciente capacidad en anchos de banda
para la transmisin de archivos de variados formatos (texto, audio, voz y video)
a travs de redes, ha hecho girar la mirada de la tecnologa hacia estos
terminales celulares como el punto de acceso a la informacin ms personal,
sobrepasando las aplicaciones actuales. Cobra ms fuerza entonces la idea de
una nueva generacin de dispositivos inalmbricos, con capacidades para
realizar llamadas de voz con cobertura planetaria, obtener y cargar informacin
desde Internet, recibir noticias desde un proveedor de contenidos, as como
boletines con despliegues de video y audio en lnea. Una maravilla del futuro,
de transmisin mvil de datos en altas velocidades, que se ha dado por llamar
la tercera generacin inalmbrica, o 3G.
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Recientemente, las compaas Lucent Technologies y Vodaphone anunciaron
haber realizado las primeras llamadas de prueba usando una tecnologa global
de tercera generacin (3G) bajo el estndar de comunicacin inalmbrica
CDMA (Acceso Mltiple por Divisin de Cdigo). Asimismo, la operadora
japonesa de telefona celular NTT DoCoMo, anunci la adopcin de un
estndar de banda ancha WCDMA, que en nada se acerca a la idea de un
CDMA ampliado, en sus proyectos de servicios de 3G, los cuales podra
comenzar a operar en unos 18 meses. Por su parte, Europa maneja una
propuesta a partir del estndar de comunicaciones inalmbricas dominante en
estos mercados, el GSM. Las redes de comunicacin inalmbrica en todo el
mundo han evolucionado impulsadas por los servicios de telefona celular. Sin
embargo, en cada pas, en cada mercado, y en cada gobierno, han funcionado
distintas realidades y regulaciones que han dispuesto un complicado mapa de
estndares de comunicacin, y tecnologas de conexin analgica y digital:
AMPS, DAMPS, TDMA, CDMA, GSM, ms los sistemas de comunicacin
satelital.
En un intento por visualizar el futuro, en 1985, la Unin Internacional de
Telecomunicaciones plante la necesidad de un estndar comn para hacer
posible que cualquier persona en cualquier lugar del mundo obtuviera la
posibilidad de comunicarse de manera mvil y con un mismo nmero: el
sistema IMT 2000 (Internacional Mobile Telecomunications, o
Telecomunicaciones Mviles Internacionales). Este fue el cimiento de lo que
hoy se puede denominar como 3G. Sin embargo, lo que UIT quizs no previ
es que razones de mercado, regulacin y tecnologa, haran un poco compleja
la definicin de este parmetro comn para las comunicaciones inalmbricas
globales. Es ms, para mediados de los ochenta nadie podra prever que esta
necesidad mundial de conexin se vera aderezada por la amplia difusin de
Internet y la transferencia de datos por medio de protocolos IP, que hace
posible la transmisin en lnea de voz, video y audio. Los mercados quieren
explotar an ms estas capacidades y hacerlas llegar a dispositivos mviles
como un telfono celular.
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6. ESTUDIO Y SELECCIN DEL SISTEMA INALMBRICO ADECUADO
Actualmente hay diversas tecnologas para establecer una comunicacin de
tipo inalambrico de pronto unas mas avanzadas que otras y con un grado de
adquisicin alto si hablamos en el pas en que vivimos. Para el cumplimiento de
este trabajo se realiz un estudio de las diferentes tecnologas o sistemas
inalmbricos existentes para as encontrar el ms apropiado entendiendo lo
que se quiere conseguir para su cumplimiento.
Antes de abordar las distintas tecnologas inalmbricas hablaremos un poco
sobre el comit IEEE 802.11 que es el encargado de desarrollar los estndares
para las redes de rea local inalmbricas. Para que halla un mejor
entendimiento comenzaremos hablando sobre lo que es la IEEE y seguiremos
con la IEEE 802.11.
6.1 IEEE (The Institute of Electrical and Electronics Engineers)
IEEE corresponde a las siglas de The Institute of Electrical and Electronics
Engineers, el Instituto de Ingenieros Elctricos y Electrnicos, una asociacin
tcnico-profesional mundial dedicada a la estandarizacin, entre otras cosas.
Es la mayor asociacin internacional sin fines de lucro formada por
profesionales de las nuevas tecnologas, como ingenieros elctricos, ingenieros
en electrnica, cientficos de la computacin e ingenieros en
telecomunicacin....
Su creacin se remonta al ao 1884, contando entre sus fundadores a
personalidades de la talla de Thomas Alva Edison, Alexander Graham Bell y
Franklin Leonard Pope. En 1963 adopt el nombre de IEEE al fusionarse
asociaciones como el AIEE (American Institute of Electrical Engineers) y el IRE
(Institute of Radio Engineers).
A travs de sus miembros, ms de 360.000 voluntarios en 175 pases, el IEEE
es una autoridad lder y de mximo prestigio en las reas tcnicas derivadas de
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la elctrica original: desde ingeniera computacional, tecnologas biomdica y
aeroespacial, hasta las reas de energa elctrica, control, telecomunicaciones
y electrnica de consumo, entre otras.
Segn el mismo IEEE, su trabajo es promover la creatividad, el desarrollo y la
integracin, compartir y aplicar los avances en las tecnologas de la
informacin, electrnica y ciencias en general para beneficio de la humanidad y
de los mismos profesionales. Algunos de sus estndares son:
VHDL POSIX IEEE 1394 IEEE 488 IEEE 802 IEEE 802.11 IEEE 754
Mediante sus actividades de publicacin tcnica, conferencias y estndares
basados en consenso, el IEEE produce ms del 30% de la literatura publicada
en el mundo sobre ingeniera elctrica, en computacin, telecomunicaciones y
tecnologa de control, organiza ms de 350 grandes conferencias al ao en
todo el mundo, y posee cerca de 900 estndares activos, con otros 700 ms
bajo desarrollo.
6.2 IEEE 802.11
El protocolo IEEE 802.11 o WI-FI es un estndar de protocolo de
comunicaciones del IEEE que define el uso de los dos niveles ms bajos de la
arquitectura OSI (capas fsica y de enlace de datos), especificando sus normas
de funcionamiento en una WLAN. En general, los protocolos de la rama 802.x
definen la tecnologa de redes de rea local.
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La familia 802.11 actualmente incluye seis tcnicas de transmisin por
modulacin que utilizan todas los mismos protocolos. El estndar original de
este protocolo data de 1997, era el IEEE 802.11, tena velocidades de 1 hasta
2 Mbps y trabajaba en la banda de frecuencia de 2,4 GHz. En la actualidad no
se fabrican productos sobre este estndar. El trmino IEEE 802.11 se utiliza
tambin para referirse a este protocolo al que ahora se conoce como
"802.11legacy." La siguiente modificacin apareci en 1999 y es designada
como IEEE 802.11b, esta especificacin tena velocidades de 5 hasta 11 Mbps,
tambin trabajaba en la frecuencia de 2,4 GHz. Tambin se realiz una
especificacin sobre una frecuencia de 5 Ghz que alcanzaba los 54 Mbps, era
la 802.11a y resultaba incompatible con los productos de la b y por motivos
tcnicos casi no se desarrollaron productos. Posteriormente se incorpor un
estndar a esa velocidad y compatible con el b que recibira el nombre de
802.11g. En la actualidad la mayora de productos son de la especificacin b y
de la g. El siguiente paso se dar con la norma 802.11n que sube el lmite
terico hasta los 600 Mbps. Actualmente ya existen varios productos que
cumplen un primer borrador del estndar N con un mximo de 300 Mbps (80-
100 estables). La seguridad forma parte del protocolo desde el principio y fue
mejorada en la revisin 802.11i. Otros estndares de esta familia (cf, hj, n)
son mejoras de servicio y extensiones o correcciones a especificaciones
anteriores. El primer estndar de esta familia que tuvo una amplia aceptacin
fue el 802.11b. En 2005, la mayora de los productos que se comercializan
siguen el estndar 802.11g con compatibilidad hacia el 802.11b.
Los estndares 802.11b y 802.11g utilizan bandas de 2,4 gigahercios (Ghz)
que no necesitan de permisos para su uso. El estndar 802.11a utiliza la banda
de 5 GHz. El estndar 802.11n har uso de ambas bandas, 2,4 GHz y 5 GHz.
Las redes que trabajan bajo los estndares 802.11b y 802.11g pueden sufrir
interferencias por parte de hornos microondas, telfonos inalmbricos y otros
equipos que utilicen la misma banda de 2,4 Ghz.
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7. ESTUDIO DE LAS TECNOLOGAS INALMBRICAS
7.1 Bluetooth
La tecnologa Bluetooth es una especificacin abierta para la comunicacin
inalmbrica (WIRELESS) de datos y voz. Est basada en un enlace de radio de
bajo coste y corto alcance, implementado en un circuito integrado de 9 x 9 mm,
proporcionando conexiones instantneas (ad hoc) para entornos de
comunicaciones tanto mviles como estticos. En definitiva, Bluetooth pretende
ser una especificacin global para la conectividad inalmbrica.
En el aspecto tcnico, Bluetooth opera en la llamada banda de aplicaciones
industriales, cientficas y mdicas (ISM, por sus siglas en ingls), con una
frecuencia de 2.45GHz, dividiendo esta banda en 79 canales de 1MHz,
permitiendo transmisiones a velocidades de hasta 2.1Mbps, para la versin 2.0
de este protocolo.
El principal objetivo de esta tecnologa, es la posibilidad de reemplazar los
muchos cables propietarios que conectan unos dispositivos con otros por
medio de un enlace radio universal de corto alcance. Por ejemplo, la tecnologa
de radio Bluetooth implementada en el telfono celular y en el ordenador
porttil reemplazara el molesto cable utilizado hoy en da para conectar ambos
aparatos. Las impresoras, las agendas electrnicas, los PDA, los faxes, los
teclados, los joysticks y prcticamente cualquier otro dispositivo digital son
susceptibles de formar parte de un sistema Bluetooth.
Pero ms all de reemplazar, los con frecuencia incmodos cables, la
tecnologa Bluetooth ofrece un puente a las redes de datos existentes, una
interfaz con el exterior y un mecanismo para formar en el momento, pequeos
grupos de dispositivos conectados entre s de forma privada fuera de cualquier
estructura fija de red.
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27
7.1.1 Aplicacin del bluetooth Dentro del campo de la tecnologa su aplicacin es inmediata ya que permite
una comunicacin: fcil, instantnea, en cualquier lugar y su coste es bajo. Sin
olvidar su impacto en la forma de realizar los procesos, al sustituir los medios
convencionales y posibilitar nuevos negocios y aplicaciones.
Del mismo modo, su aplicacin ser ampla y fructfera en los Sectores
Industriales de:
Automocin, Aeronutico, Naval, otros transportes. Bienes de equipo mecnico / elctrico / Electrodomsticos. Ordenadores, Equipos de oficina / hogar. Telecomunicaciones y Equipos electrnicos. Otros segmentos industriales
7.1.2 Ventajas y desventajas del bluetooth
La ventaja ms evidente es que permite conectar entre s todo tipo de
dispositivos electrnicos (telfonos, ordenadores, impresoras, faxes, etc.)
situados dentro de un radio limitado de 10 metros (ampliable a 100, aunque con
mayor distorsin) sin necesidad de utilizar cables.
Bajo coste y corto alcance, implementado en un circuito integrado de 9 x 9 mm,
proporcionando conexiones instantneas para entornos de comunicaciones
tanto mviles como estticos. En definitiva, Bluetooth pretende ser una
especificacin global para la conectividad inalmbrica
Por su puesto, Bluetooth todava tiene algn pequeo problema que solucionar.
Los microchips no son baratos y no se espera que su precio alcance los 10
dlares hasta el 2002. Por su parte, la velocidad de transmisin, aunque
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considerable, pronto quedar empequeecida por la capacidad de los mviles
de tercera generacin.
Pese a que los prototipos de dispositivos Bluetooth se reproducen como las
chinches, no sucede lo mismo con los programas informticos que deben
regular su funcionamiento.
Adems, el espectro de radiofrecuencia en el que opera no est abierto al
pblico en todos los pases. En lugares como Francia o Espaa el uso del
espectro est restringido y se requiere la aprobacin explcita del gobierno.
La interoperabilidad, pilar sobre el que se sustenta Bluetooth, es uno de los
factores que se sometern a tensiones en el largo plazo. Con miles de
compaas diseando productos y aplicaciones Bluetooth, ser difcil
mantenerlas a todas bajo el mismo manto.
Aun as, las desventajas son mnimas cuando se comparan con los beneficios
de disfrutar de un mundo sin cables. Las compaas son conscientes y se
lanzan como aves de rapia sobre los fabricantes de componentes de radio
frecuencia, en un intento por asegurarse el suministro en un mercado que en el
ao 2001 mover 1.000 millones de dlares segn Cahners In-Stat Group.
Una revolucin tecnolgica impulsada por un colosal ejrcito empresarial se
acerca con pasos de gigante. Y pronto, muy pronto habr de llamar a nuestra
puerta
7.2 ZigBee
Los mdulos inalmbricos mas extendidos hoy en da son los de 868MHz, que
son los principalmente utilizados en LonWorks, CEBUS, EIB, etc. Sin embargo,
y debido al ancho de banda (que es bastante reducido en 868MHz), la
tendencia es que los sistemas inalmbricos se desarrollen en la banda de
2.4GHz, donde es muy importante la economa de escala. En esta banda de
frecuencias se encuentra en desarrollo la tecnologa Zigbee, basada en el
estndar de IEEE 802.15.4, que introduce adems otros elementos como el
ultra bajo consumo, para poder operar bajo alimentacin de bateras durante
largos perodos de tiempo (meses o incluso aos). Como contrapartida esta
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29
tecnologa es de ancho de banda reducido (250Kbps), lo que la hace apta slo
para telecomando y lectura de informacin de baja velocidad como sensores,
etc.
La tecnologa ZigBee parece que va a tener gran importancia en seguimiento
de productos, monitorizacin mdica y redes de sensores para el Control
industrial de Plantas de Proceso, etc.
Actualmente se utilizan para enviar datos de medidas de temperatura,
encendido/apagado de luces o lectura de teclados inalmbricos. Utilizan las
frecuencias "libres" de 900MHz y 2.4GHz y con un numero de canales de 1 a
10, enviando los datos hasta unas distancias del orden de 20 m, aunque
pueden construirse redes que cubran grandes superficies ya que cada ZigBee
acta de repetidor enviando la seal al siguiente, etc.
Esta tecnologa, desarrollada en el 2003, es una alternativa a los protocolos
utilizados tradicionalmente en aplicaciones WPAM, como Bluetooth, que ofrece
mayor simplicidad. De hecho es posible implementar aplicaciones ZigBee
utilizando el equivalente al 2% del software requerido para implementar otras
tecnologas como Bluetooth.
7.2.1 Aplicaciones Zigbee
Automatizacin Sistemas de seguridad Telemandos Control industrial
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7.2.2 Ventajas Y Desventajas Zigbee
ZigBee esta diseado para operaciones de baja potencia. Un dispositivo
ZigBee puede dejarse sin utilizarse por un periodo largo de tiempo sin
necesidad de volver a cargar la batera de ese dispositivo. Esto elimina la
necesidad de del operador de recargar la batera frecuentemente. ZigBee
tambin ofrece mayor rango que Bluetooth. Esta diseado para dar servicio a
dispositivos con baja transmisin de datos a comparacin de dispositivos que
requieren banda ancha para transmitir video y grficos. Esto quiere decir que
este estndar su usara pronto en la industria.
ZigBee es un protocolo de comunicaciones inalmbrico similar al bluetooth.
ZigBee es muy similar al Bluetooth pero con algunas diferencias: Menor
consumo elctrico y velocidad de transferencia tambin menor. Ambos son
pensados para aplicaciones porttiles (PDAs, mviles, etc.) aunque zigbee es
ms adecuado para la automatizacin del hogar, Domtica. El trmino
domtica proviene de la unin de las palabras domus (que significa casa en
latn) y robtica (robota, esclavo en checo). Se entiende por domtica al
conjunto de sistemas capaces de automatizar una vivienda, aportando servicios
de gestin energtica, seguridad, bienestar y comunicacin, y que pueden
estar integrados por medio de redes interiores y exteriores de comunicacin,
cableadas o inalmbricas. Se podra definir como la integracin de la
tecnologa en el diseo inteligente de un recinto.
7.3 Infrarrojo (IrDA)
El conjunto de especificaciones que actualmente constituyen el estndar
internacional para el desarrollo de sistemas de comunicaciones a travs de
rayos infrarrojos adopta el mismo nombre de la asociacin que los produce:
IrDA, del ingles "Infrared Data Association, IrDA", la cul est patrocinada por
ms de 160 industrias y fue establecida en 1993 con el objetivo de crear las
especificaciones y estndares para los equipos y protocolos empleados en este
tipo de enlaces.
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Los estndares de IrDA definen comunicaciones bidireccionales punto a punto
empleando un haz de luz infrarroja que requiere lnea de vista, un ngulo no
mayor de 30 grados y una distancia que no excede un metro para obtener
tasas de transmisin de datos entre 9.6Kbps y 16Mbps dependiendo del
entorno. No obstante, es oportuno aclarar que estos estndares estn divididos
en dos segmentos diferentes para satisfacer las necesidades del mercado.
IrDA-Data: Empleado bsicamente para transferencias bidireccionales de informacin en forma inalmbrica y con altas tasas de transmisin entre
dispositivos porttiles. En lo sucesivo, cuando se mencione IrDA se har
referencia a IrDA-Data, que es el objetivo de este documento.
IrDA-Control: fue establecido para cursar comunicaciones de control entre dispositivos perifricos como teclados, ratones, joysticks o controles remotos.
La distancia mxima se amplia hasta garantizar un mnimo de 5 metros con
tasas de transmisin alrededor de 75Kbps.
Nivel fsico: le corresponde el envi y recepcin de cadenas de bits a travs del aire, as que, est involucrado primeramente con la generacin y deteccin
de los destellos de luz infrarroja con la debida proteccin para los ojos
humanos, por otro lado, con las formas de codificacin de la informacin,
esquemas de modulacin y las caractersticas generales de los pulsos. Se
encarga adems de algunas tareas de entramado de los datos como el
chequeo de redundancia cclica y la adiccin de las banderas de inicio y final
de trama.
Este nivel puede ser implementado completamente en hardware, no obstante,
debido a sus constantes mejoras y actualizaciones, se ha incluido un
componente software para aislarlo del resto de la pila de protocolos y permitirle
su evolucin sin afectar en gran medida la estructura total.
Este componente recibe el nombre "entramador" y se encarga de la
presentacin de la informacin recibida por el puerto infrarrojo a la capa
superior en formato compatible, de igual forma, construye tramas con la
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32
informacin de la capa superior para posteriormente transmitirlas hacia el
destino. Este procedimiento incluye la compensacin de la diferencia de tasas
de transmisin entre el receptor y el transmisor empleando memorias elsticas
para garantizar comunicaciones confiables.
7.3.1 Aplicaciones Infrarrojos
Controles remotos Comunicaciones de dispositivos Envi de datos
7.3.2 Ventajas y desventajas del infrarrojo
Requerimientos de bajo voltaje por lo tanto es ideal para Laptops, telfonos, asistentes personales digitales.
Circuito de bajo costo: por todo el circuito de codificado/decodificado. Circuiteria simple: no requiere hardware especial, puede ser incorporado
en el circuito integrado de un producto.
Alta seguridad: Como los dispositivos deben ser apuntados casi directamente alineados (capaces de verse mutuamente) para
comunicarse.
Se bloquea la transmisin con materiales comunes: personas, paredes, plantas, etc.
Corto alcance: la performance cae con distancias mas largas. Sensible a la luz y el clima. Luz directa del sol, lluvia, niebla, polvo,
polucin pueden afectar la transmisin.
Velocidad: la transmisin de datos es mas baja que la tpica transmisin cableada
7.4 Mdulos de Radiofrecuencia (RF)
Aunque las tecnologas ya mencionadas trabajan con frecuencia, hemos
decidido incluir como una tecnologa aparte los mdulos de radiofrecuencia que
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33
utilizan los juguetes inalmbricos como los carros de control remoto, en este
caso para aplicaciones industriales y con una frecuencia mucho mas alta.
El trmino radiofrecuencia, tambin denominado espectro de radiofrecuencia o
RF, se aplica a la porcin del espectro electromagntico en el que se pueden
generar ondas electromagnticas aplicando corriente alterna a una antena.
Cuando hablamos de mdulos estamos hablando de un modulo emisor (El que
emite o lleva una seal o mensaje al receptor) y un modulo receptor (El que
recibe), los cuales tienen un numero de canales para el control de las
diferentes tareas que puede variar de 1 a 16 canales y obviamente una
frecuencia para su alcance, que puede ser entre 400Mhz 600Mhz.
7.4.1 Aplicaciones de los Mdulos RF
Automatizacin industrial Domotica Comunicacin
7.4.2 Ventajas y desventajas de los mdulos RF
Bajo voltaje Alto alcance Costo bajo Cmoda manipulacin Interferencias si hay otro medio de radio por la misma frecuencia Fcil acceso
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7.5 Cuadro Comparativo de las tecnologas
A continuacin se elabor un cuadro comparativo de las diferentes tecnologas
que describimos anteriormente, para este cuadro solo se tendrn en cuenta las
ventajas y desventajas que estn relacionadas directamente con la preparacin
y el aporte que le puedan hacer al proyecto.
TECNOLOGA
FRECUENCIA
VENTAJA
DESVENTAJA
CANAL
ALCANCE
Mdulos RF
433 Mhz
- Bajo costo - Alcance ideal - Facilidad de manipulacin - Facilidad de adquisicin - Comunicacin y envi de datos bidereccional
Interferencias si hay otro medio de radio por la misma frecuencia
1 - 16
100 mt.
Bluetooth
2.4 Ghz
- Comunicacin y envi de datos multidireccional
- Dificultad de adquisicin - su frecuencia se divide en 79 canales de 1Mhz lo que lo hace corto en el alcance (10 mt. de radio)
79
10 mt.
ZigBee
900Mhz
a 2.4Ghz
-Mayor alcance - Menor consumo elctrico - Comunicacin y envi de datos multidireccional
- Baja potencia - Dificultad de adquisicin - Menor velocidad de transferencia
1 - 10
20 mt.
Infrarrojo
Taza max. 16 Mbps
- Circuito simple - Bajo costo
- Corto alcance - Bloqueo de transmisin - Sensible a la luz
1
5 mt.
Tabla 2. Cuadro comparativo
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8. SELECCIN DEL SISTEMA
Despus de este estudio por las diferentes tecnologas inalmbricas y con el
objetivo de seleccionar uno de estos sistemas para el correcto desarrollo de
nuestro proyecto, se ha llegado ala conclusin de optar por el sistema de
Mdulos RF, ya que es el nico que en este momento le aporta un poco mas al proyecto en comparacin con los dems, claro sin desmeritar los otros
sistemas que pueden llegar a ser mas eficientes y sofisticados en otras
aplicaciones que los mdulos RF. Zigbee y bluetooth son tecnologas muy
similares y a su vez recientes, y les falta muy poco para crecer en el sector
industrial, adems en el pas que vivimos no tenemos un fcil acceso a estas
tecnologas, esto hace que las descartemos del proyecto, y los mdulos
infrarrojos no cumplen con lo requerido para esta aplicacin.
9. PUENTE GRA
Los puente gra son aparatos destinado al transporte de materiales y cargas
en desplazamientos verticales y horizontales en el interior y exterior de
industrias y almacenes.
Consta de uno o dos vigas mviles sobre carriles, apoyadas en columnas,
consolas, a lo largo de dos paredes opuestas del edificio rectangular.
El bastidor del puente gra consta de dos vigas transversales en direccin ala
luz de la nave (vigas principales) y de uno o dos pares de vigas laterales
(testeros), longitudinales en direccin ala nave y que sirven de sujecin alas
primeras y en donde van las ruedas.
Para grandes luces y cargas elevadas se sustituyen las vigas de palastro de
alma llena, por las ms ligeras de celosa o en cajn rectangular.
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9.1 Componentes Puente gra
Desde el punto de vista de seguridad se consideran tres partes diferenciadas
a) El puente. Se desplaza a lo largo de la nave.
b) El carro. Se desplaza sobre el puente y recorre el ancho de la nave.
c) El gancho. Va sujeto al carro mediante el cable principal, realizando los
movimientos de subida y bajada de las cargas.
9.2 Movimientos del puente gra
Los tres movimientos que realiza un puente gra son:
1. Traslacin del puente. En direccin longitudinal a la nave. Se realiza
mediante un grupo moto reductor nico, que arrastra los rodillos
motores por medio de semirboles de transmisin.
2. orientacin del carro. Traslado de carro a lo largo del puente.
3. elevacin descenso. La carga es subida o bajada por efecto del motor
que sujeta el gancho con la ayuda de un cable principal.
9.3 Caractersticas del puente gra
Adems de los aspectos indicados anteriormente en la clasificacin de los
puentes gra, existen una serie de datos bsicos dependiendo del tipo de gra
puente:
1. velocidades de traslacin
Es imprescindible que exista una relacin correcta entre la velocidad de
traslacin final y los valores de aceleracin y deceleracin
correspondientes.
Para garantizar el servicio eficaz del puente gra, el tiempo de traslacin a
plena velocidad, ser un 85 por 100 de la marcha total.
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2. Motores de accionamiento
Segn el tipo de empleo que vaya a tener el puente gra, as ser el tipo
de motor a utilizar en el transporte.
Bsicamente son:
Motores de Corriente Contina. Con su correspondiente equipo de
regulacin de velocidad. Se trata de equipos caros, muy delicados y que
necesitan mucho mantenimiento (en la actualidad su existencia est muy
limitada a puentes gra ya instalados).
Algunos de los motores que se utilizan en estos casos son: motores en
serie, en shunt y compoud.
Motores de Corriente Alterna. A base de los motores siguientes:
Motor asncrono de rotor bobinado: es el ms utilizado en la actualidad; la
regulacin de la velocidad se efecta por resistencias robticas, de modo
que a medida que van eliminndose las resistencias aumenta la velocidad
del motor.
Motor de rotor en cortocircuito: basado en la prctica en el principio de rotor
deslizante, consiguen la regulacin de la velocidad en funcin de la
frecuencia de la red a partir de un convertidor de la red, primero a corriente
continua y despus a alterna con la frecuencia regulada.
3. tipos de mando de puente gra
Segn el tipo de condiciones de servicio, la utilizacin del sistema de mando
en los puentes gra puede ser:
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9.4 Mando desde el suelo
a) Desplazable a lo largo del puente. Permite guiar la carga manualmente y
permite mantener una distancia de seguridad entre el conductor y la
carga. Se recomienda para velocidades mximas de traslacin de
63m/minuto.
b) Mando suspendido del carro. El conductor est prximo ala carga y
puede guiarla manualmente. Adecuado para trabajos de mantenimiento
y montaje.
c) Mando suspendido de un punto fijo del puente. Solo utilizable en
puentes de luz reducida. Tampoco debe utilizarse en velocidades de
traslacin superiores a los 63m/minuto.
d) Mando por radio. Se utilizar cuando el conductor no pueda acompaar
a la gra (centrales de energa nuclear, instalaciones de depuracin de
aguas, talleres de decapado y galvanizacin, etc.)
9.5 Mando desde la cabina
a) Cabina montada en el centro del puente. Este sistema se utiliza para
puentes de gran luz, al objeto de conseguir una buena visibilidad para el
conductor.
b) Cabina desplazable a lo largo del puente. Muy empleada en el
transporte de materiales muy voluminosos.
c) Cabina abierta/cerrada, fija en un extremo del puente.
10. DESCRIPCIN PUENTE GRA DE LA EMPRESA CINSA S.A.
Aunque realmente no se sabe mucho de la parte interna (parte elctrica) del
puente gra de la empresa, ya que no se encontraron catlogos y con la
referencia no se hall nada en Internet, a continuacin se dar una breve
descripcin del puente con los pocos conocimientos de este.
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El puente gra en la empresa CINSA S.A. tiene una capacidad mxima de diez
toneladas y cuenta con tres grados de libertad los cuales son lineales,
obviamente cada grado de libertad tiene dos desplazamientos (derecha e
izquierda arriba y abajo adelante y atrs), el primer grado de libertad es el
desplazamiento total del puente, el segundo es el desplazamiento del carro
para ubicar la carga y el tercero es el desplazamiento del gancho para montar y
subir la carga, los tres grados de libertad manejan dos velocidades; el control
de mando es una botonera colgante que consta de ocho botones de los cuales
dos son para probar fase y los otros seis es para controlar cada uno de los
desplazamientos, los botones del control de mando son pulsadores de dos
estados de referencia XEN-G119, lo cual sirven para manejar las dos
velocidades de cada desplazamiento.
De los motores no se sabe mucho, (solo lo que nos aport el tcnico), son
motores asncronos (jaula de ardilla) y para las velocidades manejan dos
bobinas una para cada velocidad cuando el pulsador esta activo en el primer
estado, entra una de las bobinas (velocidad lenta) y cuando se oprime mas a
fondo en el segundo estado del pulsador, entra la otra bobina (velocidad
rpida). Tambin tiene una caja de control donde se encuentran los contactores
y reles para el control de dichos motores.
Figura 1. Puente gra Empresa CINSA
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Figura2. Carro del puente Figura 3. Botonera de control
Figura 4. Caja de control del puente gra.
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11. DISEO DEL SISTEMA ELCTRICO DE LA CAJA DE RECEPCIN Y CONTROL
Para el diseo del sistema de recepcin que se elaborar en este proyecto no
se alterar la caja de control del puente gra, solo se acoplar el sistema en
paralelo al control de mando (botonera), dejando los dos sistemas por si alguno
llegase a fallar.
11.1 Desarrollo del diseo
Como se habl anteriormente, lo que se piensa implementar en este proyecto
es un sistema de control remoto inalmbrico en el puente gra de la empresa
CINSA S.A. de la ciudad de Ccuta, en donde este puente tiene un sistema de
control por cable, este sistema de mando esta compuesto por una serie de
pulsadores que lo activan, tambin hay una caja de funcionamiento que
conecta con el control de mando, y esta conformada por una serie de
conectores, contactores, rels, etc.
Los mdulos RF (radiofrecuencia) estn divididos en dos partes, una es el
receptor (Rx) y la otra el transmisor (Tx), lo que se quiere es acoplar en
paralelo el receptor (que es el que recibe la seal) a la botonera de control,
para esto se emplearn mdulos RF de marca Cebek , el emisor es industrial
de 16 canales de los cuales solo se utilizaran 12 y el receptor es estndar de 4
canales y se acoplaran dos mdulos mas, que no son receptores sino
amplificadores de canales, para que el receptor tenga 12 canales, mas
adelante se describirn los componentes utilizados.
Para esto tenemos que hablar de algo muy importante que son los canales que
tienen los mdulos RF, por cada desplazamiento del puente se asignar un
canal de los mdulos teniendo en cuenta que cada uno de los seis
desplazamientos tiene dos velocidades, lo cual vendran siendo 12 canales,
tambin es importante hablar de la frecuencia que se utilizar en estos mdulos
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que va a ser de 433 Mhz, con esto vamos garantizar un alcance de cien
metros.
La idea como se muestra en la figura 5, es que por medio del modulo
transmisor (control remoto) se envi una seal, que el receptor la reciba se
active el rele interno del modulo el cual me va a dejar pasar los 12 voltios de la
fuente, con esta seal se me activar el rel pequeo, este me dejar pasar
una seal de 24 voltios para la activacin de los rels de potencia, el cual
permitir el paso de las lneas de 110V. 220V., que antes llegaban a los
pulsadores de la botonera de mando y as permitir el control de cada uno de
los grados de libertad que tiene el puente gra, vale aclarar que el control de
mando antiguo (botonera) se dejara como segunda opcin de control por si en
cualquier momento llegara a fallar el sistema inalmbrico o viceversa.
Figura 5. Diseo del sistema de control
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Figura 6. Control de mando
11.2 Frecuencia de 433 Mhz.
Esta frecuencia de 433 Mhz que manejaremos para la comunicacin, es muy
reconocida en Europa y Japn ya que la usan frecuentemente, adems a esto
le agregamos que el contacto y la compra de los mdulos RF que utilizaremos
en el proyecto se realiz en una empresa de la ciudad de Barcelona (Espaa)
llamada DIOTRONIC S.A. dedicada a la venta de componentes electrnicos e
informticos.
Aunque no se encuentra mucha informacin sobre esta frecuencia por que
estn naciendo tecnologas ms innovadoras, se sabe que puede llegar a
manejar hasta 69 canales, cada uno con un ancho de banda de 20 Khz. De
este modo es posible, controlar todos los canales sin riesgo de interferencias
entre ellos. Esta tecnologa ha demostrado ser fiable, siendo su nica limitacin
el nmero de canales disponibles por banda. No obstante, estos dispositivos
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podran verse afectados por interferencias locales de otros dispositivos de radio
de la fbrica que emitan en la misma frecuencia.
12. COMPONENTES EMPLEADOS
A continuacin se describirn los componentes que se emplearn en la
implementacin de este proyecto, tambin se incluirn en anexos los datasheet
de los mdulos RF y su funcionamiento.
12.1 Emisor RF Industriales de 16 canales (TL32):
Figura 7. Telemando emisor TL32
Emisores de 8 y 16 canales con rango de cobertura segn modelo y
compatibles con receptores del grupo 2: TL-22 a TL-27. Segn el modelo de
receptor de las salidas funcionarn en modo monoestable o biestable. Los
emisores industriales se suministran sin caja y con bornes de conexin para las
distintas entradas, facilitando su integracin en cualquier sistema. Opera con la
seal de radiofrecuencia homologada de 433,92 Mhz. El alcance descrito en el
cuadro de caractersticas es aproximado, dependiendo de la existencia de
estructuras u objetos slidos intermedio. Incorporan microrruptor trinario de 8
bits para seleccin del cdigo de seguridad y led indicador de emisin. El
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modulo TL-32 incluye conector para entra de teclado. Ambos mdulos pueden
ser instalados en Carril-Din.Fuente recomendada FE-103.
12.2 Telemando Receptor 4 Canales (TL22):
Figura 8. Telemando receptor TL22
Receptores de 1,2 y 4 canales con modo de salida segn modelo y ampliables
hasta 16 salidas. Son compatibles nicamente con emisores del grupo 2: TL-20
a TL-38. Incluyen seleccin de botn de emisor, lo que posibilita asignar a cada
salida el botn del emisor que la activar. Los modelos monoestables actan
como un pulsador, conectando la salida solamente mientras se mantiene
presionado el correspondiente botn del emisor. Los modelos biestables se
comportan como un interruptor, conectando o desconectado alternativamente
la salida por cada pulsacin del botn correspondiente del emisor. Los modelos
monoestables/biestables pueden ser configurados en cualquiera de los dos
modos de funcionamiento. Los mdulos de ampliacin no pueden operar
directamente con un emisor, su misin es ampliar en cuatro salidas por cada
mdulo conectado, un sistema compuesto al menos por un receptor TL-22, TL-
23, TL-26 o TL-27. Todos los receptores incorporan microrruptor trinario de 8
bits para seleccin.
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12.3 Mando de ampliacin para recep. De 4 c. Standards TL24:
Figura 9. Telemando amplificador TL24
Modulo para ampliacin del nmero de canales para los telemandos
receptores de 1,2 y 4 salidas estndar. Son nicamente compatibles con
telemandos del grupo 2
12.3 Antena de varilla para 433 Mhz:
Figura 10. Antena 433 Mhz. C-0509
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Antenas de gran calidad, para uso exterior, estn perfectamente ajustadas a la
frecuencia de trabajo. Su impedancia es de 50 Ohm. Se suministran con 2,5 m
de cable RG58. La antena C-0509 es del tipo vertical. La varilla de 135 mm. Es
de acero de color negro. Esta ajustada para 433,92 Mhz y se fija mediante una
tuerca que se incluye: La C0510 es del tipo Ground Plane, omnidireccional,
para 433,92 Mhz. Tiene el cuerpo de aluminio y las radiales de latn cromado.
12.4 Rele 8 pines 08P/024DC:
Figura 11. Rele de 8 pines
Como los dems reles de potencia, es un dispositivo mecnico capaz de
comandar cargas pesadas a partir de una pequea tensin aplicada a su
bobina. Bsicamente la bobina contenida en su interior genera un campo
magntico que acciona el interruptor mecnico. Ese interruptor es el encargado
de manejar la potencia en s, quedando al circuito electrnico la labor de
"mover" la bobina. Permite as aislar mecnicamente la seccin de potencia de
la de control. Incluye la base B08BP/TLK.
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12.5 Fuente de 24 voltios:
Figura 12. Fuente de 24 voltios
Fuente de alimentacin fija con su salida de 24 voltios 3 amperios. Es un
dispositivo o subsistema que convierte la corriente alterna de la red de
distribucin de la energa elctrica en otro tipo de corriente elctrica adecuado
para el uso que se le vaya a dar.
12.6 Pulsador Telemecanique XEN-G1191:
Figura 13. Pulsador XEN-G1191
Pulsador especial para control de motores con dos velocidades ya que trae 3
contactos, dos normalmente abiertos y uno normalmente cerrado.
-
49
12.7 Rel Omron G5V-2:
Figura 14. Rele G5V-2
Igual que los dems reles su funcionamiento es similar, internamente trae dos
contactos normalmente cerrados y su bobina se activa con 5 VDC y me permite
circular 30 voltios y 2 amperios a travs de el.
Nota: los dems componentes como lo son: Reguladores, carcasas, cajas metlicas, caja para mando, cableado, conectores, bateras pequeas, circuitos
impresos, acabados del control, tornillos, tuercas, arandelas, etc. Se cotizaron
como gastos varios, por ende no se ampliara su informacin.
13. PRESUPUESTO QUE SE ELABOR PARA LA EMPRESA CINSA
A continuacin se anexa el presupuesto que se le entrego a la empresa CINSA
S.A. con los componentes y su valor total con IVA incluido.
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ARTICULO
REFERENCIA
VALOR
UNITARIO
MONEDA
VALOR
MONEDA EXTRANJERA
CAMBIO
MONEDA LOCAL
VALOR
(MONEDA LOCAL)
CANTIDAD
VALOR TOTAL
Receptor
estndar de 4 salidas
TL22 - 12V
US$ 160
Dlares
US$ 1 $ 2.175
US$ 160 X $ 2.175
$ 348.000
1
$ 348.000
Modulo para aumentar 4
salidas estndar
TL24 - 12V
US$ 140
Dlares
US$ 1 $ 2.175
US$ 140 X $ 2.175
$ 304.500
2
$ 609.000
Emisor
industrial 16 canales
TL32 - 12V 100 metros
US$ 86
Dlares
US$ 1 $ 2.175
US$ 86 X $ 2.175
$ 187.050
1
$ 187.050
Antena para
433 MHZ
C0509
US$ 38
Dlares
US$ 1 $ 2.175
US$ 38 X $ 2.175
$ 82.650
2
$ 165.300
Relevos 8
pines
08P/024DC
$ 21.025
Pesos
-
-
$ 21.025
12
$ 252.300
Base 8 pines
Riel
B08BP/TLK
$ 10.880
Pesos
-
-
$ 10.880
12
$ 130.560
-
51
ARTICULO
REFERENCIA
VALOR
UNITARIO
MONEDA
VALOR MONEDA
EXTRANJERA
CAMBIO
MONEDA LOCAL
VALOR
(MONEDA LOCAL)
CANTIDAD
VALOR TOTAL
Fuente 24 V.
-
$ 66.000
Pesos
-
-
$ 66.000
1
$ 66.000
Adaptador regulable
1.5V 12V (1 Amperio)
$ 19.000
Pesos
-
-
$ 19.000
2
$ 38.000
Rels
OMRON G5V-2
$ 2.000
Pesos
-
-
$ 2.000
12
$ 24.000
Bloque de contactos
XEN-G1191
$ 81.200
Pesos
-
-
$ 81.200
6
$ 487.200
GASTOS VARIOS
DESCRIPCION: Gastos de envo, carcasas, cajas metlicas, caja para mando, reguladores, cableado, conectores, bateras pequeas, baquelas, acabados del control, comunicacin, tornillos, tuercas, arandelas, etc.
$ 550.000
TOTAL :
$ 2857.410
-
52
14. CREACIN E IMPLEMENTACION DEL SISTEMA INALAMBRICO PARA EL CONTROL DEL PUENTE GRA
14.1 Baquela para reles OMRON G5V-2
En estos doce pequeos montajes que se hicieron en baquelas universales se
implemento un rele marca OMRON que trabaja su activacin de bobina con 5
VDC y me permite trabajar en sus contactos con un voltaje de hasta 30 VDC y
2 amperios, esto se hizo con el fin de poder activar los reles de potencia, ya
que el me permite el paso de los 24 VDC para la activacin de dichos reles.
-
53
14.2 Esquema de funcionamiento de los pulsadores XEN-G1191
A continuacin se describir el funcionamiento de los pulsadores de
telemecanique XEN-G1191. Son pulsadores de dos estados utilizados para
motores con dos velocidades y la figura nos muestra el funcionamiento de esos
estados cuando esta en el primero se activan el contacto NO (13 14) y el
contacto NC (21 22) y en el segundo estado se activa el contacto NO (33
34) dejando activos los anteriores.
Figura 15. Funcionamiento de los bloques telemecanique XEN-G1191
-
54
14.3 Esquema de funcionamiento de los motores con los bloques de contacto telemecanique XEN-G1191
Como se observa en la figura 15 y se hablaba anteriormente, los motores
tienen dos bobinas, una grande y dentro de la grande una pequea para
manejar sus dos velocidades, entonces cuando se pulsa el bloque en su primer
estado se activar la bobina pequea para su velocidad lenta y cuando se
pulsa en su segundo estado se activa la bobina grande junto con la pequea
para su velocidad rpida, vale recordar que no se puede arrancar estos
motores con su velocidad rpida siempre tendr que empezar desde su mnima
velocidad, para esto estn diseados estos bloques de contacto.
Figura 16. Funcionamiento del motor con los bloques telemecanique XEN-G1191
-
55
14.4 Esquema elctrico de la caja de control
En la siguiente figura se muestra el esquema de la conexin real de los
componentes que se utilizaron para la caja de control, en este esquema se
observa la explicacin que se hizo anteriormente en el desarrollo del sistema.
Figura 17. Esquema de conexin real de la caja de control
-
56
14.5 Esquema del elctrico del mando inalmbrico (Control Remoto)
En la figura 17 se observa claramente la conexin real que se hizo entre los
bloques de contacto XEN-G1191 con la tarjeta receptora Cebek TL32.
Figura 18. Esquema de conexin real de la caja de control
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57
14.6 Esquema de la configuracin para que los dos reles funcionen al mismo tiempo
En esta parte se presento un problema por que se pensaba que dos canales de
los mdulos podan estar activos ala vez y esto no es posible ya que cada
canal trabaja con una frecuencia diferente, esto quiere decir que si se pulsa por
ejemplo el canal uno y despus el canal dos, se desactivar el canal uno y
entrar en funcionamiento el canal dos cambia la frecuencia.
Para la solucin se aprovecho el contacto normalmente cerrado que tiene el
rele interno de la tarjeta receptora, como se muestra en la figura 17 se coloc
un puente entre el comn del rele del canal 2 con el contacto normalmente
cerrado del rele del canal 1, de esta manera cuando se pulse el bloque de
contacto XEN-G1191 en su primer estado (velocidad lenta) solo estar activo el
rele del canal 1 y a su vez el rele de la baquela 1 , pero cuando se pulse el
bloque para su segundo estado (velocidad rpida) se desactivar el rele del
canal 1 y se activar el rele del canal 2, el rele de la baquela 2 y a su vez se
mantendr activo el rele de la baquela 1, permitiendo que se energicen las dos
bobinas del motor para su velocidad rpida.
Figura 19. Esquema de conexin para el funcionamiento de dos reles al tiempo
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58
15. ANEXOS
15.1 Caractersticas de la antena y los mdulos de radiofrecuencia
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59
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60
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61
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62
Fotos del montaje del mando de control
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63
Fotos de la creacin de la caja de control
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64
Fotos de la caja de control
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65
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15.3 Fotos del funcionamiento de la caja de control y el mando inalmbrico
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67
16. CONCLUCIONES
Se estudio y se seleccion correctamente el sistema inalmbrico adecuado para el control del puente gra teniendo en cuenta su viabilidad y economa.
Se logr un diseo simple y eficaz del sistema elctrico de la caja de recepcin y control.
Se consigui el desarrollo y la Implementacin de la caja de control y el mando inalmbrico para el sistema de control del puente gra.
Se prob el correcto funcionamiento de la caja de control y el mando inalmbrico para el puente en su espacio de trabajo logrando su alcance
ideal.
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68
17. BIBLIOGRAFIA
http://www.solomantenimiento.com/man-gruas.htm http://www.gvinedesigns.com/shopping/bluetooth/ http://www.cebek.com/Producte.aspx?referencia=1038&article=emisores
-r-f-industriales-del-grupo-2-tl-32#
www.monografias.com/Redes%20Inalmbricas%20-%20Monografias_2_archivos
http://es.wikipedia.org/wiki/Espectro_electromagntico http://es.wikipedia.org/wiki/Bater-a_elctrica http://www.celdasdecarga.com/html/spanish-about.html http://www.mecmod.com/Convertidores-de-frecuencia.html
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69
18. PROPUESTA DE MEJORAMIENTO DEL SISTEMA
Esta propuesta que se le dejar a la empresa CINSA S.A. para el mejoramiento
del sistema de control del puente gra, consiste en hacer un gobierno mucho
ms autnomo en cuanto a la seleccin de la velocidad.
Este perfeccionamiento del proyecto consiste en que el sistema analice
dinmicamente y asigne la velocidad de trabajo del puente gra segn su peso
de carga. Para esto se tiene provisto un variador de frecuencia, que ser el
encargado de regular la velocidad de los motores del puente y una celda de
carga que nos controlar el variador de frecuencia, designndole la velocidad
que debe proporcionar a los motores.
-
70
19. MARCO TEORICO DE LA PROPUESTA
19.1 Variador de frecuencia
El variador de frecuencia regula la frecuencia del voltaje aplicado al motor,
logrando modificar su velocidad. Sin embargo, simultneamente con el cambio
de frecuencia, debe variarse el voltaje aplicado al motor para evitar la
saturacin del flujo magntico con una elevacin de la corriente que daara el
motor.
Figura 20. Variador de frecuencia
El motor de corriente alterna, a pesar de ser un motor robusto, de poco
mantenimiento, liviano e ideal para la mayora de las aplicaciones industriales,
tiene el inconveniente de ser un motor rgido en cuanto a su velocidad. La
velocidad del motor asincrnico depende de la forma constructiva del motor y
de la frecuencia de alimentacin.
-
71
Como la frecuencia de alimentacin que entregan las Compaas de
electricidad es constante, la velocidad de los motores asincrnicos es
constante, salvo que se vare el nmero de polos, el resbalamiento o la
frecuencia.
El mtodo ms eficiente de controlar la velocidad de un motor elctrico es por
medio de un variador electrnico de frecuencia. No se requieren motores
especiales, son mucho ms eficientes y tienen precios cada vez ms
competitivos.
El variador de frecuencia regula la frecuencia del voltaje aplicado al motor,
logrando modificar su velocidad. Sin embargo, simultneamente con el cambio
de frecuencia, debe variarse el voltaje aplicado al motor para evitar la
saturacin del flujo magntico con una elevacin de la corriente que daara el
motor.
19.1.2 Los variadores de frecuencia estn compuestos por:
Etapa Rectificadora. Convierte la tensin alterna en continua mediante rectificadores de diodos, tiristores, etc.
Etapa intermedia. Filtro para suavizar la tensin rectificada y reducir la emisin de armnicos.
Inversor o "Inverter". Convierte la tensin continua en otra de tensin y frecuencia variable mediante la generacin de pulsos. Actualmente se emplean
IGBTs (Isolated Gate Bipolar Transistors) para generar los pulsos controlados
de tensin. Los equipos ms modernos utilizan IGBTs inteligentes que
incorporan un microprocesador con todas las protecciones por sobrecorriente,
sobretensin, baja tensin, cortocircuitos, puesta a masa del motor,
sobretemperaturas, etc.
Etapa de control. Esta etapa controla los IGBT para generar los pulsos variables de tensin y frecuencia. Y adems controla los parmetros externos
en general, etc.
-
72
Los variadores mas utilizados utilizan modulacin PWM (Modulacin de Ancho
de Pulsos) y usan en la etapa rectificadora puente de diodos rectificadores. En
la etapa intermedia se usan condensadores y bobinas para disminuir las
armnicas y mejorar el factor de potencia.
19.2 Celda de carga
La celda de carga galga extensiomtrica es bsicamente una resistencia
elctrica. El parmetro variable y sujeto a medida es la resistencia de dicha
galga. Esta variacin de resistencia depende de la deformacin que sufre la
galga.
Se parte de la hiptesis inicial de que el sensor experimenta las mismas
deformaciones que la superficie sobre la cual est pegada.
El sensor est constituido bsicamente por una base muy delgada no
conductora, sobre la cual va adherido un hilo metlico muy fino, de forma que
la mayor parte de su longitud est distribuida paralelamente a una direccin
determinada, tal y como se muestra en la figura siguiente:
Figura 21. Galga extensiomtrica
La resistencia de la galga es la propia resistencia del hilo, que viene dada por
la siguiente ecuacin:
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73
SlR =
En base a esta ltima ecuacin, se puede afirmar que la resistencia elctrica
del hilo es directamente proporcional a su longitud, o lo que es lo mismo, su
resistencia aumenta cuando ste se alarga. De este modo las deformaciones
que se producen en el objeto, en el cual est adherida la galga, provocan una
variacin de la longitud y, por consiguiente, una variacin de la resistencia.
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74
20. DESARROLLO DEL DISEO
Para el desarrollo de esta propuesta se piensa disear un sistema de control
remoto que sea mas autonomo en cuanto al manejo de las dos velocidades
que posee el puente gra.
La idea es acoplar la celda de carga al variador de frecuencia haciendo que la
celda controle al variador y este controle la velocidad de los motores del
puente. Como se hablaba anteriormente la celda de carga es una resistencia
que varia segn su deformacin, aprovechando esta funcin cuando la celda
se someta a la carga que se quiera transportar variar su resistencia y regular
el variador de frecuencia haciendo que este dinamicamente seleccione la
velocidad indicada para el transporte de la carga.
Figura 22. Esquema del diseo
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75
21. SELECCIN DEL VARIADOR DE FRECUENCIA Y LA CELDA DE CARGA
21.1 Variador de frecuencia
El variador de frecuencia que se seleccion para esta propuesta es de marca
DURAPULSE y se eligi por que es el que mas se acomoda a nuestras
necesidades , a continuacin se hablar un poco mas a fondo.
Figura 23. Variador de frecuencia DURAPULSE
Este variador es alimentado por un sistema trifsico en dos rangos de voltaje:
200 a 240 Volt, 50 y 60 Hz o 380 a 480 Volt, 50 o 60 Hz. Vea las tablas en las
pginas siguientes para conocer los valores especficos de potencias
admisibles.
Vea el diagrama siguiente para las explicaciones que siguen:
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Figura 24. Diagrama del variador de frecuencia
El variador de frecuencia DURAPULSE convierte la corriente de alimentacin a
corriente continua por medio de un simple rectificador de 6 pulsos, la que es
suavizada por medio de condensadores en la barra de corriente continua (DC
bus). Este voltaje de corriente continua es a su vez transformado a un sistema
trifsico de corriente alternada con un conjunto de transistores IGBT por medio
de una conmutacin de la corriente a una tasa del orden de 2 a 12kHz.
El sistema de transistores IGBT (Isolated gate bipolar transistors) es
conmutado rpidamente a una frecuencia dada para producir una onda de
corriente de salida que tiende a ser sinusoidal, con un sistema de modulacin
de ancho de pulsos (PWM), por medio de algoritmos complejos calculados por
un microprocesador interno. La corriente de salida es suavizada parcialmente
por la inductancia inherente de los enrollados del motor.
El variador de frecuencia DURAPULSE, se adapta perfecto a nuestras
necesidades ya que cuenta con la facilidad de inyectarle una seal externa
para el control UP, DOWN para regular la velocidad de los motores, lo que nos
hace fcil la adaptacin de la celda de carga para el control del variador.
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Especificaciones generales del variador de frecuencia DURAPULSE
Tabla 3. Especificaciones generales variador de frecuencia DURAPULSE
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21.2 Celda de carga
Para la seleccin de la celda de carga se tendr en cuenta los siguientes
parmetros:
Fcil adquisicin Capacidad similar a la del puente gra Fcil implementacin
La celda de carga que seleccion (marca: BSL referencia: EGT-1) es perfecta para el diseo de esta propuesta, ya que es especial para puente gras o aplicaciones en donde existen cargas colgantes, adems tiene una capacidad max. de 10 toneladas exactamente la misma capacidad del puente gra de la empresa CINSA S.A.
Figura 25. Celda de carga EGT-1
A continuacin se anexar las especificaciones de la celda de carga EGT-1.
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Especificaciones de la celda de carga EGT-1