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MODERNIZACIÓN Y SIMULACIÓN DE UNA MÁQUINA EMPACADORA DE ARROZ EN LA EMPRESA INPROARROZ LTDA. EN VILLAVICENCIO
EDWIN ALFONSO ARDILA ARDILA GIOVANNI HUMBERTO RODRÍGUEZ BENITO
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA MECATRÓNICA
BOGOTA D.C. 2007
1
MODERNIZACIÓN Y SIMULACIÓN DE UNA MÁQUINA EMPACADORA DE ARROZ EN LA EMPRESA INPROARROZ LTDA. EN VILLAVICENCIO
EDWIN ALFONSO ARDILA ARDILA
GIOVANNI HUMBERTO RODRÍGUEZ BENITO
Trabajo de Grado para optar al título de Ingeniero Mecatrónico
Asesor GREGORIO RUBINSTEIN
Ingeniero eléctrico
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA MECATRONICA
BOGOTA D.C. 2007
2
Nota de aceptación
------------------------------------ ------------------------------------ ------------------------------------ ------------------------------------ ------------------------------------ ------------------------------------ ------------------------------------ ------------------------------------
___________________________ Firma del presidente del jurado
_________________________ Firma del jurado
______________________ Firma del jurado
______________________________ Firma Asesor Metodológico
BOGOTA 25 DE JULIO DEL 2007
3
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6
CONTENIDO
pág.
INTRODUCCIÓN. 18
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. 20
1.1ANTECEDENTES. 20
1.1.1 Antecedentes de la empresa INPROARROZ LTDA. 20
1.1.2 Antecedentes de una visita técnica a la empresa
TECNOPACK Ltda. 22
1.2 DESCRIPCIÓN Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA. 25
1.3 JUSTIFICACIÓN. 27
1.4 OBJETIVOS DEL PROYECTO. 29
1.4.1 Objetivo General. 29
1.4.2 Objetivos Específicos. 29
1.5 ALCANCES Y LIMITACIONES DEL PROYECTO. 30
1.5.1 Alcances. 30
1.5.2 Limitaciones. 31
2. MARCO DE REFERENCIA. 32
2.1 MARCO CONCEPTUAL. 32
2.2 MARCO LEGAL O NORMATIVO. 35
7
2.3 MARCO TEÓRICO. 38
2.3.1 Actuadores. 39
2.3.1.1 Actuadores Eléctricos. 39
2.3.1.2 Actuadores Neumáticos. 40
2.3.1.3 Actuadores Hidráulicos. 40
2.3.2 Motores eléctricos. 40
2.3.3 Sensores eléctricos. 41
2.3.3.1 Sensores capacitivos. 42
2.3.3.2 Sensores de proximidad ópticos. 43
2.3.3.3 Sensores de barrera. 43
2.3.3.4 Sensores de retrorreflexión. 44
2.3.4 Celda de carga. 45
2.3.4.1 Medición por fuerza de flexión. 46
2.3.4.2 Medición de fuerzas por compresión. 47
2.3.4.3 Medición de fuerzas por tensión. 47
2.3.4.4 Medición de fuerzas por corte o cizalladura. 48
2.3.5 Rele. 49
2.3.6 Pantallas de cristal liquido. 50
2.3.6.1 Pantalla de cristal líquido alfanumérica. 50
2.3.6.2 Pantallas de cristal líquido gráficas. 52
8
2.3.7 Microcontroladores. 53
2.3.8 Teclado matricial de membrana. 54
2.3.9 Sistema de control. 57
2.3.9.1 Sistema de control on off. 57
2.3.10 Comunicación serial. 58
3. METODOLOGÍA. 62
3.1 ENFOQUE DE LA INVESTIGACIÓN. 62
3.2 LÍNEA DE INVESTIGACIÓN. 62
3.3 TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN. 62
3.4 HIPÓTESIS. 63
3.5 VARIABLES. 63
4. ENFOQUE INGENIERIL Ó TECNOLÓGICO. 64
4.1 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA. 72
4.2 SISTEMA DE CENTRADO ACTUAL Y MODERNIZADO. 72
4.2.1 Diseño del sistema de centrado del rollo de la bolsa. 73
4.2.2 Diseño de engranes rectos. 78
4.2.3 Fuerza y Potencia Requerida Para El Motor. 81
4.2.4 Aspectos para elegir el motor. 84
4.2.5 Cálculos por fatiga. 85
4.2.6 Fuerzas ejercidas en los engranes. 87
9
4.2.7 Reacciones en el eje de los puntos de apoyo. 88
4.2.8 Cálculos de la fuerza axial que ejerce la carga. 88
4.2.9 Cálculos de rodamientos. 90
4.2.10 Diseño del eje secundario. 91
4.2.11 Análisis por par de torsión y los pares transmitidos en las
Secciones transversales. 91
4.2.12 Escoger el Factor de Seguridad. 94
4.2.13 Cálculos de resistencia de fatiga. 96
4.2.14 Diseño del eje principal del sistema de centrado de rollo
de bolsa. 96
4.3 DISEÑO DEL PROGRAMA PARA CENTRAR EL ROLLO DE
BOLSA. 103
4.4 SISTEMA DE PESO ACTUAL Y MODERNIZADO. 104
4.4.1 Diseño de control y selección del motor para el sistema
de peso. 104
4.4.2 Diseño del programa de peso con teclado de
membrana y pantalla lcd. 116
4.4.3 Etapa de potencia e inversor de giro para sistema de control
de peso y de centrado de bolsa. 125
4.5 SISTEMA DE VELOCIDAD DE LA MÁQUINA ACTUAL. 125
10
4.5.1 programa para aumentar la velocidad de la máquina
empacadora de arroz a 60 bolsas por minuto. 126
4.6 SISTEMA CONTADOR DE BOLSAS ACTUAL. 133
4.6.1 Diseño del programa contador de bolsas empacadas. 134
4.7 SISTEMA PARA RETIRAR LA BOLSA DE ARROZ
EMPACADA DE LA BÁSCULA. 136
4.8 ESQUEMA DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO DE
LA MÁQUINA. 139
4.9 ANÁLISIS DE COSTO / BENEFICIO 144
5 CONCLUSIONES. 149
6 BIBLIOGRAFÍA 150
7 ANEXOS. 151
11
LISTA DE FIGURAS Pág.
FIGURA 1. Sistema de peso actual de la máquina empacadora de arroz. 21
FIGURA 2. Pocillos de dosificación de arroz por volumen. 21
FIGURA 3. Sistema actual del centrado del rodillo. 21
FIGURA 4. Máquina empacadora de arroz fabricada por la empresa
Tecnopack Ltda. 22
FIGURA 5. Características de las señales de entrada de un
Microcontrolador. 33
FIGURA 6. Accionador neumatico. 39
FIGURA 7. Motorreductores de corriente continua. 40
FIGURA 8. Sensor Capacitivo. 42
FIGURA 9. Verificación de la rotula de broca por medio de sensores de
Barrera. 44
FIGURA 10. Sensor óptico de retrorreflexión. 44
FIGURA 11. Celda de carga en su estructura física. 45
FIGURA 12. Forma de montaje de la celda de carga. 46
FIGURA 13. Celda de carga para medición de fuerza por compresión. 47
FIGURA 14. Celda de carga para medición de fuerza por tensión. 47
FIGURA 15. Celda de carga para medición de fuerza por corte
o cizalladura. 48
FIGURA 16. Aplicaciones de la celda de carga por corte ó cizalladura. 48
FIGURA 17. Báscula a través de celdas de carga tensión ó compresión. 49
FIGURA 18. Estructura física interna de un relé. 49
FIGURA 19. LCD pantallas Alfanuméricas. 50
FIGURA 20. LCD pantallas graficas. 52
FIGURA 21. Microcontroladores Motorota. 53
FIGURA 22. Teclados de membrana matricial y lineal. 55
FIGURA 23. Estructura interna del teclado. 55
FIGURA 24. Problemas de los teclados de muelle. 56
FIGURA 25. Configuración y funcionamiento de un teclado matricial. 57
12
FIGURA 26. Curva característica universal del control on off. 58
FIGURA 27. Tipo de conectores de comunicación RS-232. 61
FIGURA 28. Máquina empacadora actual vista atrás 65
FIGURA 29. Máquina empacadora actual vista frente 68
FIGURA 30. Máquina empacadora modernizada. 70
FIGURA 31. Máquina empacadora modernizada vista lateral 71
FIGURA 32. Vista lateral del engrane de piñones. 73
FIGURA 33. Sistema de centrado del rollo de bolsa. 74
FIGURA 34. Sistema de centrado del rollo de bolsa. 75
FIGURA 35. Movimiento Axial del eje junto con el rollo de bolsa. 82 FIGURA 36. Sistema de relación de engranes de dientes rectos. 85 FIGURA 37. Momentos en y del eje1. 88 FIGURA 38. Momentos en z del eje1. 89
FIGURA 39. Diagrama de fuerzas en el eje. 90
FIGURA 40.Grafica de par tosion vs secciones transversales. 92 FIGURA 41. Dirección de las fuerzas en el eje. 92
FIGURA 42. Diagrama de momentos (x-y). 93
FIGURA 43. Momentos en el plano (x-z). 93
FIGURA 44. DIAGRAMA DE MOMENTOS (X-Z). 94
FIGURA 45. Diseño mecánico de la caja de relación de engranes. 97
FIGURA 46. Diagrama de fuerzas. 98
FIGURA 47. Diagrama de momentos con respecto a z. 99
FIGURA 48. Fuerzas resultantes en los apoyos. 99
FIGURA 49. Grafica de par de torsión vs. Secciones transversales. 100
FIGURA 50. Diagrama de momentos. 100
FIGURA 51. Diagrama de momentos (x-y). 101
FIGURA 52. Momentos en el plano (x-z). 101
FIGURA 53. Diagrama de momentos (x-z). 102
FIGURA 54. Esquema de amplificacion de la celda de carga. 105
FIGURA 55. Respuesta de un sistema sudamortiguado. 104
FIGURA 56. Representacion en simulink 107 FIGURA 57. Respuesta de la celda de carga en simulink. 108
FIGURA 58. Representacion de la planta. 109 FIGURA 59. Moviemientos de la planta. 109
13
FIGURA 60. Algoritmo de control on-off. 116
FIGURA 61. Teclado de membrana utilizado. 117
FIGURA 62. Tipo de LCD utilizada en el proyecto. 118
FIGURA 63. Foto de la tarjeta de control con el microcontrolador y LCD. 118
FIGURA 64. Tablero de control. 119 FIGURA 65. Báscula seleccionada. 119
FIGURA 66. Báscula elegida con puerto de salida serial. 120
FIGURA 67. Módulo inversor de giro. 125 FIGURA 68. Máquina empacadora de arroz con el sensor óptico
y sin el sistema de sellado. 127
FIGURA 69. Comparación de la señal de entrada con el contador. 130
FIGURA 70. Ejecución y correcto funcionamiento de los programas. 136
14
LISTA DE TABLAS
Pág.
TABLA 1. Configuración de pines del microcontrolador. 51
TABLA 2. Configuración de los pines del puerto RS-232. 59
TABLA 3. Descripción de los pines del la comunicación RS-232C. 60
TABLA 4. Registro de tiempos del experimento. 76
TABLA 5. Datos del piñón 1. 78
TABLA 6. Datos del piñón 1 y rueda 2. 78
TABLA 7. Datos del piñón 2. 80
TABLA 8. Datos del piñón 2 y rueda 2. 80
TABLA 9. Valores típicos del coeficiente de rozamiento. 82
TABLA 10. Características al comprar el motor. 84
TABLA 11. Datos para cotizar la relación de engranes
del sistema mecánico de centrado. 85
TABLA 12. Rutina de mantenimiento. 141
TABLA 13. Comparación máquina actual vs moderna. 146 TABLA 14. Análisis comparativo de la máquina actual vs
Máquina moderna. 147
TABLA 15. Costo del desarrollo del proyecto. 148
15
LISTAS DE ANEXOS
Pág.
ANEXO A. Soporte de la báscula. 152
ANEXO B. Plano del soporte de la báscula. 153
ANEXO C. Tarjeta del circuito de control Comunicación Serial con la
báscula y sistema de peso. 154
ANEXO D. Circuito de control para el sistema de centrado, contador
de bolsas y sistema de velocidad. 155
ANEXO E. Tabla características de resistencia de materiales. 156
ANEXO F. Catálogo de teclados especiales de membrana y metálicos con
Iluminación. 157
ANEXO G. Tabla de resistencias de materiales. 161
ANEXO H. Características de factor de seguridad. 162
ANEXO I. Tabla de los módulos y paso diametral. 163
ANEXO J. Circuito integrado de inversión de giro para los
motorreductores 164
ANEXO K. Báscula para el sistema de control de peso. 167
ANEXO L Catalogo del motorreductor. 168
ANEXO M. Selección del motor para el sistema de centrado. 169
ANEXO N. Soporte para el motor del centrado de la bolsa. 171
ANEXO O. Soporte para el motor del sistema de peso. 172
ANEXO P. Circuito de inversores de giro. 173
ANEXO Q. Engrane de 13 dientes 174
ANEXO R. Engrane de 39 dientes 175
16
RESUMEN
Con el propósito de mejorar el proceso de empacado por libras de arroz en la
empresa Inproarroz Ltda. se presenta este proyecto enfocado en la
modernización de la máquina empacadora de arroz; lo anterior con el fin de
aumentar la velocidad de la máquina, garantizar un peso exacto y calidad del
producto.
La modernización de esta máquina es de gran utilidad para Inproarroz Ltda.
Ella se encarga de darle el proceso final al arroz, empacándolo en diferentes
tipos de bolsas como son las de 450gr, 460gr y 500gr esta es la razón por la
cual nosotros nos hemos interesado en desarrollar este proyecto.
Este sistema se diseña con un control On-Off, para el correcto centrado de la
bolsa., también cuenta con un display LCD en el cual se visualiza (permite
indicar) la velocidad de la máquina, el conteo de bolsas empacadas, los
indicadores de periodo de mantenimiento preventivo y el sistema de peso que
el operario elige trabajar.
17
INTRODUCCIÓN
Día tras día, la industria alimenticia colombiana en su afán de incrementar la
producción y calidad del producto, ha venido desarrollando diversos sistemas
que le permiten estar a la vanguardia con la tecnología actual.
Uno de los aspectos que debe tenerse en cuenta es el tipo de tecnología
disponible, para el caso de inproarroz afecta los niveles de precisión y calidad
del proceso de empacado de arroz. Es preciso generar aportes de tipo
tecnológico a los sistemas de producción, realizando investigaciones que
propendan por optimizar la máquinaria para obtener procesos más eficientes.
Las máquinas empacadoras de arroz tienen diversas variables a controlar,
entre ellas se tienen:
• El tiempo necesario para llenar una bolsa de libra de arroz.
• La velocidad con la cual se debe empacar el producto.
• El peso que debe tener cada bolsa.
• El número de bolsas empacadas.
Estas variables deben ser controladas para lograr un proceso eficiente. El
proyecto tiene como objetivo asegurar que el peso del arroz en cada uno de los
empaques sea el correcto, y adicionalmente lograr un óptimo sellado de la
bolsa puesto que estos son unos de los mayores inconvenientes presentados
en las máquinas empacadoras de arroz actualmente.
Las máquinas que empacan arroz en los molinos de Villavicencio presentan
varias dificultades en el proceso de empacado, debido a su antigüedad y al
poco mantenimiento que han recibido por lo que su estructura electromecánica
muestra grandes deficiencias. Adicionalmente, la tecnología empleada no es
propiamente la más actualizada.
18
Las máquinas empacadoras tienen como finalidad llevar a cabo el proceso de
empaque del arroz en bolsas de diferente tamaño. El tamaño depende del tipo
de producto que la Empresa esté produciendo en el momento, por lo cual el
peso del producto empacado debe poderse ajustar según las necesidades Los
pesos de los diferentes productos de la Empresa son los siguientes:
• Arroz Alejandra: 460g, 500g,
• Arroz Alejandra Fortificado: 460g, 500g.
• Arroz Montaña: 450g, 500g.
• Arroz Mi Llanura: 450g.
• Arroz Cristal: 460g, y 500g.
• Arroz Cisne: 450g.
Es evidente que la Empresa debe lograr una alta velocidad de producción
manteniendo alta precisión en los procesos de pesado y empacado para poder
mantener su competitividad por lo que requiere equipos y sistemas que puedan
eliminar las falencias que se tenían en el pasado.
19
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.1 ANTECEDENTES
Los molinos empacadores de arroz que están funcionando en la ciudad de
Villavicencio enfrentan grandes y diversos problemas en el empacado de arroz;
entre ellos, la máquinaria disponible para llevar a cabo el proceso de empacado
es muy antigua, otros factores de dificultad son la velocidad, peso del producto,
precisión y calidad.
1.1.1 Antecedentes del estado actual de la Máquina Empacadora de la
empresa INPROARROZ LTDA.:
La máquina tiene una estructura metálica en la cual se encuentra una pequeña
tolva que permite depositar el arroz en unos recipientes y cuyo volumen
determina la cantidad de material que se empaca en cada bolsa. Estos
recipientes que tienen una forma cilíndrica se les ha dado el nombre de”
pocillos”, están colocados sobre un plato giratorio; Cuando este plato gira, cada
uno de los pocillos en forma secuencial llega al punto en donde se encuentra la
salida de la tolva, y de ésta forma la cantidad de arroz necesaria para llenar el
pocillo es depositada en él. (Ver la figura 1).
La figura 2, muestra el método utilizado para el control del volumen del
material suministrado a cada pocillo. Consiste en un sistema de tornillo sin fin y
una corona, que permite variar la altura de los pocillos variando así el volumen
de los vasos. En la fotografía se puede observar que el sistema está sujeto a la
influencia de perturbaciones tales como la vibración y no tiene los medios para
comprobar en forma continua el volumen del material empacado ni los
accionamientos que permitieran corregir errores. En otras palabras, el sistema
trabaja en la modalidad de bucle abierto.
20
Figura 1. Sistema de peso actual de la máquina Figura 2. Pocillos de dosificación de arroz por
Empacadora de arroz. Volumen.
Fuente: Imagen tomada por los autores.
Fuente: Imagen tomada por los autores.
Figura 3. Sistema actual del centrado del rodillo
Fuente: Imagen tomada por los autores.
La Figura No. 3 muestra el sistema utilizado para alimentar el material de
empaque a la máquina. Este material es plástico y se le suministra a la
empresa en forma de una hoja continua con una longitud determinada por el
tamaño del rollo. El peso del rollo más grande con el cual se trabaja, incluyendo
el peso del eje de soporte, es de alrededor de 60 Kg. Al material se le da la
forma de bolsa en la máquina y los procesos de sellado se logran por medios
termoeléctricos.
21
Su estructura esta diseñada en acero, y la duración de cada uno de los eventos
que tiene que llevarse a cabo en la secuencia de procesos requerida para
lograr la formación, llenado y sellado de la bolsa está determinada por una
serie de levas mecánicas, motivo por el cual la exactitud, facilidad de ajuste y
permanencia de los ajustes no son fáciles de lograr.
1.1.2 Antecedentes de una visita técnica a la empresa TECNOPACK LTDA:
Se efectuó una visita a TECNOPACK LTDA, ubicada en la ciudad de Bogota,
se observo que las máquinas fabricadas actualmente, son ensambladas con
partes importadas, y cuentan con dispositivos más sensibles y rápidos que los
que tienen las máquinas que actualmente se encuentran en INPROARROZ
LTDA. En la figura 1 se puede observar una de estas máquinas.
Figura 4. Máquina empacadora de Arroz por la Empresa Tecnopack Ltda.
Fuente: Empresa Tecnopack Ltda.
Las empacadoras que ensamblan en TECNOPACK LTDA. tienen dispositivos
electromecánicos eficientes y sofisticados, en algunos casos programados
22
como lo son tableros de mando de fácil acceso para el operario, comunicación
hombre – máquina, el cual dispone de una pantalla TOUCH SCREEN FULL
COLOR, PLC’S, sensores, motorreductores, cilindros neumáticos, acoples,
mangueras, la cual son más compactas y eficientes. Estas máquinas tienen
una desventaja, pues no incorporan un sistema de control automático del peso,
sino que su sistema es manual con un funcionamiento similar al de las
máquinas de Inproarroz.
Es evidente que encontramos estas máquinas en el mercado industrial más
costosas, su precio oscila entre noventa a doscientos millones de pesos,
máquinas nacionales e importadas.
Las máquinas que se encuentran trabajando en INPROARROZ LTDA. Tienen
aproximadamente 20 años de trabajo, en los cuales el desgaste, la oxidación,
la falta del mantenimiento y desactualizacion tecnológica producen pérdidas
mecánicas, económicas y eléctricas importantes. El diseño del sistema de
velocidad de operación en toda la máquina, el sistema de peso y el sistema de
centrado. Operan manualmente, ocasionando alteraciones en el
funcionamiento de toda la máquina, y en el proceso de sellado incorrecto, de
esta manera generando pérdidas de plástico, como de arroz.
Los tableros de mando son accionados por pulsadores e interruptores, los
cuales son insuficientes para controlar estas máquinas. La falta de un
adecuado programa de mantenimiento por medio de avisos en pantallas para el
operario. Lo anterior ha ocasionado que las empacadoras de arroz se hayan
deteriorado, y atrasado en el nivel de producción, calidad y competitividad. Por
estas razones el funcionamiento de estas empacadoras es completamente
dependiente del operario.
En estas máquinas el operario lleva un control manual de las variables; como
es el correcto centrado del material de empaque, que se controla
continuamente.
23
En Inproarroz existen 15 máquinas, debido al reducido personal disponible, el
operario encargado de estas funciones no logra atender todas las máquinas.
Otra variable a controlar es el peso, que se controla manualmente en cada
empacadora de arroz con la ayuda de otro operario para pesar el producto en
una báscula y corregir el error manualmente por medio de volumen.
Debido a los altos costos de una nueva máquina en el mercado industrial y
también al factor costo beneficio, los empresarios han decidido seguir con
estas máquinas que se encuentran trabajando con una baja producción debido
a su antiguo mecanismo y sistemas de control electrónico, la productividad esta
alrededor de 40 - 50 bolsas por minuto lo que se puede comparar con las
máquinas modernas construidas en Colombia que empacan entre 50 – 70
bolsas por minuto. Esta condición esta generando pérdidas bastante
considerables en la producción por máquina/día.
Las máquinas importadas presentan inconvenientes por sus altos costos,
igualmente tienen mecanismos de control muy complejos lo que dificulta las
labores de mantenimiento o reparación. Una reparación para estas máquinas
se debe hacer directamente con el fabricante debido a los diseños del software
y tarjetas electrónicas. Estas máquinas empacan entre 60-120 bolsas por
minuto y pueden llegar a costar el doble de una máquina nacional.
24
1.2 DESCRIPCIÓN Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
Las empacadoras de arroz no son lo suficientemente eficientes y precisas,
problema que se ve reflejado directamente en pérdidas económicas en la
industria arrocera INPROARROZ LTDA.
En Inproarroz Ltda. la máquinaria actual está desactualizada en sus
mecanismos y sistemas de control. Para una empresa de esta categoría es
muy importante actualizar la máquinaria, ya que éste factor se refleja en la
producción y utilidad de la empresa. Estas máquinas carecen de un sistema
que pueda controlar continuamente el pesaje de cada bolsa de arroz
empacada.
Debido a estas irregularidades de peso en las empacadoras, un error de 15gr
por libra de arroz, se refleja en varias toneladas ocasionando grandes pérdidas
para la empresa. El cambio de peso de 500gr a 460gr ó 450gr al empacar
también influye en la exactitud, puesto que el sistema de peso tiene un
mecanismo manual el cual controla volumen. Este se debe estar pesando
manualmente cada instante por las condiciones del producto como arroz
partido, generando mayor peso en los pocillos, y ocasionando pérdidas. Este
sistema mecánico no utiliza sensores de peso, el cual seria de mayor precisión,
al empacar el producto y al seleccionar el peso.
El sistema de centrado del rollo de bolsa es totalmente manual. Es necesario
tener un sistema de control que posicione automáticamente y correctamente el
eje que tiene el rollo de bolsa. Este rollo llega de la fábrica que lo provee
bastante descentrado ó mal enrollado y es por esto que el operario tiene que
centrarlo continuamente. Este problema se refleja en el momento de sellar la
bolsa, porque en algunas ocasiones el pliegue que debe tener la bolsa, es muy
reducido y al descentrarse el rodillo de bolsa el proceso no se realiza
correctamente. La posición en la que se hace el sellado no es la adecuada, por
esta razón la bolsa no es sellada ó queda medio pegada. Este defecto genera
25
pérdidas en el material de empaque y desde luego en tiempo porque se debe
romper la bolsa que quedo mal sellada y retornar el arroz a la tolva para
volverla a empacar.
Estas máquinas carecen de un sistema que permita contar el producto
empacado, para así poder llevar una estadística precisa beneficiando tanto los
procesos administrativos como los de mantenimiento preventivo. La velocidad
de empacado que actualmente tienen las máquinas es muy baja con respecto a
las nuevas empacadoras, las máquinas de Inproarroz están empacando entre
40 a 50 bolsas por minuto, mientras que las máquinas empacadoras recientes
están en el orden de 60 bolsas por minuto es muy evidente que las pérdidas de
producción en varias máquinas en el día es bastante considerable.
Este problema puede solucionarse directamente con una modernización de los
sistemas actuales que tienen estas máquinas, con sistemas que no necesiten
del continuo control de un operario y con un periodo de mantenimiento más
largo evitando así gastos innecesarios.
¿Cómo simular y diseñar un sistema para una máquina empacadora de arroz
que permita ser más precisa y rápida, mejorando su productividad?
26
1.3 JUSTIFICACION
Este proyecto esta orientado a favorecer la industria arrocera de Villavicencio
inicialmente. Los empresarios de esta región enfrentan problemas de alta
deficiencia en el empacado del arroz, los sistemas y la máquinaria del proceso
no son competitivos con relación a los molinos de arroz que tiene máquinas
automatizadas o nuevas. Estos molinos se beneficiarán con la modernización
de sus máquinas empacadoras de arroz, ya que la inversión del proyecto es
baja en comparación con las máquinas que ofrece el mercado actual, sea
nacional ó importada.
Por otra parte, se pretende minimizar el tiempo del proceso de funcionamiento
para obtener una eficiencia en la planta de producción, una entrega oportuna,
adquiriendo una cantidad mayor de bolsas empacadas por minuto y con una
mayor precisión en el peso de las bolsas. Esta mejora dará la calidad de
sellado de la bolsa, también evitará problemas de tiempo en la salida de los
camiones. Se proyecta de esta forma lograr un gran aporte a esta industria
colombiana mejorando sus ingresos, con ello se reducirán pérdidas de bolsas,
desperdicio de arroz, máquina parada, horas extras por atrasó de pedidos.
Esta modernización esta enfocada en la Ingeniería Mecatrónica, ya que
relaciona temas de diseño mecánico, programación de microcontroladores,
sistemas de monitoreo ó comunicación Hombre-Máquina con pantallas LCD,
teclados matriciales de membrana especiales para el sector industrial además.
El aporte que la ingeniería mecatrónica hace a estas máquinas es muy
importante desde un punto de vista humano, debido a que los operarios no
tienen la capacidad física para manipular estas máquinas produciendo en serie.
La ingeniería mecatrónica reúne todos los temas necesarios para lograr una
modernización adecuada en este sector industrial y finalmente estar a la
27
vanguardia de la tecnología, sobre todo en competencia con las demás
compañías nacionales e internacionales.
Por último, desarrollamos este proyecto con el propósito de aplicar todos
nuestros conocimientos, de una forma directa a una problemática dada y así
poder optar al titulo en ingeniería mecatrónica.
28
1.4 OBJETIVO DE LA INVESTIGACIÓN
1.4.1 Objetivo general
Modernizar y simular una máquina empacadora de arroz con el fin de
mejorar su sistema de empacado disminuyendo los costos de operación e
incrementando su productividad en la industria.
1.4.2 Objetivos específicos
Diseñar un sistema para controlar el pesaje del producto.
Diseñar un sistema para aumentar la velocidad de empacado de la
máquina.
Diseñar un sistema que permita el centrado automático del rollo de bolsa
Diseñar o seleccionar un sistema contador de bolsas empacadas.
Diseñar una plataforma mecánica para soportar el sensor de peso.
Diseñar un esquema de mantenimiento preventivo para este tipo de
máquinas.
Simulación de cada una de las partes diseñadas.
Realizar un análisis de costo beneficio en el desarrollo del proyecto.
29
1.5 ALCANCES Y LIMITACIONES DEL PROYECTO
1.5.1 ALCANCES
Básicamente pretendemos mejorar las falencias de las máquinas
empacadoras de arroz que se encuentran en Inproarroz Ltda., con el fin de
hacer más eficiente el proceso de empacado y actualizar en tecnología la
máquinaria, teniendo en cuenta las siguientes variables a mejorar:
1. Velocidad de llenado y sellado en las bolsas de arroz: Incrementar la
velocidad de la máquina por medio de sistemas electrónicos que se puedan
controlar de forma externa y también con sistemas que se realimenten
continuamente.
2. Consumo de energía: Actualmente el consumo de cada máquina es
elevado, esto generado por el rozamiento de las piezas mecánicas y los
antiguos sistemas electrónicos como son:
• Ejes, Árbol de levas de temporizacion con motores de alto consumo.
• Bujes, balineras, cadenas y demás elementos dinámicos que se
encuentran sin lubricar y están llenos de polvo, por la falta de protectores y
un programa que avise al operario la necesidad del mantenimiento en la
máquina.
3. Exactitud del peso deseado: Mejorar el sistema de control de peso es muy
importante en el desarrollo de este proyecto porque el producto empacado
final, debe tener un control de calidad y si este no es satisfactorio el
producto será devuelto por almacenes de cadenas, hipermercados,
supermercados, autoservicios.
4. Ahorro de bolsa centrar el rodillo que tiene la bolsa es uno de los puntos
más importantes en la modernización de esta máquina, porque su
30
presentación final es la que decide si sale o no al mercado, de no hacerlo el
producto será devuelto y se desperdiciara la bolsa, todo esto, porque el
rodillo no se encuentra completamente centrado ni tampoco hay un sistema
que lo centre correctamente.
1.5.2 LIMITACIONES
Las limitaciones son notables desde el punto de vista del software para la
simulación del diseño, tanto electrónico como mecánico, porque algunas
licencias de los programas son sólo comerciales y por ende no contamos con
ellas. Contamos con programas que tienen licencia académica como son:
Ansys; para la simulación de la parte mecánica.
Solid Edge; para el diseño de las piezas y los planos.
Pspice; para las simulaciones de electrónica.
Contamos con programas con licencia libre como son: Winide y Code
Warrior para la programación de los microcontroladores.
Micrograde; para la programación de microcontroladores Motorola.
El tiempo de duración del desarrollo del proyecto
El apoyo que nos pueda brinda la empresa inproarroz Ltda.
Se debe tomar todos los datos y pruebas necesarios los fines de semana
debido que la planta de empacado se encuentra ubicada en Villavicencio.
31
2. MARCO DE REFERENCIA
2.1 MARCO CONCEPTUAL
LCD (Liquid Crystal Display): son las siglas en ingles de Pantalla de Cristal Líquido.
Las pantallas de cristal líquido son dispositivos electrónicos que sirven para visualizar
mensajes de texto, números, símbolos y gráficos.
MICROCONTROLADOR1: Un microcontrolador (MCU) es como una
minicomputadora en donde se pueden realizar cálculos como sumas, restas
multiplicaciones, divisiones, movimientos de información, etc. Cuando
conectamos a el aparatos como teclados, pantallas, motores, sirenas, etc.
Estamos dando aplicabilidad al microcontrolador, pues es él quien se encarga
de realizar los procesos para que estos aparatos realicen funciones y en su
conjunto se conviertan en herramientas útiles para la vida cotidiana.
El microcontrolador es una pastilla de silicio con patitas (pines) metálicas
llamadas puertos, estos permiten ejecutar las acciones que deseemos que el
microcontrolador haga. Una sola patita tiene dos estados Verdadero o Falso
que son representados por niveles de voltaje 0 voltios para Falso y 5 voltios
para Verdadero, además una sola de ellas puede funcionar como entrada o
como salida, esto depende de que conectemos a ella y de que forma fluirá la
corriente. Por ejemplo si conectamos a ella un LED la corriente deberá fluir
desde el pin del microcontrolador esto es una Salida, pero si en cambio
conectamos un botón, la corriente fluirá hacia el pin del microcontrolador, esto
es una Entrada.
MÁQUINA DE ESTADOS EN MICROCONTROLADORES (MICROGRADES)2: "Una máquina de estados está definida por dos funciones, una calcula el estado
siguiente en que se encontrará el sistema, y la otra calcula la salida. El estado siguiente
1 Microgrades Microcontroller Graphic Developement System 2 Fernando Pardo, Universidad Valencia, VHDL lenguaje de modelado
32
se calcula, en general, en función de las entradas y del estado presente. La salida se
calcula como una función del estado presente y las entradas"
CARACTERÍSTICAS DE LAS SEÑALES. La señal digital posee tres características mínimas que se utilizan en diferentes
casos, estas características que son: flanco ascendente, nivel y flanco
descendente se muestran en la figura 5. Figura 5. Características de las señales de entrada de un microcontrolador.
Fuente: Wakerly, John, Diseño digital, principios y prácticas, 3 edición, Ed. Prentice hall.
NIVEL LÓGICO Es un nivel constante de voltaje representando así un 1 ó un 0 lógico, no
poseen cambios aparte de estas dos opciones lo que permite identificar un
valor falso o verdadero.
FLANCO ASCENDENTE Cuando un nivel pasa de un estado de 0 a 1 en un instante de tiempo se le
Conoce con este nombre.
FLANCO DESCENDENTE Cuando un nivel pasa de un estado de 1 a 0 en un instante de tiempo se le
conoce con este nombre.
PULSO E IMPULSO En Teoría un impulso es un valor determinado en un instante de tiempo
instantáneo, y el pulso es un valor determinado en una cantidad de tiempo
determinada.
EL MUESTREO: consiste en la lectura y la escritura periódicas desde y hacia
el hardware, con retención de la información en la memoria RAM del
33
Microcontrolador Guardar la información en la memoria RAM se hace necesario
para estabilizar la información en el desarrollo de la aplicación.
OPERACIÓN LÓGICA AND: Se puede representar con diferentes símbolos
como el punto (A * B), (A & B), o por la ausencia de un operador (AB).
Por ejemplo Z = A & B, quiere decir que Z = 1 sólo si, A = 1 y B = 1, de caso
contrario Z = 0.
OPERACIÓN LÓGICA OR: Se puede representar con diferentes símbolos
como el más (A + B), (A | B).
Por ejemplo Z = A + B, quiere decir que Z = 1 cuando A = 1 ó B = 1, de caso
Contrario Z = 0.
OPERACIÓN LÓGICA NOT: Se puede representar con diferentes apóstrofes
como la tilde (A´), ó con una línea horizontal encima (Ā)
Por ejemplo Z = Ā, quiere decir que Z = 1 cuando A = 0 y Z = 0 cuando A = 1.
BIT START-ARRANQUE: (primer) primer bit en la Tx asíncrona de un carácter
y se usa para sincronizar el receptor. Es el primer bit que sigue al bit de parada.
BIT STOP-PARADA: (final) último bit en la Tx asíncrona de un carácter, para
devolver el cto al estado de reposo.
BIT DE PARIDAD: Digito binario que se agrega a un patrón de bits para hacer
que la suma de todos incluyendo el de paridad, sea siempre par o impar.
Comprueba la integridad de los datos durante la comunicación entre ctos o
computadores.
BAUDIO: unidad que define el número de veces que una señal de datos
cambia por segundo = Unidad de Tx de datos.
VELOCIDAD DE TX: Número de elementos de información enviados por
unidad de tiempo.
34
CONTROL DE FLUJO: sistema de señales que permiten a un dispositivo
receptor decir al dispositivo Tx cuando debe hacer una pausa en la Tx y
cuando puede continuar con la misma.
BIT DE DATOS: es el número de bits que conforman cada carácter Tx o
recibido en un sistema de comunicaciones seriales.
BIT DE MARCA: parte activa de un pulso en un sistema de Tx de datos.
2.2 MARCO LEGAL O NORMATIVO Las máquinas industriales de procesos de empacado de productos alimenticios
están sujetas a normas como:
Las partes de la máquina que se encuentran en contacto con el producto
alimenticio, deben estar fabricadas en acero inoxidable, teflón, plásticos,
polímeros, materiales que al estar al medio ambiente y la humedad no
contaminen el producto, evitando la corrosión y certificando normas de calidad
del producto empacado.
En los procesos mecánicos de industria alimenticia es conveniente utilizar
sistemas neumáticos, por lo cual los sistemas hidráulicos son deficientes
debido a las fugas del fluido, que se presentan en los racores, empaques y
uniones del las mangueras de esta manera contaminando el producto
alimenticio.
RESOLUCION No. 1296 (Mayo 5 de 2005)
Por la cual se reglamenta la movilización de arroz paddy y arroz blanco desde
las zonas fronterizas hacia el interior del país.
35
EL GERENTE GENERAL DEL INSTITUTO COLOMBIANO AGROPECUARIO “ICA”
En ejercicio de sus atribuciones legales y estatutarias, en especial las
conferidas Por los Decretos 2141 de 1992, 1840 de 1994.el Acuerdo 0008 del
2001, y
CONSIDERANDO: Que es función del Instituto Colombiano Agropecuario “ICA”, velar por la
Sanidad Agropecuaria del país a fin de prevenir la introducción y propagación
de plagas que puedan afectar la agricultura y la ganadería.
Que las movilizaciones incontroladas de productos agropecuarios de la zona de
frontera hacia el interior del país constituyen grave riesgo para la sanidad
vegetal. Que estos materiales o subproductos pueden se portadores de plagas
de importancia económica. Que la presencia de nuevas plagas en el territorio
nacional incidirá gravemente en la sostenibilidad del sistema de producción
arroz y otros cultivos.
Que el ICA, conjuntamente con las autoridades aduaneras, de policía y
gremiales, ha concertado un plan estratégico para hacer del cultivo del arroz y
de las actividades derivadas del mismo un negocio competitivo rentable, de
bajo riesgo sanitario y sostenible en todas las áreas del cultivo.
Que corresponde al Instituto Colombiano Agropecuario “ICA”, velar por la
normatización para el desarrollo de acciones de fitosanidad e inocuidad de
alimentos, mediante hechos relaciona dos con campañas de prevención,
control, erradicación y manejo de plagas que afectan las especies cultivadas y
la inocuidad de alimentos de origen agropecuario.
RESUELVE:
ARTICULO 1º. Establecer como requisito obligatorio previo la “Licencia fitosanitaria para movilización de material vegetal” expedida por el ICA,
36
para la movilización de arroz paddy y arroz blanco desde las zonas fronterizas
con destino al interior del País.
RESOLUCION No. 1296 (Mayo 5 de 2005)
Por la cual se reglamenta la movilización de arroz paddy y arroz blanco desde
las zonas fronterizas hacia el interior del país.
ARTICULO 2º. Para la obtención de la Licencia fitosanitaria para la
movilización de arroz paddy y arroz blanco a que se refiere el artículo 1º.de
esta resolución, el interesado debe estar avalado por la DIAN.
ARTICULO 3º. Los funcionarios del ICA procederán a realizar la inspección
física del producto y de acuerdo con su estado sanitario expedirán la
correspondiente licencia fitosanitaria.
ARTICULO 4º. Para el cumplimiento de lo previsto en la presente resolución los
funcionarios del ICA gozarán en el desempeño de sus funciones del amparo y
protección de las autoridades civiles y militares de la Nación y tendrán carácter
de Policía Sanitaria de conformidad con lo establecido con el parágrafo Único
del artículo 65 de la Ley 101 de 1993 y el artículo 14 del Decreto 1840 de 1994.
ARTICULO 5º. La violación de las disposiciones legales establecidas en la
presente resolución y demás que se deriven de la misma, serán sancionadas
mediante resolución motivada que expida el ICA, de conformidad con el
Decreto 1840 de 1994.
ARTICULO 6º. La presente resolución rige a partir de su publicación en el
Diario Oficial. COMUNÍQUESE Y CÚMPLASE Dada en la ciudad de Bogotá,
D.C:, a 05 de mayo de 2005 JUAN ALCIDES SANTAELLA GUTIERREZ
Gerente General
Luís Felipe Guevara B.
Revisado: Oficina Asesora Jurídica
37
2.3 MARCO TEORICO
Las empacadoras son máquinas diseñadas para una continua producción.
Estas máquinas tienen dispositivos esenciales de conteo y de regulación de
velocidad, han aportado una gran capacidad de manipulación en el desarrollo
industrial, por ello cuentan con una estructura rígida en materiales resistentes
como es acero estructural, acero inoxidable, Aluminio y bronce sus elementos
principales son por lo general motores eléctricos y accionadores neumáticos los
cuales tienen la propiedad de su rápida respuesta.
La parte sensorial de estas máquinas están constituidos por interruptores
finales de carrera y en algunos casos sensores ópticos los cuales tienen como
característica la posibilidad de no tener contacto con ningún objeto a detectar.
Dentro de los elementos requeridos para el desarrollo de este proyecto
tenemos las tolvas construidas en acero inoxidable, es el preferido para el
manejo de alimentos debido a sus componentes químicos. Por lo general las
tolvas tienen forma geométrica cónica con el propósito que el producto que se
encuentra en ella no se detenga y se pueda manipular con mayor facilidad.
Otro punto muy importante en el desarrollo de este proyecto es calificar la
calidad del aire que se encuentra en la planta, debido a que es el medio con el
que energizaremos los actuadores neumáticos los cuales son parte esencial en
esta máquina, como también los compresores. Los compresores son máquinas
que tienen por finalidad aportar una energía a los fluidos compresibles (gases y
vapores) sobre los que operan, para poder transportar el fluido por un circuito
neumático, con el fin de accionar los actuadores neumáticos.
38
2.3.1 ACTUADORES FIGURA 6. Actuador neumático
Fuente: FESTO Actuador neumático doble efecto
Los actuadores son dispositivos capaces de generar una fuerza a partir de
líquidos, de energía eléctrica y gaseosa. El actuador recibe la orden de un
regulador o controlador y da una salida necesaria para activar a un elemento
final de control como lo son las válvulas.
Existen tres tipos de actuadores:
Hidráulicos
Neumáticos
Eléctricos
Los actuadores hidráulicos, neumáticos y eléctricos son usados para manejar
aparatos Mecatrónicos. Por lo general, los actuadores hidráulicos se emplean
cuando lo que se necesita es potencia, y los neumáticos son simples
posicionamientos. Sin embargo, los hidráulicos requieren demasiado equipo
para suministro de energía, así como de mantenimiento periódico. Por otro
lado, las aplicaciones de los modelos neumáticos también son limitadas desde
el punto de vista de precisión y mantenimiento.
2.3.1.1 Los actuadores eléctricos: son muy utilizados en los proyectos
mecatronicos, como por ejemplo, en los robots. Los servomotores CA sin
escobillas se utilizaran en el futuro como actuadores de posicionamiento
preciso debido a la demanda de funcionamiento sin tantas horas de
39
mantenimiento. Por todo esto es necesario conocer muy bien las
características de cada actuador para utilizarlos correctamente de acuerdo a su
aplicación específica
2.3.1.2 Actuadores Neumáticos: A los mecanismos que convierten la energía
del aire comprimido en trabajo mecánico se les denomina actuadores
neumáticos. Aunque en esencia son idénticos a los actuadores hidráulicos, el
rango de compresión es mayor en este caso, además de que hay una pequeña
diferencia en cuanto al uso y en lo que se refiere a la estructura, debido a que
estos tienen poca viscosidad.
En esta clasificación aparecen los fuelles y diafragmas, que utilizan aire
comprimido y también los músculos artificiales de hule, que últimamente han
recibido mucha atención.
2.3.1.3 Actuadores hidráulicos: Los actuadores hidráulicos, que son los de
mayor antigüedad, pueden ser clasificados de acuerdo con la forma de
operación, funcionan con base a fluidos de presión. En este proyecto no se
debe utilizar este tipo de actuador debido a su contaminación en el área de
trabajo ya que se trata del sector alimenticio como es el arroz.
2.3.2 MOTORES ELECTRICOS
FIGURA 7. Motor-reductores de corriente continúa
Fuente: www.buhler.com/motorreductores.
40
La estructura de un actuador eléctrico es simple en comparación con la de los
actuadores hidráulicos y neumáticos, ya que sólo se requieren de energía
eléctrica como fuente de poder.
Como se utilizan cables eléctricos para transmitir electricidad y las señales, es
altamente versátil y prácticamente no hay restricciones respecto a la distancia
entre la fuente de poder y el actuador.
Existe una gran cantidad de modelos y es fácil utilizarlos con motores eléctricos
estandarizados según la aplicación. En la mayoría de los casos es necesario
utilizar reductores de velocidad o caja de engranes debido a que los motores
utilizados son de corriente continua y su potencia es de fracciones de horse
power.
Es evidente tener en cuenta el consumó de estos motores es muy mínimo a
comparación de un motor monofásico ó trifásico, en los sistemas de control
modernos se utilizan los motores de corriente continua debido a su fácil
sistemas de acople de potencia y su bajo consumo de energía.
La forma más sencilla para el accionamiento con un pistón, seria la instalación
de una palanca solidaria a una bisagra adherida a una superficie paralela al eje
del pistón de accionamiento y a las entradas roscadas.
2.3.3 SENSORES ELECTRICOS3
Los sensores ó transductores, en general, son dispositivos que transforman
una cantidad física cualquiera, por ejemplo un desplazamiento mecánico, en
otra cantidad física equivalente, digamos una señal eléctrica de corriente ó
voltaje.
Los sensores posibilitan la comunicación entre el mundo físico y los sistemas
de control, tanto eléctricos como electrónicos utilizándose extensivamente en
3 Curso practico de Electrónica Industrial y automatización P-19-
41
todo tipo de procesos industriales para propósitos de monitoreo, control y
procesamiento.
Tanto la entrada como la salida de un sensor puede ser la combinación de los
siguientes seis tipos básicos de variables existentes en la naturaleza:
Variables mecánicas. Longitud, área, Volumen, flujo másico, torque,
presión, velocidad, aceleración, posición, longitud de onda acústica,
intensidad acústica, etc.
Variables térmicas. Temperatura, calor, entropía, flujo calórico, etc.
Variables eléctricas. Voltaje, corriente, carga, resistencia, inductancia,
capacitancia, constante dieléctrica, polarización, campo eléctrico,
frecuencia, momento bipolar.
Variables magnéticas. Intensidad de campo, densidad de flujo,
momento magnético, permeabilidad, etc.
Variables ópticas. Intensidad, longitud de onda, polarización, fase,
reflectancia, trasmitancia, índice de refracción, etc.
Variables químicas ó moleculares. Composición, concentración,
potencial redox, rata de reacción, PH, olor, etc.
2.3.3.1 SENSORES CAPACITIVOS
Principios de operación de los sensores de proximidad capacitivos. Esta basado en al medición de los cambios de capacitancia eléctrica de un
condensador en un circuito resonante RC, ante la aproximación de cualquier
material.
FIGURA 8. Sensor Capacitivo.
Fuente: www.efector.com
42
Este tipo de sensor es de gran interés debido que el puede detectar el plástico
para el sistema de velocidad de empacado.
Cuando un objeto no metálico entra al campo eléctrico del cabezal de
detección, el campo eléctrico entre las placas se intensifica debido a que la
constante dieléctrica es mayor que la del aire.
2.3.3.2 SENSORES DE PROXIMIDAD ÓPTICOS.
Los sensores de proximidad ópticos utilizan medios ópticos y electrónicos para
la detección de objetos. Para ello se utiliza luz infrarroja. Son pequeños y
robustos tiene una larga vida útil y puede modularse fácilmente. Los fotodiodos
y los fototransistores se utilizan como elementos receptores. Cuando se ajusta
un sensor de proximidad óptico, la luz roja tiene la ventaja a la infrarroja de que
es visible. Además puede utilizarse cables de fibra óptica de polímero en la
longitud de onda del rojo, dada su baja atenuación de la luz.
2.3.3.3 SENSORES DE BARRERA
Consta de dos componentes emisor y receptor, montados separadamente, con
los cuales puede obtenerse amplios rangos de detección. Para poder detectar
la interrupción de luz, debe cubrirse la sección activa del rayo. El objeto a
detectar sólo debe permitir una mínima penetración de la luz, pero puede
reflejar cualquier cantidad de luz.
Ventajas del sensor de barrera: Incremento de la fiabilidad debido a la presencia permanente de luz
durante el estado de reposo.
Amplio alcance.
Puede dectetarse pequeños objetos.
Adecuado para ambientes agresivos.
Los objetos pueden ser reflectantes, especulares ó traslúcidos.
Buena precisión de posicionamiento.
43
FIGURA 9. Verificación de la rotura de broca por medio de sensores de barrera.
Fuente: Sensórica de FESTO. P-104.
2.3.3.4 SENSORES DE RETROREFLEXIÓN.
El emisor y el receptor se encuentran instalados en un sólo cuerpo, con lo que
se requiere de un reflector. Se evalúa la interrupción del rayo de luz reflejado.
Los objetos a controlar o a medir deben posicionarse de tal forma que el rayo
reflejado sea interrumpido y no sea devuelto por el propio objeto.
En comparación con los sensores de reflexión directa, los sensores de
retroreflexión poseen un alcance mayor. (Ver figura 10.)
FIGURA 10. Sensor óptico de retrorefleción.
Fuente: Electrónica Industrial y Automatización.
Ventajas del sensor de retroreflexión
Mejor fiabilidad dado que hay luz permanente durante el estado de
reposo.
Instalación y ajustes sencillos.
44
El objeto a reflectar puede ser reflectante, especular ó transparente
siempre que absorba un porcentaje suficiente elevado de luz.
Cubren mayor rango en comparación con los de reflexión directa.
Desventajas del sensor retroreflexión.
Los objetos transparentes, muy claros pueden pasar inadvertidos.
2.3.4 CELDA DE CARGAS Las celdas de carga son transductores que convierten una fuerza mecánica en
una señal eléctrica proporcional a la variable a medir. (Ver figura 11.)
La siguiente celda de carga es una opción para el diseño del sistema de peso.
FIGURA 11. Celdas de carga en su estructura física.
Fuente: Curso practico de electrónica industrial y automatización, Cenit P-38.
Se deben tener muy presentes algunos parámetros para elegir una celda de
carga cuando se realiza algún tipo de trabajo con ellas, en este caso es de
indispensable para el sistema de control de peso;
Capacidad Se refiere a la cantidad de fuerza que puede soportar una celda. Su
valor se expresa generalmente en libras.
45
Señal vs. Excitación Este es un parámetro que indica el nivel de voltaje de la
señal, con carga plena y con un voltio de alimentación. Se da en mV/V y los
valores típicos son 2 y 3 mV/V.
Carga Mínima Este valor, igual que la capacidad, esta dado en libras. Es el
voltaje mínimo que se le puede aplicarse a la celda para que el voltaje de la
señal sea confiable.
Precisión Este es un parámetro común para todos los tipos de sensores. Una
celda de mayor precisión suministrara un valor más exacto de la fuerza medida.
Un rango normal de precisión en las celdas de carga es del 0.01% al 0.3%.
2.3.4.1 MEDICIÓN POR FUERZA DE FLEXIÓN
Es una de las más utilizadas a nivel comercial. Esto es gracias a su diseño más
simple y bajo costo. En la figura 10 podemos apreciar una celda de este tipo y
en la figura 12 aparece la forma en que se debe montar y la manera en que se
debe aplicar la fuerza.
FIGURA 12. Forma de montaje de la celda de carga para medición de fuerza por flexión.
Fuente: Curso practico de electrónica industrial y automatización, Cenit P-38
46
2.3.4.2 MEDICIÓN DE FUERZAS POR COMPRESIÓN.
Otro tipo de celdas comúnmente usadas son las que miden fuerzas de
compresión, como la de la Figura 13. Por lo general se utilizan para grandes
fuerzas, por ejemplo para la medición del peso de vehículos de carga.
FIGURA 13. Celda de carga para medición de fuerza por compresión.
FUENTE: Curso practico de Electrónica Industrial y Automatización P-39.
2.3.4.3 MEDICIÓN DE FUERZAS POR TENSIÓN
Estas celdas de carga se utilizan generalmente para “colgar” los elementos a
los cuales se les quiere medir el peso, o alguna fuerza de tensión, Figura 14.
Generalmente tiene la forma de una “S” con el punto de apoyo en uno de sus
extremos, para aplicar la tensión en el otro extremo.
FIGURA14. Celda de carga para medición de fuerza por tensión.
FUENTE: Curso practico de Electrónica Industrial y Automatización P-39.
47
2.3.4.4 MEDICIÓN DE FUERZAS POR CORTE O CIZALLADURA
También existen las celdas de carga de tipo cizalladura, la cual poseen dos
puntos de apoyo, uno en cada extremo. La fuerza se aplica en al mitad de los
dos puntos de apoyo, como tratando de cortarla con una cinzalla. Figura 15.
FIGURA 15. Celda de carga para medición de fuerza por corte ó cizalladura.
Fuente: Curso practico de Electrónica Industrial y Automatización P-39.
En la Figura 16 podemos apreciar una aplicación típica de este tipo de celdas
en una báscula de camiones.
FIGURA 16. Aplicación de las celdas de carga por corte ó cizalladura.
Fuente: Curso practico de Electrónica Industrial y Automatización P-40.
48
FIGURA 17. Báscula, a través de celdas de carga tensión ó compresión.
Fuente: Curso practico de Electrónica Industrial y Automatización P-40.
2.3.5 RELE El relé es un dispositivo mecánico capaz de comandar cargas pesadas a partir
de una pequeña tensión aplicada a su bobina. Básicamente la bobina
contenida en su interior genera un campo magnético que acciona el interruptor
mecánico. Ese interruptor es el encargado de manejar la potencia en sí,
quedando al circuito electrónico la labor de "mover" la bobina. Permite así aislar
mecánicamente la sección de potencia de la de control. Pero para accionar la
bobina la corriente y tensión presente en un puerto paralelo no es suficiente.
Figura 18. Estructura física interna de un rele.
Fuente: Curso practico de Electrónica Industrial y Automatización.
49
2.3.6 PANTALLAS DE CRISTAL LÍQUIDO
Existen dos tipos de LCD:
• Pantallas de cristal líquido alfanuméricas.
• Pantallas de cristal liquido graficas.
2.3.6.1 Pantalla de cristal líquido alfanuméricas
FIGURA 19. LCD Pantallas Alfanuméricas
Fuente: www. Industry Standard Character LCD Modules - Crystalfontz.htm
Las LCD se están utilizando recientemente en numerosos proyectos de
tecnología industrial. Su habilidad para visualizar letras, números, palabras y
símbolos los hace más versátiles que los familiares display de 7 segmentos
compuestos por LED´S (diodos emisores de luz). Además son de bajo costo y
fácil manejo. Estos usan un chip controlador que se encarga de hacer posible
las funciones de LCD y de simplificar la interfase con el microcontrolador
MOTOROLA a usar.
TIPOS Y TAMAÑOS Existen en la actualidad una gran variedad de formas y tamaños. Unidades de
8,16, 20, 24, 32 y 40 caracteres estandarizados en versiones de una, dos y
cuatro líneas (filas). Algunos modelos incluyen Back Light o luz luminiscente
para ambientes oscuros o de noche.
50
CONEXIONES Los módulos de display están estandarizados. Son provistos de 14 pines de
acceso ó de 16 pines con Back Light, (14 ó 16 huecos para soldar jumper ó
cojinetes para soldar una cinta), también viene una gama alta con
comunicación serial y USB. En el proyecto elegimos por economía el display de
40 caracteres por 4 filas con Back Light Blue y 16 pines.
Los pines pueden estar enumerados en la tarjeta de circuito impreso. Para
localizar el pin número 1 este puede estar aterrizado a la placa metálica del
display en algún punto.
La función de cada uno de los pines es mostrada en la tabla. Los pines uno y
dos son líneas de alimentación. El pin 3 es un pin de control, Vee es usado
para ajustar el contraste del display. Idealmente puede ser conectado a una
fuente de voltaje variable o potenciómetro.
TABLA 1 Configuración de pines del microcontrolador.
# DE PINES NOMBRE FUNCION
1 Vss Ground
2 Vdd +Ve Suplí
3 Vee Contrast
4 RS Register Select
5 R/W Read/Write
6 E Enable
7 D0 Data bit 0
8 D1 Data bit 1
9 D2 Data bit 2
10 D3 Data bit 3
11 D4 Data bit 4
51
12 D5 Data bit 5
13 D6 Data bit 6
14 D7 Data bit 7
15 V++ Led +
16 GND Led -
Fuente: Memorias del curso de Microgrades del autor.
2.3.6.2 Pantallas de cristal liquido graficas
Las pantallas graficas son utilizadas para representar; animaciones, dibujos,
iconos, gráficos, números, símbolos y palabras.
TIPOS Y TAMAÑOS En el mercado se puede conseguir de diferentes tamaños; 122x32, 144x32,
128x64, 160x80, 160x128, 160x 160, 240x 128, 320x240, píxeles y de distintos
colores según la aplicación. En la figura 20 podemos apreciar algunas pantallas
LCD graficas que se encuentran en el mercado.
FIGURA 20. Pantallas LCD GRAFICAS.
Fuente: www.crystalfontz.com
52
2.3.7 MICROCONTROLADORES
FIGURA 21: MICROCONTROLADORES MOTOROLA.
Fuente: www.motorola.com
Un microcontrolador es un circuito integrado o chip que incluye en su interior
las tres unidades funcionales de un ordenador: CPU, Memoria y Unidades de
E/S, es decir, se trata de un computador completo en un sólo circuito integrado.
Aunque sus prestaciones son limitadas, además de dicha integración, su
característica principal es su alto nivel de especialización. Aunque los hay del
tamaño de un sello de correos, lo normal es que sean incluso más pequeños,
ya que, lógicamente, forman parte del dispositivo que controlan.
Es un microprocesador optimizado para ser utilizado para controlar equipos
electrónicos. Los microcontroladores representan la inmensa mayoría de los
chips de ordenadores vendidos, sobre un 50% son controladores "simples" y el
restante corresponde a DSPs más especializados. Mientras se pueden tener
uno o dos microprocesadores de propósito general en casa, usted tiene
probablemente distribuido entre los electrodomésticos de su hogar una o dos
docenas de microcontroladores. Pueden encontrarse en casi cualquier
dispositivo eléctrico como automóviles, lavadoras, hornos microondas,
teléfonos, etc.
Un microcontrolador difiere de una CPU normal, debido a que es más fácil
convertirla en un ordenador en funcionamiento, con un mínimo de chips
externos de apoyo. La idea es que el chip se coloque en el dispositivo,
53
enganchado a la fuente de energía y de información que necesite, y eso es
todo. Un microprocesador tradicional no le permitirá hacer esto, ya que espera
que todas estas tareas sean manejadas por otros chips.
Por ejemplo, un microcontrolador típico tendrá un generador de reloj integrado
y una pequeña cantidad de memoria RAM y ROM/EPROM/EEPROM,
significando que para hacerlo funcionar, todo lo que se necesita son unos
pocos programas de control y un cristal de sincronización. Los
microcontroladores disponen generalmente también de una gran variedad de
dispositivos de entrada/salida, como convertidores de analógico a digital,
temporizadores, UARTs y buses de interfaz serie especializados, como I2C y
CAN. Frecuentemente, estos dispositivos integrados pueden ser controlados
por instrucciones de procesadores especializados. Los modernos
microcontroladores frecuentemente incluyen un lenguaje de programación
integrado, como el BASIC que se utiliza bastante con este propósito.
Los microcontroladores negocian la velocidad y la flexibilidad para facilitar su
uso. Debido a que se utiliza bastante sitio en el chip para incluir funcionalidad,
como los dispositivos de entrada/salida o la memoria que incluye el
microcontrolador, se ha de prescindir de cualquier otra circuitería.
Los microcontroladores más comunes en uso son:
• Freescale ( Motorola)
o 8 bits
68HC05
68HC08
68HC11
2.3.8 TECLADO MATRICIAL DE MEMBRANA. El teclado matricial esta diseñado por varios pulsadores de forma matricial. De
esta manera podemos utilizar 16 pulsadores por 8 líneas ahorrando pines del
puerto de entrada en el microcontrolador, y la presentación es más elegante
ante un diseño a nivel ingenieril en comparación de los pulsadores eléctricos.
54
Figura 22: Teclados de membrana matricial y lineal.
Fuente: [email protected]
Estos teclados son muy utilizados en las grandes empresas que tienen cuartos
de control, electrodomésticos, vehículos y otros. Debido a estructura física. En
la siguiente figura podemos apreciar el circuito interno.
FIGURA 23. Estructura interna del teclado.
Fuente: [email protected]
55
Son utilizados para introducir información al microcontrolador. Los hay de
varios tipos: de lámina flexible, de efecto Hall, de efecto inductivo, de efecto
capacitivo. Los más comunes son los de lámina flexible.
Características técnicas típicas: Valor nominal. de los contactos 24V d.c. 50mA
Resistencia de contacto<500 Ω
Tensión de ruptura 250V a.c.
Tiempo de rebote<10ms.
Vida útil mecánica 106 operaciones
Temperatura
en funcionamiento de -20° C a +55° C
en almacenamiento de -20° C a +60° C
EL PROBLEMA DE LOS REBOTES Debido al efecto muelle del pulsador, se producen oscilaciones en la señal
tanto al pulsar como al soltar. (Ver figura 28)
FIGURA 24: Problemas de los teclados de muelle.
Fuente: [email protected]
En la siguiente figura 30 podemos ver la configuración “Hardware” de un
teclado matricial y su funcionamiento. Varias teclas controladas con un número
pequeño de entradas y salidas. La pulsación de una tecla se pone en
56
manifiesto en las entradas del microcontrolador conectadas al teclado. En este
ejemplo, se sabe que se ha pulsado una tecla de la tercera columna, pero no
se sabe cual. Se necesita desarrollar algoritmos que permitan cual es la tecla
que se ha pulsado. FIGURA 25. Configuración y Funcionamiento de un teclado matricial.
Fuente: [email protected]
2.3.9 SISTEMA DE CONTROL
Una planta que se encuentre realizando algún tipo de función, y que
continuamente revise la salida del sistema y la compare con la entrada, con el
fin de tomar una decisión, este proceso se denomina como control a lazo
cerrado.
2.3.9.1 SISTEMA DE CONTROL ON OFF
El control on off4 también denominado como control encendido-apagado o
control de dos posiciones, es el modo más simple de control, en el que las
únicas condiciones para el dispositivo corrector final son encendido total y
apagado total, si la señal de error es positiva el controlador envía el dispositivo
corrector final a una de sus dos posiciones, si la señal de error es negativa, el
controlador envía el dispositivo corrector final a la otra posición
A continuación una grafica del control on-off cuya característica universal es
que el sistema de control oscila alrededor de un punto de ajuste. 4 Electrónica Industrial Moderna, tercera edición, Timothy J. Maloney, Pág. 294-295, 421
57
Figura 26: Curva característica universal del control on-off para una aplicación de control de temperatura
Fuente: Electrónica industrial moderna, tercera edición, Thimoty J. Maloney pág. 295.
Cuando la corriente eléctrica es la variable manipulada en un sistema de
control en lazo cerrado, el dispositivo corrector final muchas veces es un
relevador o un contactor.
2.3.10 COMUNICACIÓN SERIAL
La comunicación serial es un protocolo muy común (no hay que confundirlo con
el Bus Serial de Comunicación, o USB) para comunicación entre dispositivos
que se incluye de manera estándar en prácticamente cualquier computadora.
La mayoría de las computadoras incluyen dos puertos seriales RS-232. La
comunicación serial es también un protocolo común utilizado por varios
dispositivos para instrumentación; existen varios dispositivos compatibles con
GPIB que incluyen un puerto RS-232. Además, la comunicación serial puede
ser utilizada para adquisición de datos si se usa en conjunto con un dispositivo
remoto de muestreo.5
EL ESTANDAR RS-232C6
El puerto serie RS-232C, presente en todos los ordenadores actuales, es la
forma más comúnmente usada para realizar transmisiones de datos entre
5 http://digital.ni.com/public.nsf/allkb/039001258CEF8FB686256E0F005888D1#232 6 http://andersonramirez.tripod.com/rs232.htm#COMUNICACION%20SERIAL%20RS-232
58
ordenadores. El RS-232C es un estándar que constituye la tercera revisión de
la antigua norma RS-232, propuesta por la EIA (Asociación de Industrias
Electrónicas), realizándose posteriormente un versión internacional por el
CCITT, conocida como V.24. Las diferencias entre ambas son mínimas, por lo
que a veces se habla indistintamente de V.24 y de RS-232C (incluso sin el
sufijo "C"), refiriéndose siempre al mismo estándar.
El RS-232C consiste en un conector tipo DB-25 de 25 pines, aunque es normal
encontrar la versión de 9 pines DB-9, más barato e incluso más extendido para
cierto tipo de periféricos (como el ratón serie del PC). En cualquier caso, los
PCs no suelen emplear más de 9 pines en el conector DB-25. Las señales con
las que trabaja este puerto serie son digitales, de +12V (0 lógico) y -12V (1
lógico), para la entrada y salida de datos, y a la inversa en las señales de
control. El estado de reposo en la entrada y salida de datos es -12V.
Dependiendo de la velocidad de transmisión empleada, es posible tener cables
de hasta 15 metros. Cada pin puede ser de entrada o de salida, teniendo una
función específica cada uno de ellos. Las más importantes son:
Tabla 2: configuración de los pines del puerto RS-232
Pin Función
TXD (Transmitir Datos)
RXD (Recibir Datos)
DTR (Terminal de Datos Listo)
DSR (Equipo de Datos Listo)
RTS (Solicitud de Envío)
CTS (Libre para Envío)
DCD (Detección de Portadora)
Fuente: Elaborado por los autores
Las señales TXD, DTR y RTS son de salida, mientras que RXD, DSR, CTS y
DCD son de entrada. La masa de referencia para todas las señales es SG
59
(Tierra de Señal). Finalmente, existen otras señales como RI (Indicador de
Llamada), y otras poco comunes que no se explican en este artículo por
rebasar el alcance del mismo.
TABLA 3. Descripción de los pines del la comunicación RS-232C.
Numero De Pin Señal Descripción E/S
En DB-25 En DB-9
1 1 - Masa chasis -
2 3 TxD Transmit Data S
3 2 RxD Receive Data E
4 7 RTS Request To Send S
5 8 CTS Clear To Send E
6 6 DSR Data Set Ready E
7 5 SG Signal Ground -
8 1 CD/DCD (Data) Carrier Detect E
15 - TxC(*) Transmit Clock S
17 - RxC(*) Receive Clock E
20 4 DTR Data Terminal Ready S
22 9 RI Ring Indicador E
24 - RTxC(*) Transmit/Receive Clock S
Fuente: andersonramirez.tripod.com/rs232.htm#COMUNICACION%20SERIAL%20RS-232
60
FIGURA 27: Tipo de conectores de comunicación RS-232.
Conector DB 25 Conector DB 9
Fuente: http://andersonramirez.tripod.com/rs232.htm#COMUNICACION%20SERIAL%20RS-232
TIPOS DE COMUNICACIÓN - transmisión
- recepción
- duplex
SIMPLEX: Comunicación en un sólo sentido. Ej: Radio y Televisión o
(transmisión serial desde un micro hacia computador únicamente en un sólo
sentido)
HALF DUPLEX: Comunicación en ambos sentidos pero no simultáneamente.
Ej: emisoras de radioaficionados, avantel, gprs.
FULL DUPLEX: Comunicación en ambos sentidos en forma simultánea. Ej: El
Teléfono; se realiza en forma simultanea en ambos sentidos.
Los microcontroladores motorola vienen equipados con puerto de transmisión
serial algunos hasta 2 puertos.
SCI 1: gp32, jk8, jl8, Apxx; GT60, Sr12, Gb60
SCI 2: APxx, Gt60, Gb60
61
3 METODOLOGÍA
3.1 ENFOQUE DE LA INVESTIGACIÓN El enfoque de esta investigación es empírico analítico debido a que se quiere
llevar a fin un avance, el cual tiene como bases y conceptos empíricos
constituidos mediante la practica y la rutina, la parte analítica se establece a
partir del diseño obtenido con todas las técnicas teóricas indudables que
tengan relación con el proyecto. Como el propósito es modernizar la máquina
nuestro enfoque tiende a la parte de ingeniería teniendo en cuenta los
desarrollos existentes en otras máquinas y el adelanto de los productos
actuales que se encuentran en el mercado.
3.2 LÍNEA DE INVESTIGACIÓN La línea de investigación que lleva este proyectó de acuerdo con la universidad
de san buenaventura es
• Tecnologías actuales modernas en la máquinaria industrial del sector
arrocero.
• Aporte a la sociedad
• Modernización y adelanto tecnológico en el sector industrial
3.3 TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN Se recolectaron los datos mediante las siguientes fuente de información; libros
técnicos, revistas de tecnología, Internet, asesorías de docentes, visitas a
exposiciones de máquinas industriales de empacado, técnicos encargados de
la sección de empaquetado en la planta de Inproarroz además, por medio de
la pruebas tanto en los laboratorio de la universidad como en la empresa con
el objeto de encontrar datos para los diseños de control y mecánicos.
62
Se realizó una serie de entrevistas a operarios que trabajan con estas
máquinas los cuales nos pueden orientar y aportar acerca de las funciones y
condiciones que manejan estos sistemas.
3.4 HIPÓTESIS Desde un punto de vista teórico el problema que surge con los sistemas
tradicionales de empacado de arroz en la empresa Inproarroz, es que las
máquinas que lo hacen no son lo suficientemente precisas ni tampoco rápidas
razonando a si que se pueden considerar como ineficientes debido a su
margen de error, la propuesta es muy clara y se cree viable porque se resuelve
el problema con una modernización en diversas partes de la máquina como
son el centrar el rodillo de la bolsa, diseñar un sistema de pesaje para saber
continuamente los gramos que tiene cada bolsa y mejorar la velocidad de
empacado, tener un sistema de conteo permanente; estas renovaciones
mejoraran de forma directa la eficiencia de la máquina y esto puede ser la
solución.
3.5 VARIABLES Las variables asociadas al desarrollo de este proyecto son:
Debido que en Colombia no se encuentra con la tecnología necesaria
para cubrir esta necesidad y se recurre a la importación de máquinaria. Las industrias del sector Arrocero deben ser más competitivas con la
llegada del TLC a nuestro país. La importación implica para el distribuidor altos costos y bajas
ganancias. La necesidad de las empresas de obtener el certificado ISO 9001 y
entrar en competencia con la firma del TLC.
63
4. ENFOQUE INGENIERIL Ó TECNOLÓGICO FUNCIONAMIENTO ACTUAL DE LA MÁQUINA Proceso En inproarroz desde que llega el arroz por bultos, hasta que sale empacado,
tiene una proceso con diversos pasos.
Cuando el arroz llega este se encuentra con cascarilla, se deposita en un gran
filtro en donde la cascarilla es retirada del arroz y posteriormente eliminada, de
allí es llevado a una máquina seleccionadora de fabricación francesa, la cual
tienen como función separar las piedras y demás elementos que se encuentren
revueltos con el arroz. Cuando el arroz esta seleccionado, entonces es
conducido por un gran canal hasta las máquinas que lo empacan, depositando
lo en tolvas.
Esquema de la máquina actual en inproarroz.
La máquina empacadora que se encuentra trabando actualmente en inproarroz
ha tenido diversos cambios en la mayoría de los sistemas electrónicos que la
controlan, pero el entorno mecánico que la constituye solo ha tenido muy pocos
cambios, por esta razón de la máquina se puede describir el funcionamiento de
sus partes.
64
Máquina actual
FIGURA 28: Máquina empacadora actual vista atrás
Fuente: Elaborado por los autores
Tolva: Esta es la tolva a la cual llega el arroz desde la máquina que lo selecciona, esta
tolva esta fija y conecta a la máquina con la canal que transporta el arroz.
Manivela: La manivela es el sistema que actualmente tiene la máquina para controlar el
peso de forma volumétrica, con el movimiento de una vuelta se puede apreciar
una variación de 2 gramos, el problema que tiene esta manivela es que la
65
vibración impide que se mantenga estática, y esto ocasiona la perdida del peso
seleccionado.
Pocillos: Los pocillos son los depósitos de arroz, estos giran por medio del motor1, a
medida que giran van depositando el arroz a la tolva2, la cual conduce el arroz
al cuello donde se forma la bolsa. Actual mente la máquina tiene 6 posillos.
Brazos tensores: Estos brazos permiten que la tira de plástico proveniente del rollo de bolsa se
mantenga tensionada, y de esta forma permitir que la manipulación se facilite.
Motor 2: El motor 2 es el motor que permite el movimiento de las mordazas para halar la
bolsa, en la trayectoria del tubo metálico, en el cual las mordazas hacen
presión.
Embrague: El embrague es el dispositivo que permite que el motor permanezca rotando
mientras el movimiento de las mordazas se detiene, con el propósito de frenar
las mordazas sin detener el motor, esto con el fin de no detener el motor en
cada ciclo por que esto ocasiona mayor gasto en las partes internas del motor y
también mayor gasto de energía.
Freno mecánico: El freno mecánico es un dispositivo que de pende del movimiento de los brazos
tensores, por que este se encuentra conectado de forma directa al varillaje de
los brazos tensores, cada vez que las mordazas halan la bolsa, los brazos
tensores se elevan, a su vez retiran el freno mecánico del disco. Una vez se
detiene las mordazas los brazos tensores bajan al no haber tensión sobre ellos
y el freno vuelve a su posición inicial, haciendo que el rollo de bolsa se
66
detenga, se no se tuviera este freno el rollo de bolsa seguiría girando debido a
la inercia del sistema.
Disco del freno: Este disco esta sujeto al eje del rollo de bolsa, por lo tanto el movimiento del
rollo es transmitido directamente al disco, es por esta razón que se aplica un
freno mecánico sobre este disco, permitiendo que el rollo no siga girando hasta
que se desbloquee.
Tornillo: Este elemento giratorio que con el desplazamiento rotacional eleva la
plataforma de los pocillos haciendo variar el volumen de cada uno de ellos.
Cadena de transmisión: Esta cadena transmite la potencia del motor 1 al plato de pocillos, con el
propósito de hacerlos girar en torno al eje del tornillo, para ir depositando en
cada giro la porción de cada pocillo.
Mordaza: Las mordazas son las que permite transmitir la potencia del motor a la bolsa,
estas 2 mordazas aseguran la bolsa presionándola contra el tubo metálico del
cuello, luego al girar la bolsa se desplaza.
Actuador horizontal: En este actuador se hallan 2 funciones; la primera es sella la bolsa que sale y
sellar la bolsa que llega, también permite cortar las bolsas una vez estén
selladas.
67
FIGURA 29: Máquina empacadora actual vista frente
Fuente: Elaborado por los autores
Soporte actuador vertical En el se encuentran 2 actuadores, están sostenidos por medio de una platina
para que solo se muevan de izquierda a derecha.
68
Actuadores Los actuadores que se encuentra allí son 2, tienen la función de sellar la bolsa
verticalmente, funcionan con un pulso antes del actuador horizontal.
Cuello: El cuello debido a su geometría es quien hace que la bolsa tome forma
cilíndrica, la bolsa sale del rollo de bolsa, pasa por los brazos tensores y luego
se desplaza al cuello, es en este momento en el que toma forma cilíndrica, para
luego ser sellada.
Tiempos La secuencia de la máquina empacadora esta definida por un proceso, primero
las mordazas halan la bolsa, luego el sensor óptico determina donde debe
parar; esa orden es entregada al embrague para que separa el movimiento de
las mordazas del movimiento del motor y detenga las mordazas,
simultáneamente el freno mecánico hace contacto con el propósito de detener
la rollo de bolsa, luego el accionador vertical, sella la bolsa a lo largo de ella,
después el accionador horizontal sella la bolsa en la parte inferior, una vez
sellada la bolsa, el disco de los pocillos gira para depositar la porción de un
pocillo en la bolsa sellada, posteriormente el embrague hace de nuevo contacto
con el motor para poner en marcha las mordazas y de esta forma desplazar la
bolsa, en ese momento la bolsa es tensionada y esto obliga a los brazos
tensores a girar un determinado ángulo y de esta forma retirar el freno. La
bolsa se desplaza hasta que el sensor óptico la detiene, cuando se detiene de
nuevo el sistema, el accionador horizontal sella la bolsa por la parte superior y
simultáneamente la separa de la bolsa que esta arriba de ella.
69
Esquema de la máquina modernizada
FIGURA 30: Máquina empacadora modernizada.
Fuente: Elaborado por los autores
Dentro de los aspectos a modernizar en esta máquina se encuentran el
motorreductor, la báscula, el soporte de la báscula, el accionador y desde luego
el sistema de control, como también el sistema de centrado del rollo de bolsa
del cual se hablará más adelante.
70
El motoreductor Es quien produce el movimiento para que la bandeja de pocillos se desplace
hacia arriba o abajo y halla variación de peso, este motorreductor remplaza la
manivela que la máquina tiene desde su fabricación, permitiendo que el
desplazamiento se a preciso y eficiente.
La báscula La báscula es el sensor de peso, que tiene como característica una respuesta
rápida y también confiable, permite determinar el peso de cada bolsa de arroz
empacada.
FIGURA 31: Máquina empacadora modernizada vista lateral
Fuente: Elaborado por los autores
71
El accionador de empuje, Es un actuador accionado por aire, tiene como función empujar la bolsa de
arroz que cae en la báscula hacia la banda transportadora, esto en un tiempo
menor a 1 segundo
Soporte de la báscula Esta plataforma esta diseñada para soportar la báscula, y el accionador de
empuje, se encuentra empotrada en el piso de forma independiente de la
estructura de la máquina.
Sistema de control En esta caja de control se encuentra toda la parte electrónica del sistema de
control, los circuitos, la pantalla LCD y los microcontroladores.
Para instalar la báscula, el soporte de la misma y el accionador, se requiere
que el soporte que se diseña tenga una superficie adecuada al area de la
báscula, que adicionalmente tenga un soporte extremo para sujetar el
accionador y una buena base para que sea estable y no se caiga con la
vibración que produce la máquina y la acción del actuador.
4.1. Descripción Global Del Problema
4.2 Sistema de centrado actual
El sistema actual de centrado del rodillo es realizado por un operario. El cual
esta observando que la bolsa no se descentré en el momento de sellado, para
luego mover una tuerca en donde descansa el eje del rollo de bolsa como se
observo en la Figura 25 y de esta manera corrigiendo el error hacia la izquierda
ó derecha y asumiendo un numero de vueltas para que se pueda centrar este
72
sistema. La operación del sistema es tedioso debido que el operario debe estar
constantemente en la máquina.
4.2.1 Diseño Mecánico Del Sistema De Centrado Del Rollo De Bolsa. Proceso de centrado de bolsa
Se seleccionó un mecanismo de tren de engranes con el propósito de disminuir
la velocidad de salida, aumentar el torque del motor y poder controlar más fácil
el sistema de centrado del rodillo de bolsa de la máquina. Será controlado por
un microcontrolador, por medio de sensores de presencia que nos indican
cuando la bolsa se encuentra descentrada de esta manera generando unos
pulsos de entrada al microcontrolador para con ello decidir en qué sentido debe
girar del el motor girar con el objetivo de centrar la bolsa.
FIGURA 32. Vista lateral del engrane de piñones.
Fuente: Elaborada por los autores.
73
DATOS OBTENIDOS DE LA MÁQUINA
Peso total del eje con el rodillo de bolsa nuevo. 60 Kg.
Velocidad requerida en el eje del rodillo para el centrado 30 RPM
Figura 33: Sistema de centrado del rollo de bolsa.
Fuente: Foto tomada por el autor.
NOTA: Se puede observar en la foto en el círculo rojo, la máquina y el mecanismo actual que
se utiliza para centrar el rodillo, el mecanismo es un tornillo y una tuerca con guía donde se
acopla al eje.
74
DATOS DE DISEÑO Y OBTENIDOS POR EXPERIMENTOS EN LA MÁQUINA. Se realizaron los siguientes ensayos en la planta de empaquetado de
Inproarroz Ltda, para obtener los datos de diseño y proceder a realizar el
diseño más eficiente para este proceso de centrado.
Por medio de un cronometro y un metro se tomaron 10 muestras en un
transcurso de tiempo “t”. Figura 34: Sistema de centrado del rollo de bolsa.
Fuente: Foto tomada por el autor.
TABLA DEL EXPERIMENTO REALIZADO EN LA PLANTA EMPAQUETADO
En la siguiente tabla se encuentran los datos obtenidos en el experimento
realizado con el propósito de determinar el tiempo promedio que tarda la bolsa
en desplazarse del punto 1 hasta el punto 2, la distancia entre estos dos puntos
es 2m.
75
Tabla 4: Registro de tiempos del experimento
DESPLAZAMIENTO TIEMPO 1 2m 1,440s 2 2m 1,461s 3 2m 1,370s 4 2m 1,480s 5 2m 1,411s 6 2m 1,22s 7 2m 1,41s 8 2m 1,45s 9 2m 1,453s
10 2m 1,450s Promedio 1,415s
Fuente: Elaborado por los autores
El tiempo promedio del experimento realizado es de 0.1415 segundos, este es
el tiempo correspondiente a un desplazamiento de 2m, distancia que hay entre
el rollo de bolsa hasta el sistema de sellado.
Este tiempo es el necesario para corregir la desviación que
El radio de la bolsa sin empezar de arroz sin empezar es de 0.45m
st 1415.0=
tx
V =
smV
1415.02.0=
smV 413.1=
Esta velocidad se iguala a la velocidad tangencial del rodillo
rVT *ω=
mr 45.0=
msm
45.0/413.1
=ω
srad /14.3=ω
Esta es la velocidad angular del rodillo la cual expresada en rpm es:
rpms
rad30
*260
*14.3 ==π
ω
• Reducción de velocidad del engrane 1 y el engrane 2 igual a 2
76
• Velocidad del engrane 1 = 30 rpm
• Se tomó ACERO AISI 1010
• Factor de seguridad K= 2 para diseño de engranes.
Se eligió un acero AISI 1010 por sus características de resistencia, ya que la
carga que se le aplica a los engranes es pequeña. En el anexo D se puede ver
una tabla comparativa de dos aceros y teniendo en cuenta otra variable para la
empresa costo de materiales.
El factor de seguridad para el diseño mecánico del sistema de peso se escogió
bajo los siguientes aspectos:
1. Calidad de los materiales
2. Mano de obra, mantenimiento é inspección
3. Control sobre la carga aplicada a la parte
4. Exactitud del análisis de esfuerzo
5. Peligro para el personal
6. Impacto económico
En el anexo I se observa una tabla con las características anteriores el cual se
considera la más adecuada para seleccionar el factor de seguridad de nuestro
diseño mecánico.
Por medio de estos datos se procede a diseñar un tren de engranes rectos
⇒ Pasamos los 60 Kg a newton y libras.
60 Kg = 588.42 N = 132.288 Lbf = fuerza1-2 ⇒ Sy= 26 Kpsi = 1.79Mpa
⇒ Y= 0.261 para 13 dientes
4.2.2 Diseño de engranes rectos.
77
Con las siguientes formulas hallamos los cuadros siguientes. “Para el piñón”
mpY
PWtvKF
VvK
smftrpmdRPMV
MpakpsiKSy
mppzd
019.0lg74906.0261.0·13
18·288.132·06736.1)·(··'
067362.150
344.115050
50
/058.0min/3444.1112
7222.0·60·12
··
9013226
33.018.0lg7222.01813
====
=+=+=′
====
====
====
σ
ππ
σ
PF
Pππ 53 ≤≤ Condición para diseñar engranes rectos
TABLA 5. DATOS DEL PIÑON 1
Fuente: Elaborado por los autores.
Paso d (plg) σ kpsi Vel. Ft/min
K’v Wt (lb) F (plg)
18 0.7222 13 11.3446 1.067363 132.288 0.74906
18 0.018m 90Mpa 0.058m/s 588.45N 0.011m
Para la primera relación de engranes la tabla es la siguiente
TABLA 6. DATOS DEL PIÑON 1 Y RUEDA 2
DIENTES
RECTOS
d Diámetro
Primitivo F Ancho de
cara
# DIENTES Paso
PIÑON 0.7222 0.74906 13 18 0.0183m 0.0191m
RUEDA 1.4444 0.74906 26 18 0.0366m 0.0191m
Fuente: Elaborado por los autores.
78
Se halla el torque en el engrane de la carga a controlar, teniendo la fuerza en
la carga y con los radios de los engranes diseñados obtenemos las fuerzas
que actúan en los engranes.
d =diámetro primitivo de la rueda.
( )WHPRPMlbrpmTaHPc
NmplblbfdaFcTengrane
9.3304548.063025
30·555.9563025
·arg
79.10lg555.95)2
4444.1·(288.1322·arg1
====
=−===
Hallamos el torque en el engrane 2
( )WHP
RPMrpmTaHPc
NmplblbfdaFcTengrane
9.3304548.063025
60·76919.4763025
·arg
397.5lg76919.472
72222.0·.288.1322·arg2
====
=−=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
==
WPCARGA 167.34=
DISEÑO DE LA SEGUNDA RELACIÓN DE ENGRANES
Datos de diseño para realizar la segunda relación de engranes
Reducción de 3 veces
Z4=13 Z3=39
Se procede a realizar los mismos cálculos hechos anteriormente para obtener
la TABLA DE RESULTADOS DE LA SEGUNDA RELACIÓN.
79
mpY
PWtvKF
VvK
smftrpmdRPM
V
MpakpsiKSy
mppz
d
0199.0lg78362.0261.0·13
18·288.132·116675.1)·(··'
116675.150
344.115050
50
/17289.0min/03287.3412
7222.0·180·12
··
9013226
0183.0lg7222.01813
====
=+
=+
=′
====
====
====
σ
ππ
σ
PF
Pππ 53 ≤≤ Condición para diseñar engranes rectos
TABLA 7. DATOS DEL PIÑON 2.
Fuente: Elaborada por los autores
Paso d (plg) σ kpsi Vel. Ft/min
K’v Wt (lb) F (plg)
18 0.7222 13 34.0338 1.11667 132.288 0.7836
18 0.01834m 90MPa 0.1728m/s 0.1728N 0.0199m
Para la segunda relación de engranes la tabla es la siguiente:
TABLA 8. DATOS DEL PIÑON 2 Y RUEDA 2.
DIENTES
RECTOS
d Diámetro
Primitivo F Ancho de cara # DIENTES Paso
PIÑON 0.7222plg 0.7836plg 13 18 0.01834m 0.0199m
RUEDA 2.1666plg 0.7836plg 39 18 0.055m 0.0199m
Fuente: Elaborada por los autores.
80
Se halla el torque en el segundo eje
NOTA7: El engrane 2 y 3 es sólo un engrane intermedio no trasmite ninguna
carga ó potencia (par de torsión) a su eje y por lo consiguiente se toma como
carga la transmitida por el engrane 1 donde la potencia transmitida es 0.04548
HP
NmplbTRPMRPM
HPT
398.5lg7775.47260
04548.0·63025·630252
=−=
==
4.2.3 Fuerza y Potencia Requerida Para El Motor
Ahora con el torque y el diámetro del engrane encontramos la fuerza
y potencia para el motor.
( ) Nlbfp
plbdTF 15.19609656.44
lg08333.1lg777.47
232
43 ==−==−
Escogemos el motor para este sistema
NmNmTmotor
HPTmotor
8.17988.1180
04545.0·3.7124
≅=
=
NOTA: 180 RPM aprox. Es la velocidad que requiere el motor a escoger.
Se determina el torque requerido para el motor a elegir.
NmplbTpiñon
hpRPM
HPTpiñon
8.1lg9243.15180
04548.0·63025·63025
=−=
==
7 Diseño en ingeniería mecánica, Joseph E. Shigley, Ejemplo 13-5, Pág. 871.
81
NmTpiñon
HPRPM
HPTpiñon
80.1180
04548.0·3.7124·3.7124
=
==
Como se observa en la siguiente figura, la dirección del movimiento que se le
aplica al eje, el cual esta sujetó al rollo de bolsa, el movimiento que le aplica el
motor al eje es solamente axial ya que su objetivo es centrar este rollo en
sentido izquierda ó derecha. La máquina de fabrica trae otro motor que se
encarga de halar la bolsa.
Figura 35: Movimiento Axial del eje junto con el rollo de bolsa.
Fuente: Elaborado por los autores.
POTENCIA REQUERIDA PARA MOVER EL EJE. Teniendo en cuenta que en la máquina empacadora de arroz, el eje del rollo de
bolsa descansa sobre rodamientos. Los rodamientos son de sentido rotacional
por lo cual al aplicarle una fuerza al eje en sentido axial ya sea a la izquierda ó
a la derecha existe un rozamiento entre el eje y el rodamiento y hay contacto
entre Acero sobre Acero (seco).
NOTA: valores típicos de coeficiente de rozamiento8
TABLA 9: Valores típicos del coeficiente de rozamiento
SUPERFICIE EN CONTACTO ESTATICO Cµ CINETICO Cµ
ACERO SOBRE ACERO seco 0.6 0.4
ACERO SOBRE ACERO engrasado 0.1 0.05
Fuente: Elaborado por los autores
8 DINAMICA, J.L. Meriam, Pág. 613.
82
Tomando la velocidad angular del rodillo, puesto que es variable. Se
puede determinar la potencia que se necesita para desplazarlo
horizontalmente y el desplazamiento total para corregir el error es de
0.009m después de haber hecho iteraciones en la máquina para corregir
el error manualmente y de consultarle a los operarios encargados de
estas máquinas.
srad
rpm 1415.3602
30 =∗=π
ω
El paso del tornillo de rosca cuadrada que trae la máquina se determino
mediante una galga.
mp 310*3 −=
ptx **ω=
pxt*ω
=
ms
radm
t3
3
10*3*1415.3
10*9−
−
=
st 954.0=
La aceleración del sistema es:
2* 2tax =
2
3
95.010*9*2 −
=a
2310*77.19
sma −=
La velocidad en sentido horizontal del eje a controlar es:
xaV **2=
mV 0189.0=
La ecuación que describe el movimiento teniendo en cuenta el coeficiente de
fricción es:
amFrF *=−
83
El coeficiente 4.0=Sµ
310*77.19*6060*4.0 −=−F
NF 1862.25=
La potencia9
VFP *=
La potencia necesaria para que el rodillo se desplace horizontal mente es:
smNPDESP 0189.0*1862.25=
WPDESP 476.0=
FSPPPmotor DESPCARGA *85.0
⎟⎠⎞⎜
⎝⎛ +=
2.1=FS
2.1*85.0
476.0167.34⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ +
=WW
Pmotor
WPmotor 9.48=
4.2.4 ASPECTOS PARA ELEGIR EL MOTOR
• Costos
• Facilidad de ensamble en la máquina
• Torque mínimo aprox. 2 Nm
• Velocidad mecánica aprox. 180 RPM
• Facilidad de diseñar circuito de control de giro. TABLA 10. CARACTERISTICAS AL COMPRAR EL MOTOR
TORQUE VELOCIDAD (RPM) POTENCIA
1.80 NM / 15.92 Lb-plg 180 48 watt Fuente: Elaborado por los autores.
En el anexo M, se encuentra el motorreductor seleccionado con los parámetros
de la tabla 10.
9 Física, Serway, Pág. 189, Cuarta ediccion.
84
TABLA 11. DATOS PARA COTIZAR LA RELACION DE ENGRANES DEL SISTEMA
MECANICO DE CENTRADO.
DIENTES RECTOS
PASO F ANCHO DE CARA
# DE DIENTES
1 Piñón 18 0.7836in/20mm 13
1 Piñón 18 0.7490/19mm 13
1 Piñón 18 0.7836in/20mm 39
1 Piñón 18 0.7490/19mm 26 Fuente: Elaborado por los autores.
IMAGEN EN CONJUNTO CON LOS ENGRANES DISEÑADOS Y MOTOR DC DEL SISTEMA DE CONTROL DE CENTRADO
Figura 36: Sistema de relación de engranes de dientes rectos.
4
. Fuente: Elaborado por los autores.
.2.5 CÁLCULOS POR FATIGA
Se = Limite de fatiga = Ka·Kb·Kc·Kd·Ke·Sé
Los engranes serán realizados en máquinado ó laminado en frió la cual se
toman los siguientes datos.
a = 2.67; b = -0.265
85
Se realizara los cálculos para encontrar el material para construir los
engranes que satisfaga el factor de seguridad y la potencia que puede
llegar a transmitir, los cálculos son los siguientes;
ACERO AISI 1080 HR 112kpsi resistencia a la tensión
( ) ( )
0603.02765.0
016666.0;01666.0
183.03.0
03571.0112
44;6
·1
·2
1
1;1;1
000.13.0
2765.03.0
10*023.7lg2765.0
1564.0·7490.0·808.0··808.0
10*97.3lg1564.0125.0·04893.0·4··4
10*24.1lg04893.018·2261.0·3
·2·3261.0
10*18.3lg125.01825.125.1
1811
76466.0112·67.2·
107.0107.0
3
2/12/1
3
3
3
265.0
=====
====
⎥⎦⎤
⎢⎣⎡ −
+=
===
=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
=
==
==
====
====
====+=
==
==
===
−−
−
−
−
−
−
dr
prf
Suta
dD
aKt
Ktr
KtKf
KfKeKdKc
dKb
mpd
tFd
mpxlt
mppy
x
ylmphfhah
phf
pha
SutaKa
equi
equi
b
Con el valor anterior de r/d encontramos Kt interpolamos
Kt = 2.0389
86
09.213246.27246.27
672.56·62875.0·1·1·1·76466.0672.56112·506.0
62875.05904.111
5904.1
035714.0·0389.2
10389.2·01666.0
21
0389.2
·1·21
==
==
==′
===
=
⎥⎦⎤
⎢⎣⎡ −+
=
⎥⎦⎤
⎢⎣⎡ −+
=
kpsikpsiKpsiSe
kpsiSeKpsiKpsieS
KfKe
Kf
aKt
Ktr
KtKf
η
4.2.6 FUERZAS EJERCIDAS EN LOS ENGRANES
Sabiendo que;
Torque = fuerza · distancia
NlbNF
Nlbmx
mNF
mNhp
Tmotor
r
t
722.35031.8º20·tan146.98
146.98065.22101719.9·8.1
·8.1180
04548.0·3.7124
34
334
===
===
==
−
Para la segunda relación de engranes las fuerzas son:
NlbF
Nlbx
F
mNrpm
Teje
r
t
3.214177.48º20·tan76.588
76.588364.132101719.9
40.5
·40.560
04548.0·3.7124
12
312
===
===
==
−
87
4.2.7 REACCIONES EN EL EJE 1 DE LOS PUNTOS DE APOYO
• Momento en Y Figura 37: Momentos en y del eje1
Fuente: Elaborado por los autores.
∑ = 0MA
∑ ===
=−+−
0FA033.41775.93F
008.0·F06.0·76.58802.0·146.98
B
B
NLb
MNMNZ
NLbF
NNNFZ
A
A
581.73542.16
0033.41776.588146.98
==
=−+−
4.2.8 CÁLCULOS DE LA FUERZA AXIAL QUE EJERCE LA CARGA
Con los datos obtenidos del catalogo SKF de rodamientos tenemos la
fuerza de fricción.10
20.0max08.0min
==
µµ
Sabemos que la potencia a transmitir es muy pequeña tomamos el valor
mínimo y la velocidad a controlar es de 30 RPM.
10 Catalogo de SKF de rodamientos.
A B
C588.76N
FBZ
FAZ D
98.146N
88
smrpmv /1415.360
2·30 == π
NFasmkgamFa
smamasm
axvvf o
76.39408.0·/24.82·60··
/24.8206.0··2/1415.3
2
2
2
2
2
===
==
+=
µ
• Momento con respecto eje Z
Figura 38: Momentos en z del eje1
Fuente: Ela
A
C
35.722 N
FAy
∑
NF
FmNmNY
B 042.72
06.0·3.21402.0·722.35
=
−−
∑
NF
NmXy
A 535.106
0·3.214101719.9·76.394 3
=
+−
8
214.3 N
bo or los autore
D
rado p
= 0MA
mYB
.39408.0· +
= 0MB
m 0.0·722.3502. −
9
394.76N
s.
B
FBy
XN 0101719.9·76 3 =−
mFm ZA 008.0·6 =+
DIAGRAMA DE FUERZAS EN EL EJE
4.2.9 CÁLCULOS DE RODAMIENTOS
Nuestro sistema mecánico trabaja en ambos sentidos a la izquierda y a la
omamos un l10h= 10000 porque la máquina trabaja 8 horas de servicio y
RODAMIENTOS DE BOLAS
Figura 39: Diagrama de fuerzas en el eje
Fuente: Elaborado por los au
73.581N
72.04
106.535
417.033N
394.76N
tores.
derecha se trata de centrar un rodillo de bolsa, por esta razón la fuerza
axial cambiara de dirección y el sistema requiere rodamientos en los dos
extremos del eje.
T
no totalmente utilizada ya que el mecanismo no esta constantemente
trabajando, depende de un sistema de control que lo dirige.
634.45576.3945.0
269.91163.455·2·63.4555.0·6.0
920.2/76.394
424.430535.106033.417 22 =+=l
≤⇒≤
====+=
==
cumpleCoFaNNPoSoCo
NFaFrPopc
NFaxialNFradia
90
NNPpcCNP
NNPYX
YXTABLAFrFa
eCoFa
78.197127.675·92.2·/27.675
1.1·76.394424.430·56.01.1;56.0
917.0/4212.0
4331.0/
====
+===−−
==
=
Tenemos que comprar dos rodamientos de referencia 608 Tiene una
capacidad de carga de 3250 N. satisface el sistema.
4.2.10 DISEÑO DEL EJE PRIMARIO
4.2.11 ANÁLISIS DE PAR DE TORSION Y LOS PARES TRANSMITIDOS POR LAS SECCIONES TRANSVERSALES.
∑ =+= 080.1 NTM AC
NTAC 80.1−=
91
∑ =−+= 040.580.1 NNTM CD
NTCD 6.3=
Figura 40: GRAFICA DE PAR DE TORSIÓN vs. SECCIONES TRANSVERSALES.
DIAGRAMA DE PAR
-3-2-101234
A B C D
SECCIONES TRANSVERSALES
PAR
DE
TOR
SIÓ
N N
·M
Fuente: Elaborado por los autores.
.
FIGURA 41: Dirección de las fuerzas en el eje
Fuente: Elaborado por los autores.
Ahora analizaremos intervalo por intervalo para encontrar los momentos en el
plano (x - y)
A B
C588.76N
417.033N D73.58N
98.146N
92
mNMDMNMNMMcMD
NVDNNVVcVD
NmmNMMc
·4.504.0·726.171·4716.1
726.171146.9858.73
4716.102.0·58.73
=+−=∆+=
=+=∆+=
−==∆=
Figura 42: DIAGRAMA DE MOMENTOS (x-y)
0
1
2
3
4
5
6
A C DSECCIONES
N·M
B
Fuente: Elaborado por los autores.
FIGURA 43: Momentos en el plano (x-z)
Fuente: Elaborado por los autores.
72.042N
A
214.3N
106.535N C D
B
35.722N
93
mNMDMNMNMMcMD
NVDNNVVcVD
NmNMMc
·08.1304.0·318.36·4408.1
318.36722.3504.72
4408.102.0·04.72
=−=∆+=
−=+−=∆+===∆=
Figura 44. DIAGRAMA DE MOMENTOS (X-Z)
05
10152025303540
A C D BSECCIONES
N·M
Fuente: Elaborado por los autores.
mNM ·717.36318.364.5max 22 =+=
Usando (la teoría de la energía de distorsión) DET por sus siglas en ingles,
el diámetro seguro más pequeño es 3/1
22 4/332⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+= TM
Synsd
π
Tenemos que el material con el que se va a construir el eje tiene una
resistencia a la fluencia Sy =340 Mpa AISI 1050 HR y tomamos el factor de
seguridad encontrado de la siguiente manera;
4.2.12 Factor de Seguridad11
Se tomo con base del libro de Elementos de Máquinas, Bernard. J.
Hamrock.
11 Elementos De Máquinas, Bernard. J. Homrock,
94
sysxs ηηη ·=
ns= Factor de seguridad que involucra características A, B, C
A= Calidad de los materiales, destreza mantenimiento e inspección
B=Control sobre la carga aplicada a la parte.
C=Exactitud del análisis del esfuerzo
nsy = Factor de seguridad que involucra las características D y E.
D = Peligro para el personal
E = Impacto económico.
A= bueno “mantenimiento”
B = r a p existe sobre carga al acabarse el rollo de bolsa
C = Mb debido a que esta altamente controlando el centrado.
D = No serio “debido que hay riesgo de personal”
E = serio debido a las demandas posibles.
Ver Anexo I la cual se escogió el factor de seguridad.
0.20.1·0.2 ==sη
Ahora que tenemos los diagramas de momentos flexionante, cortante
transversal, par de torsión procedemos a encontrar el diámetro seguro más
pequeño.
( )( ) ( ) ( )
mmd
d
3
3/122
6
10*140140.0
4/6.33717.36103402·32
−==
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+=
π
Encontraremos el diámetro por medio de la MSST “Teoría Del Esfuerzo
Cortante Máximo” siglas en ingles.
95
( )( )mmd
d
TMSynsd
3
3/122
6
3/122
10*130130.0
6.3717.3610340·
2·32
32
−==
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+=
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+=
π
π
4.2.13 Cálculos a la resistencia de la fatiga.
Fatiga de alto ciclaje de duración finita su vida útil se sitúa entre 103 y 107 la
resistencia a la fatiga en cualquier localización
07395.075.0'45.0'
''
log31
'log´log
−===
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−=
+=
s
e
ls
tsf
bSulSSueS
SS
b
CNbS
El material tiene una resistencia a la rotura de 550 Mpa=Su obtenemos la
intersección.
( ) ( )( )( ) 837.2
550·45.0550·75.0log
''
log222
=⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡=⎥
⎦
⎤⎢⎣
⎡=
eSS
C T
Con 100000 siglos de vida
( ) ( ) 258.29310000010'10' 07395.0837.2 === −bST
Cf NS Mpa
Para poder tener 100000 ciclos se necesita disminuir el esfuerzo a 293.258
Mpa.
El diámetro para el eje es de 14 mm de espesor.
4.2.14 DISEÑO DEL EJE PRINCIPAL DEL SISTEMA DE CENTRADO Como se puede ver en la siguiente figura, el diseño mecánico de la caja de
relación de engranes de nuestro sistema de centrado de rollo de bolsa, por
medio de un tornillo de rosca cuadrada el cual se encuentra sujetó a la relación
de engranes diseñada, aplicándole un movimiento rotacional al tonillo y
96
transmitiéndoselo a la tuerca la cual esta sujeta a una guía cilíndrica de esta
manera convirtiendo el movimiento rotacional en lineal y por ultimo trasmitirle al
eje del rollo de bolsa.
Figura 45: Diseño mecánico de la caja de relación de engranes.
MOTOR -REDUCTOR
EJE PRINCIPAL
EJE SECUNDARIO
RELACION DE ENGRANES
CARCAZA
TUERCA Y EJE A CONTROLAR
GUIA DE DESPLAZAMIENTO DE LA TUERCA
Fuente: Elaborado por los autores.
Torque en el eje principal. Fuerza radial y tangencial del engrane
NNF
Nm
NmF
dTF
Nmrpm
Teje
r
T
863.14220tan*513.392
513.392027515.0
80.102
8.1030
04548.0*3.7124
=°=
==
=
==
Fuerza radial y tangencial de la tuerca guía.
97
NNF
Nm
NmdTF
r
T
034.13120tan*360
360030.08.10
2=°=
===
ANÁLISIS DE FUERZAS EN LOS PUNTOS DE APOYO Momentos en Y.
Figura 46: Diagrama de fuerzas
Fuente: Elaborado por los autores.
360N FBZ
392.513NFAZ
BA
NFANNFA
FANFB
FBmmNmMA
193.507032.245360513.392
082.357
0*16.010.0*513.39205.0*360
==−++−
=Σ−=
=+−−0=Σ
ANÁLISIS DE LA FUERZA AXIAL Se analizaron las fuerzas axiales que actúan en este eje. Para este diseño
mecánico se encontraron las fuerzas axiales como se pudo apreciar en la figura
del diseño mecánico para poder desplazar el eje principal de izquierda a
derecha ó al contrario la cual es el objetivo es necesario mover todo el peso de
el, teniendo en cuenta que este dato fue encontrado por medio de una báscula
electrónica en la planta de Inproarroz Ltda. en donde se peso todo el eje con el
rollo de bolsa nuevo “peso máximo”. Y con una constante de fricción de 0.08
obtenida del catalogo SKF debido que se apoya entre acero sobre acero.
Peso del eje con el rollo de bolsa; 60 Kg.= 588.7Nw.
smrpmv /1415.360
2·30 == π
98
NFasmkgamFa
smamasm
axvvf o
76.39408.0·/24.82·60··
/24.8206.0··2/1415.3
2
2
2
2
2
===
==
+=
µ
• MOMENTOS CON RESPECTO A Z Figura 47: Diagrama de momentos con respecto a z
Fuente: Elaborado por los autores
005.0*1310275,0*76.39416,0*10,0*863.1420
=−+−−=Σ
mNmNmFBmNMA
Y
NFBY 37.62−=
011.0*13116,0*06.0*863.1420275.0*76.3940
=+++=Σ
mmFAmNmNMB
Y
NFAY 485.211=
Fuerzas aplicadas en los apoyos del eje
Figura 48: Fuerzas resultantes en los apoyos.
Fuente: Elaborado por los autores
394.76N
131N FBY142.863NFAY
99
ANALISIS DE PAR DE TORSION Y LOS PARES TRANSMITIDOS POR LAS
SECCIONES TRANSVERSALES.
∑ =+= 040.5 NTM AC
NTAC 40.5−=
∑ =−+= 040.558.10 NNTM CD
NTCD 18.5=
Figura 49: Grafica de par de torsión vs. Secciones transversales.
AB
CD
SECCIONES
-10
0
10
Fuente: Elaborado por los autores.
FIGURA 50. Diagrama de momentos
Fuente: Elaborado por los autores
63.37 N360N
Ahora ana
plano (x -
A
lizaremos intervalo por intervalo para encontrar los m
y)
100
B
211.485N
392.513Nomentos en el
mNMDMNMNMMcMD
NVDNNVVcVD
MNmNMMc
·8.3206.0·58.370·58.10
58.37036058.10
·58.1005.0·458.211
=+=∆+=
=+=∆+=
==∆=
FIGURA 51. Diagrama de momentos (x-y)
A
C
D
BMOMENTOSECCIONES
Nm
0
10
20
30
40
Fuente: Elaborado por los autores.
FIGURA 52 Momentos en el plano (x-z)
507.19N 131N 357.82N
142.86N Fuente: Elaborado por los autores.
101
mNMDMNMNMMcMD
NVDNNVVcVD
MNNMMc
·7876.206.0·19.376·359.25
19.37613119.507
·3595.2505.0·19.507
=−=∆+=
−=+−=∆+=
==∆=
FIGURA 53. Diagrama de momentos (x-z)
AC
D
BMOMENTOSSECCIONES
Nm
0
10
20
30
Fuente: Elaborado por los autores.
De la misma manera que se hallo el eje anterior procedemos a calcularlo.
mNM ·46.4136.258.32max 22 =+=
3/122 4/332
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+= TM
Synsd
π
Tenemos que el material con el que se va a construir el eje tiene una
resistencia a la fluencia Sy =340 Mpa AISI 1050 HR. Con un factor de
seguridad de 2 anteriormente sustentado.
102
Ahora que tenemos los diagramas de momentos flexionante, cortante
transversal, par de torsión procedemos a encontrar el diámetro seguro más
pequeño.
( )( ) ( ) ( )
mmd
Nmd
3
3/122
6
10*3.6306338.0
4/8.10346.41103402·32
−==
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+=
π
Encontraremos el diámetro por medio de la MSST “Teoría Del Esfuerzo
Cortante Máximo” siglas en ingles.12
( )( )mmd
d
TMSynsd
3
3/122
6
3/122
10*55.6306355.0
8.1046.4110340·
2·32
32
−==
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+=
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+=
π
π
El diámetro del eje debe ser 0.064m ó más.
4.3 DISEÑO DEL PROGRAMA PARA CENTRAR EL ROLLO DE BOLSA Para el siguiente diseño se escogieron dos sensores Capacitivos debido a sus
características técnicas que tiene y su alto nivel de detección de plástico. Se
encuentran ubicados en los extremos de la bolsa antes de ser sellada, con el
fin de controlar el centrado.
El programa esta diseñado bajo el sistema de microgrades, para
microcontroladores MOTOROLA.
CONFIGURA/NUCLEO/ESTRUCTURA: se configura los puertos a utilizar
PORT B, como entrada, PORT D, como salida, frecuencia de tarea a
1000hertz
12 Elementos de máquinas, Bernard J. Hamrock, Procedimento de diseño de un eje, Pág. 430.
103
CONFIGURA/INTERFAX/E/S DIGITALES. Nombramos los puertos de entrada
y salida.
APLICACIÓN Diseño del programa on-off para centrar el rodillo.
4.4 Sistema de peso actual. El sistema de peso actual de la máquina es volumétrico, el cual funciona por
medio de un tornillo sin fin y corona de esta manera encogiendo ó alargando el
volumen de los pocillos, el tornillo sin fin es ajustado por un operario por medio
de una báscula externa, se toma el peso deseado. Debido a las pequeñas
vibraciones de la máquina y al arroz partido se altera el pesaje del producto,
debido que no tiene sensores de peso que se encuentren tomando el peso
104
deseable y de esta manera generando pérdidas económicas para la empresa
en consumo de energía, plástico y arroz procesado.
4.4.1 DISEÑO DE CONTROL Y SELECCIÓN DEL MOTOR PARA EL
SISTEMA DE PESO.
Celda de carga. Para encontrar la respuesta de la celda de carga se compró una báscula
electrónica con una precisión de 1gr y con un máximo de carga de 5kg.
En esta báscula se encontró un circuito electrónico de montaje superficial en el
cual todos los elementos conducen a un microcontrolador y de allí a un display,
por esta razón no fue posible obtener una señal amplificada de la señal que de
salida de la celda de carga. Por este motivo fue necesario utilizar un
amplificador diferencial de instrumentación, para amplificar la señal proveniente
de la celda de carga, y así poder analizarla detalladamente con la ayuda de un
osciloscopio digital.
El montaje electrónico de la celda y el amplificador se muestra a continuación,
en donde el amplificador utilizado fue el AD620AN.
FIGURA 54. Esquema de amplificacion de la celda de carga
Fuente: Elaborado por los autores
105
El propósito del experimento es el determinar el comportamiento dinámico de la
celda, y poder encontrar así la función de transferencia de este elemento., La
celda se excitó colocando un peso de 500g, el cual se dejaba caer sobre la
celda desde una altura de un centímetro de distancia, simulando así una
entrada del tipo escalón. En el osciloscopio digital se determino la respuesta
de la celda, cuya característica es subamortiguada.
Grafica de una señal subamortiguada
FIGURA 55. Respuesta de un sistema sudamortiguado
Fuente: Elaborado por los autores.
WpTP
π2=
21
2
12 ζ
πζ
−
−
== eSVSV
RA
21* ζ−= WnWp
106
De la celda de carga con la que se realizo el experimento se obtuvieron los
siguientes datos:
TP=0.116s
Sv1=0.873
Sv2=0.701
Por tanto se tiene lo siguiente
Wp=54.165
ζ=0.034902
Wn=54.198
Estos valores son remplazados en la ecuación genérica para una función de
transferencia subamortiguada
1**2)( 2
2)(
++=
WnS
WnS
KG s ζ
Como resultado tenemos
32
6
)( 10*937.2*8.310*937.2
++=
SSG S Función de transferencia de la celda de carga
Insertando esta ecuación en la herramienta simulink de Matlab y con una
entrada escalón unitario para simular el comportamiento de la celda de carga. FIGURA 56. Representacion en simulink
Fuente: Elaborado por los autores.
107
FIGURA 57. Respuesta de la celda de carga en simulink.
Fuente: Elaborado por los autores.
Como se puede apreciar en el grafico anterior la celda de carga tiene una
repuesta subamortiguada a una entrada escalón unitario. Esta grafica muestra
que la celda de carga tiende a estabilizarse en un tiempo mayor a 1.8
segundos, es evidente que para que la báscula industrial tenga una respuesta
rápida debe tener un circuito o programa de compensación o de control y es
por esta razón que se asume un tiempo de estabilización cercano a 650
milisegundos, con el objeto de permitirle a la báscula que se estabilice y luego
tomar el dato que esta entregando.
La planta La planta esta constituida por dos bandejas una fija y la otra móvil,
adicionalmente un tornillo sin fin y cuatro piñones.
108
FIGURA 58. Representacion de la planta
Fuente: Elaborado por los autores.
FIGURA 59. Moviemientos en sentido vertical del sistema de peso.
109
Fuente: Elaborado por los autores.
Selección del motorreductor del sistema de peso
Parámetro de la planta
Peso y dimensiones del sistema
Piñón 1
Tornillo sin fin
Numeró de hilos =1
Material acero
Densidad acero = 37870mkg
Diámetro = m310*62.19 −
Longitud = 0.065m
kgm 15.01 =
2
211
1
RmJ =
261 .10*217.7 mkgJ −=
Piñón 2
Numero de dientes = 45
Diámetro = m310*5.131 −
Altura = 0.04 m kgm 275.4=
2
222
2
RmJ =
232 .10*24.9 mkgJ −=
Tornillo
Numero de hilos 1
Paso = m310*4 −
110
Diámetro = m310*2.76 −
Longitud = 0.32 m kgm 484.11=
2
233
3
RmJ =
233 .10*33.8 mkgJ −=
El peso de todo el sistema es de 32kg, este peso fue obtenido en un
experimento en la empresa inproarroz, el desplazamiento vertical de los
discos es 32 milímetros para variar 50gr
Del experimento realizado en la empresa se determino la siguiente
constante:
Una vuelta de la manivela equivale a dos gramos, es decir se necesitan
25 vueltas para llegar a los 50gramos.
Proceso de selección del motor
El tiempo mínimo necesario para que el sistema sea controlable se
estima en 0.1 segundos.
ptx **3ω=
ptx*3 =ω
msm3
3
3 10*4*510*32
−
−
=ω
srad /6.13 =ω
2*
*2ta
tvx +=
2* 2ta
x =
2*2t
xa =
23
2
3
10*56.2)5(10*32*2
sm
sm
a −−
==
111
tavv of *+=
tav f *=
ssmvf 5*/10*56.2 23−=
smv f /0128.0=
vFP *=
smsm
kgP /0128.0*81.9*32 2=
WP 018.4=
Calculo de la potencia necesaria para vencer la inercia del sistema
t*αω =
t3
3
ωα =
23 32.05
/6.1s
rads
srad==α
Dado que el tornillo y el piñón dos comparten el mismo eje, significa que
23 αα =
2
1
1
2
zz
=ωω
145
*6.11 =ω
srad /721 =ω
t1
1
ωα =
21 4.145
/72s
rads
srad==α
111 *αJT =
226
1 4.14*.10*217.7s
radmkgT −=
NmT 61 10*104 −=
112
222 *αJT =
223
2 32.0*.10*24.9s
radmkgT −=
NmT 32 10*956.2 −=
333 *αJT =
223
3 32.0*.10*33.8s
radmkgT −=
NmT 31 10*66.2 −=
SUMATORIA DE TORQUES
NmTINC310*72.5 −=
Potencia para vencer la inercia
TP *ω=
Nms
radP 310*72.5*72 −=
WP 411.0=
Selección del motor
Se utilizara un motorreductor DC, debido a su facilidad de inversión de
giro, baja velocidad y torque considerable.
nFSPP
P INERCMECMOTOR
*)( +=
85.02.1*)( INERCMEC
MOTOR
PPP
+=
WPMOTOR 252.6=
Datos para seleccionar el motorreductor:
113
WP 252.6=
srad
72=ω O rpmn 55.687=
NmT 078.0=
Voltaje = 12V o 24 V
Corriente A3≤
Se selecciona el motorreductor PD3046 el cual tiene una potencia de
salida de 7W.
Características del motor:
Rpm=5950
Torque = Nm310*1.1 −
Una corriente no superior a 0.9 amperios.
Un voltaje de 12 voltios
Se selecciona un reductor de 71:1
Amplificando el torque del motor en 0.0781Nm
Reduciendo la velocidad de salida en 83.8 rpm
Las demás características se encuentran el anexo N.
Dado que la velocidad angular del motor seleccionado es inferior a la
velocidad calculada, entonces el tiempo de ascenso del sistema para
llegar a los 32 milímetros se aumenta. Esto permite que el sistema sea
más fácil de controlar.
Tiempo de ascenso:
60*2
*8.831
πω =
srad /77.81 =ω
12
12 *ωω
zz
=
srad /77.8*451
2 =ω
114
srad /195.02 =ω
32 ωω =
ptx **3ω=
px
t*3ω=
ms
radm
t3
3
10*4*195.0
10*32−
−
=
st 02.41=
Tiempo necesario para desplazamiento de 32 milímetros.
El tiempo para variar 1 gramo es:
5002.41 s
t =
st 82.0=
Este tiempo es el que tiene que durar el ancho de pulso del
microcontrolador para controlar 1gramo.
Sistema de control on-off
El sistema de control on-off se basa en la acción de activar y desactivar
una señal, de acuerdo a la información recibida por un sensor y
comparada en un controlador, en el desarrollo de este proyecto los
elementos del sistema de control on-off son:
• La Planta
• El controlador - microcontrolador
• Sensor de peso – báscula
• Accionador – motor
Estos componentes conforman el sistema de control operando bajo las
órdenes del microcontrolador en el cual hay un algoritmo de
comparación.
115
Para controlar el peso de cada bolsa empacada se realiza un controlador
on-off, mediante la implementación algoritmo de control.
FIGURA 60: Algoritmo de control on-off
Fuente: Elaborado por los autores con el programa Visio
4.4.2 DISEÑO DEL PROGRAMA DEL SISTEMA DE PESO
Debido a los avances tecnológicos elegimos utilizar un TECLADO MATRICIAL
de membrana por sus características físicas, su fácil manejo para los operarios,
novedad tecnológica y tamaño.
116
FIGURA 61: Teclado de membrana utilizado.
Fuente: www.bopla.com
Para este sistema es necesario un microcontrolador MOTOROLA GP32, una
pantalla de cristal liquida “LCD”, un teclado matricial y el programador de
microgrades.
LA PANTALLA LCD utilizada en el proyecto es la siguiente debido a el
tamaño, costo, numero de caracteres se eligió una pantalla lcd de 80
caracteres el cual realiza la función que se necesita en el proyecto y es el
interfaz Hombre máquina mientras que las pantallas de TOUCH SCREEN son
muy costosas, y delicadas para este sector industrial.
En la siguiente foto se puede observar la tarjeta de control conectada a la
pantalla lcd elegida.
117
FIGURA 62: Tipo de LCD utilizada en el proyecto
Fuente. www. Crystalfontz.com
FIGURA 63: Foto de la tarjeta de control con el microcontrolador y LCD.
Fuente: Tomada por los autores
118
FIGURA 64: Tablero de control
Fuente: Tomada por los autores.
FIGURA 65: Báscula seleccionada.
Fuente: Tomada por los autores.
119
FIGURA 66: Báscula elegida con puerto de salida serial.
Fuente: Tomada por los autores.
La báscula seleccionada se puede apreciar en la Figura, fue elegida
teniendo las siguientes características:
Bajo costo
Respuesta de peso rápido.
Puerto de comunicación RS-232
Diseño industrial y para sector de alimentos. “bandeja en acero
inoxidable”
Rango de capacidad (0gr a 5000gr)
120
Sensibilidad de la celda 1gr.
PROGRAMACION EN MICROGRADES. CONFIGURACION / NUCLE / ESTRUCTURAS. Configuración de los
recursos del microcontrolador, las cuales son: entradas, salidas,
frecuencia de la tarea rápida, normal y lenta, nombre de estados,
nombre de programas, visualizaciones, teclados matriciales,
temporizados.
Debido que la báscula elegida tiene una velocidad de transmisión de datos
9600 BAUDIOS. Se debe configurar la frecuencia de tarea 2000 hertz según la
formula de microgrades.
<5
Baudios Frecuencia del canal rápido.
hertzhertz 200019205
9600 <=
CONFIGURACION/INTERFAZ/E/S Digital. En esta ventana se
configura los tipos de entradas y salidas a utilizar según la planta de
diseño.
121
CONFIGURACION/INTERFAZ/TECLADO: Se configura la clase de
teclado a utilizar. Teclado de membrana matricial.
CONFIGURACION/INTERFAZ/serial_SCI configuramos el puerto serial.
122
CONFIGURACION/INERFAZ/Display. Configuramos la LCD elegida
para el proyecto.
CONFIGURACION/TABLAS/Formatos. Se escribe los formatos a
visualizar en la LCD.
123
• SE CONFIGURA LA APLICACIÓN. Quedando de la siguiente
manera para nuestro sistema de peso.
124
4.4.3 ETAPA DE POTENCIA E INVERSOR DE GIRO PARA SISTEMA DE CONTROL DE PESO Y DE CENTRADO DE BOLSA.
Circuito electrónico del sistema
Debido a que la potencia del sistema no es significativamente grande,
con una corriente de 1 amperio y un voltaje de 12V, se selecciona un
circuito integrado que funcione como inversor de giro (punte H) para este
caso el L6203 el cual soporta una corriente máxima de 5 amperios. El
esquema electrónico y las características del circuito integrado se
encuentran en los anexos. Figura 67: Módulo inversor de giro.
Fuente: www.superrobotica.com/S310110.htm
Funcionamiento:
Este circuito integrado permite controlar un motor DC con una corriente maxima
de 4 amperios, se utiliza como inversor de giro.
4.5 Sistema de velocidad de la máquina actual El sistema actual de velocidad de toda la máquina es muy anticuado y costoso.
Consta de un motor de 48 voltios y un árbol de levas ajustable, para calibrar su
temporizado, el cual accionan por rozamiento varios fines de carrera para darle
la orden a todo el funcionamiento de la máquina, ocasionando desgaste y
desajuste en las levas, de esta manera alterando todos los accionamientos
125
neumáticos y sistema de sellado ocasionando errores en el producto
empacado.
4.5.1 Programa para aumentar la velocidad de la máquina empacadora a 60 bolsas por minuto. Se opto por utilizar un microcontrolador ONFIGUR GP32, sólo para este
sistema de velocidad debido que no vamos a visualizar en la pantalla
mensajes.
Se reemplazo un sistema mecánico de temporización de árbol de levas, por un
sistema electrónico por medio de secuencias. Es importante decir que el ahorro
de energía es alto debido que el sistema anterior suministraba alta potencia al
motor para poder girar el eje de levas.
En la figura xx se puede apreciar la máquina real, creada en Solid Edge, con el
fin de crear una idea más estable, en el circulo rojo vemos el sensor óptico que
utilizamos para contar la velocidad de la máquina. Por medio de una franja
negra que trae todas las bolsas a empacar podemos detectar el tiempo que
transcurre en llegar una bolsa con respecto a la otra.
126
FIGURA 68: Máquina empacadora de arroz con el sensor óptico y sin el sistema de sellado.
Fuente: Elaborado por los autores.
.
DISEÑO DE PROGRAMACIÓN PARA EL SISTEMA DE VELOCIDAD EN LAS MÁQUINAS EMPACADORAS DE ARROZ EN INPROARROZ
127
Utilizando como programación microgrades.
• Al abrir MICROGRADE nos aparece una pantalla que nos indica
que microcontrolador utilizaríamos que es la siguiente figura y
escogemos el microcontrolador MGP32SYS.
• En CONFIGURACIÓN / CONFIG / ESTRUCTURAS configuramos
lo siguiente.
128
• CONFIGURACIÓN / DATOS /VARIABLES. Creamos 6 variables
que serán los siguientes.
• SE CONFIGURA LA ONFIGURAC. Quedando de la siguiente
manera.
PROGRAMA PARA VISUALIZAR LA VELOCIDAD DE LA MÁQUINA
EMPACADORA DE ARROZ. SISTEMA CONTADOR DE VELOCIDAD DE BOLSAS POR MINUTO
129
Figura 69: Comparación de la señal de entrada con el contador.
Fuente: El autor con ayuda de Electronic workbench
Este sistema tiene como principio, el conteo por cada pulso generado por un
sensor, el sensor activa el contador y mientras la señal se mantiene, un
contador independiente, empieza su ciclo con ayuda de un generador de
pulsos, este generador tiene un periodo determinado previamente.
La línea azul tiene un periodo de 1ms, y la línea roja es la entrada del sensor a
la cual se le realiza el conteo. Una vez terminado el pulso del sensor, el
programa multiplica el periodo de muestreo por la cantidad de pulsos, y de esta
forma determina el ancho de cada pulso.
Si el proceso esta generando anchos de pulso muy anchos, significa que el su
velocidad es lenta, por el contrario si el sistema genera pulsos cortos significa
que la velocidad de la máquina es mayor.
De esta forma, el microcontrolador cuenta la velocidad de las bolsas que son
empacadas por cada minuto y mantiene controlando esa variable
• En CONFIGURACIÓN / CONFIG / ESTRUCTURAS configuramos
lo siguiente.
130
• CONFIGURA / INTERFAX / E/S DIGITAL . Nombramos el puerto
de entrada.
• CONFIGURA/INTERFAX/DISPLAY. Configuramos según los
datos de la LCD.
131
• CONFIGURA/TABLAS / FORMATOS. Escribimos el mensaje que
queremos visualizar.
• CONFIGURACIÓN / DATOS / Variables. Nombramos dos
variables.
132
• APLICACIÓN: Diseño del programa de velocidad de la máquina
con visualizacion.
4.6 Sistema contador de bolsas actual. Este sistema actualmente es análogo, y no es muy visible. En la mayoría de las
máquinas se encuentran dañados. Es necesario diseñar un sistema contador
para llevar una estadística de producción diaria de cada máquina y de esta
manera saber cuantas libras fueron despachadas en el día.
133
4.6.1 DISEÑO DEL PROGRAMA PARA EL CONTADOR DE BOLSAS EMPACADAS
PROGRAMA EN MICROGRADE
En el siguiente programa se utiliza; una pantalla de cristal líquido de 4 x 20
para visualizar el conteo de bolsas empacadas, un sensor óptico que trae la
máquina y un microcontrolador motorota MC68HC908GP32.
MICROGRADES utiliza 10 de los 14 pines que posee la LCD. Esto se debe a
que el aplicativo envía 2 nibbles de datos (en dos instantes) del nibble alto de
datos (D4 a D7) en lugar de un bite completo (D0 a D7) en un instante
ahorrando así 4 pines.
CONFIGURACIÓN DE LA PANTALLA “LCD”
En CONFIGURACIÓN/tda./ESTRUCTURA se activa el driver con uno (1).
Trabajado una frecuencia en la tarea a 4000 hertz que utilizaremos en los otros
programas, configuramos las entradas digitales debido que nuestro sensor nos
entrega una salida binaria.
Luego configuramos el tipo de LCD en nuestro caso es una LCD de 80
caracteres.
En CONFIGURACIÓN/INTERFAZ/DISPLAY. Escribimos el número de
caracteres de nuestra LCD a trabajar.
134
UTILIZAMOS UNA PLANTILLA FIJA CON VARIABLES
EN CONFIGURA/TABLAS/FORMATOS escribimos el mensaje BOLSAS EMPACADAS (####)(####) el paréntesis hace referencia a la variable ó un
bite que cambia en intervalos de tiempo y puede ser mostrado en una LCD por
medio de un visualizador.
VISUALIZADOR 0 VISUALIZADOR 1
MENSAJE QUE APARECERA EN LA PANTALLA
CONFIGURAMOS LAS ENTRADAS
En este caso la entrada será el pulso ó salida del sensor de la máquina. La
salida del sensor es un bit 1 ó 0, en presencia de la bolsa empacada es un 1 y
en ausencia un 0.
DISEÑAMOS EL CONTADOR DE 99.999.999
Se crea un contador bastante grande, debido que su aplicación es para una
máquina industrial, donde se trabaja demasiadas horas y su sistema de
empacado es muy velos, su velocidad promedio es de 1 segundo por bolsa
empacada.
135
Este programa se construyo, y se realizaron pruebas en la máquina
empacadora de arroz, en la planta de inproarroz tda.. Ubicada en el Km. 15
vía Puerto López-Villavicencio y funciono muy bien, como se puede observar
en la siguiente foto. Figura 70: Ejecución y correcto funcionamiento de los programas.
Fuente: Imagen tomada del autor.
4.7 SISTEMA PARA RETIRAR LA BOLSA DE ARROZ EMPACADA DE LA BÁSCULA.
Para retirar la bolsa empacada que se encuentra sobre la báscula, se utiliza un
actuador neumático, con el propósito de empujar la bolsa, enviándola sobre la
banda transportadora, este proceso se debe hacer en menos de 1 segundo.
136
SIMULACION FLUID SIM
Donde el pulsador de INICIO representa la entrada digital al microcontrolador
que dará una salida en alto K1 para activar el solenoide de la entrada de la
electroválvula Y1 cuya configuración es 3 / 2.
A continuación simulación paso a paso.
137
El pulsador de INICIO no ha sido oprimido, por lo tanto la electroválvula no a
sido activada para permitir el paso de aire comprimido al cilindro de simple
efecto, por lo tanto no hay salida del vástago.
Al ser oprimido el pulsador INICIO, se activará un relé que permitirá el paso
de corriente suficiente para excitar el solenoide de la electro válvula y así
permitir el paso de aire y expulsar el vástago.
Al desactivar el pulsador INICIO también se desactivará el solenoide, pues no
está enclavado, esto hace que la válvula regrese a su estado original, pues es
una válvula de retorno por resorte, lo mismo ocurre con el cilindro de simple
efecto que también tiene retorno por resorte.
138
Tener en cuenta que la siguiente figura representa al microcontrolador que
activará una salida en alto si es pulsado el INICIO.
Microcontrolador Salida en alto de un pin del micro.
4.8 ESQUEMA DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO DE LA MÁQUINA Mantenimiento Preventivo Este tipo de mantenimiento surge de la necesidad de rebajar el correctivo y
todo lo que representa. Pretende reducir la reparación mediante una rutina de
inspecciones periódicas y la renovación de los elementos dañados, si la
segunda y tercera no se realizan, la tercera es inevitable.
139
Características: Básicamente consiste en programar revisiones de los equipos, apoyándose en
el conocimiento de la máquina en base a la experiencia y los históricos
obtenidos de las mismas. Se confecciona un plan de mantenimiento para cada
máquina, donde se realizaran las acciones necesarias, engrasan, cambian
correas, desmontaje, limpieza, etc.
Ventajas: Se hace correctamente, exige un conocimiento de las máquinas y un
tratamiento de los históricos que ayudará en gran medida a controlar la
máquinaria e instalaciones.
El cuidado periódico conlleva un estudio óptimo de conservación con la
que es indispensable una aplicación eficaz para contribuir a un correcto
sistema de calidad y a la mejora de los continuos.
Reducción del correctivo representará una reducción de costos de
producción y un aumento de la disponibilidad, esto posibilita una
planificación de los trabajos del departamento de mantenimiento, así
como una previsión de los recambios o medios necesarios.
Se concreta de mutuo acuerdo el mejor momento para realizar el paro
de las instalaciones con producción.
Desventajas: Representa una inversión inicial en infraestructura y mano de obra. El
desarrollo de planes de mantenimiento se debe realizar por técnicos
especializados. Si no se hace un correcto análisis del nivel de mantenimiento preventivo,
se puede sobrecargar el costo de mantenimiento sin mejoras
sustanciales en la disponibilidad.
Los trabajos rutinarios cuando se prolongan en el tiempo produce falta
de motivación en el personal, por lo que se deberán crear sistemas
imaginativos para convertir un trabajo repetitivo en un trabajo que
140
genere satisfacción y compromiso, la implicación de los operarios de
preventivo es indispensable para el éxito del plan.
La siguiente rutina de mantenimiento se elaboro teniendo en cuenta las
características de la máquina para con ello proceder a realizarla. Tabla 12: Rutina de mantenimiento.
RUTINA DE MANTENIMIENTO
PREVENTIVO PLANIFICADO
INPROARROZ LTDA.
EQUIPO MÁQUINA
EMPACADORA DE ARROZ
LOCALIZACIÓN PLANTA DE EMPAQUETADO
MODELO 1988
SERIE No. 10089-12
PAIS DE ORIGEN COLOMBIA
No. INVENT. TÉCNICO 10
141
SEMANA INSPECCIONES
1 2 3 4 Efectuar limpieza integral interna y externa del equipo Inspeccionar carcasa y aspecto fisico en general
Inspeccionar cables, terminales y demás elementos eléctricos y/o electrónicos
Inspeccionar las condiciones ambientales del equipo, Humedad Calor, Frio, entre otras.
VERIFICACIONES
Verificar estado de las Guias Interiores Horizontales Verificar estado de la Mesa de Trabajo Verificar estado de Mordazas de sellado vertical Verificar estado de Mordazas de sellado Horizontal. Verificar estado de los cilindros neumaticos Verificar estado del Regulador para adecuar la Carrera de Corte Verificar estado de la Parte Delantera del Carro Corredera Verificar estado de la Base de la empacadora arroz Verificar estado de funcionamiento optico
Verificar estado de los rodamientos de los rodillos que tensionan la bolsa.
Verificar estado de los motores de la máquina.
Verificar estado de las pastillas del freno embrague.
142
FECHA DE REALIZACIÓN
FIRMA DEL RESPONSABLE A CARGO
TIEMPO DE EJECUCIÓN (TIEMPO ESTANDAR 1H) MATERIAL GASTABLE REPUESTOS HERRAMIENTA Y EQUIPO
OBSERVACIONES CARRO CORREDERA OBSERVACIONES BASTIDOR
OBSERVACIONES DE LA MESA DE EMPAQUETADO OBSERVACIONES DEL SISTEMA DE SELLADO
143
OBSERVACIONES PARTE FRONTAL DE LA MÁQUINA OBSERVACIONES MOTOR
CODIGO DE FALLAS
1.FALTA DE LUBRICACIÓN 8.FALTAN EJES 2.FALTA PALANCA 9.FALTAN TORNILLOS 3.FALTA PILOTO DE ENCENDIDO 10.FALTA LIMPIEZA
4.FALTAN PIÑONES
11.DISPOSITIVO DE LUBRICACIÓN
5.FALTAN RODAMIENTOS
12.FALTAN TUERCAS
6.FALTAN HERRAMIENTAS 13.PARTES EN MAL ESTADO 7.FALTAN ACCESORIOS 14.DESGASTE
Fuente: Elaborado por los autores
4.9 ANÁLISIS DE COSTO/BENEFICIO. Se realiza un estudio de ventas y horas trabajadas en cada mes, ya que
el producto que se maneja en la empresa, es el arroz y todos los meses
no se tiene este producto en el mercado, porque se siembra en
temporadas especiales y su cosecha no es constante en todos los meses
del año.
Los estados financieros de la empresa Inproarroz tiene como propósito
general, presentar y preparar al cierre de un periodo la información
contable para ser conocidos por usuarios indeterminados, con el ánimo
144
145
principal de satisfacer el interés común del público para generar flujos
favorables de fondos; se realizo un estudio en el área contable que los
cierres de periodo al año son 4, es por esta razón que en la planta de
empaquetado tienen que trabajar más horas, en los meses de enero,
febrero y marzo las máquinas trabajan ocho horas diarias debido a que
los consumidores tienden a disminuir la cantidad demandada de este
producto.
En abril y mayo las máquinas trabajan diez horas diarias, en estos dos
meses las ventas comienzan su estado de crecimiento, luego en junio,
julio, agosto, septiembre y octubre se trabajan 14 horas al día y la
demanda tiene una variación de crecimiento a causa de la multiplicidad
del los proveedores por la cosecha de arroz que se presenta en este
periodo, en noviembre y diciembre la demanda del arroz tiende a
disminuir debido a la cosecha las máquinas empacan durante nueve
horas diarias.
En la siguiente tabla se puede observar los periodos de producción y sus
respectivos cálculos contables.
TABLA 13 CUADRO COMPARATIVO DE LA MÁQUINA ACTUAL vs MODERNA POR AUMENTO DE VELOCIDAD AL EMPACADO.
Fuente: Elaborado por los autores.
CUADRO COMPARATIVO DE LA MÁQUINA ACTUAL Y MODERNA POR VELOCIDAD DE EMPACADO MÁQUINA ACTUAL MÁQUINA MODERNA
ETAPAS DEL AÑO NUMERO DE
DIAS MÁQUINA ACTUAL
[b/d] BOLSAS
EMPACADAS MÁQUINA MODERNA
BOLSAS EMPACADAS
HORAS PERIODO / DIA
enero - marzo 78 24000 1872000 28800 2246400 8 abril - mayo 52 30000 1560000 36000 1872000 10
junio - octubre 150 42000 6300000 50400 7560000 14 noviembre - diciembre 52 27000 1404000 32400 1684800 9
TOTAL 11136000 13363200
DIFERENCIA DE BOLSAS EMPACADAS DE UNA MÁQUINA POR
AÑO 2227200
DIFERENCIA MONETARIA POR AÑO 1603584000
Fuente: Elaborado por los autores
146
147
TABLA 14: ANÁLISIS COMPARATIVO DE LA MÁQUINA ACTUAL vs MÁQUINA MODERNA
Fuente: Elaborado por los autores.
ANALISIS POR PRECISION
ETAPAS DEL AÑO NUMERO DE DIASMÁQUINA ACTUAL
[b/d] BOLSAS
EMPACADAS MÁQUINA MODERNA
BOLSAS EMPACADAS
HORAS PERIODO / DIA
enero - marzo 78 24000 1872000 28800 2246400 8 abril - mayo 52 30000 1560000 36000 1872000 10 junio - octubre 150 42000 6300000 50400 7560000 14 noviembre - diciembre 52 27000 1404000 32400 1684800 9
TOTAL 11136000 13363200
LIBRA POR
BOLSAS LIBRA POR
BOLSAS LIBRA =500gr 5568000000 LIBRA =500gr 6681600000 CON ERROR=505gr
5623680000 CON ERROR=501gr
6694963200
DIFERENCIA 55680000 DIFERENCIA 13363200
$ 80.179.200,00
$ 19.243.008,00
Como se puede observar en la tabla con un error de 1% el cual corresponde a 5gr, característica de la máquina
empacadora actual, en la cual se tiene una perdida anual de $80.179.200, también se puede apreciar que con un
error de 0.2% correspondiente a 1gr como es la propuesta, se genera una perdida anual de $19.243.008.
NOTA: En la tabla anterior se puede observar las cifras de pérdidas en el año.
Comparando pérdidas al empacar el arroz sin un sistema de peso con un error
del 1 % y un error del 0.2% estos errores de peso fueron realizados en la planta
de empaquetado con el personal técnico se tomaron 6 muestras para saber la
variación de peso de cada pocillo los cuales fueron marcados.
En la foto se puede ver la máquina
en la planta de empaquetado. En el
círculo rojo se encuentra los
pocillos, la cual se marcaron
numéricamente de 1 hasta 6 luego
se llevaron las respectivas libras de
arroz empacadas a una báscula
electrónica, y obtener un error
promedio. El cuadro azul muestra la
manivela manual para variar el
peso. El error es de 5 gr por bolsa.
COSTO DE PRODUCCIÓN DEL PROYECTO TABLA 15: Costo del desarrollo del proyecto.
articulo precio unitario cantidad precio totalmotor1 180000 1 $ 180.000,00 microcontrolador 20000 2 $ 40.000,00 diseño de tarjetas 30000 4 $ 120.000,00 piñones 4 $ 250.000,00 cableado 30000 1 $ 30.000,00 motoreductor 450000 1 $ 45.000,00 tablero de control 120000 1 $ 12.000,00 báscula 900000 1 $ 900.000,00 componentes electronicos 60000 1 $ 60.000,00 soporte de báscula 150000 1 $ 150.000,00 costos inmateriales 700000 1 $ 700.000,00 mano de obra"tecnico" 600000 1 $ 600.000,00 costo del diseño ingenieril 20000000 1 $ 20.000.000,00
total $ 23.087.000,00 Fuente: Elaborado por los autores.
La tabla 15 muestra el costo de producción de todo el proyecto.
148
5. CONCLUSIONES En el desarrollo progresivo de este país se a observado una tendencia de
crecimiento, quizás muy lenta para un país que lo tiene todo, pero aun así
sectores empresariales e industriales que se encuentran seriamente
comprometidos con el desarrollo, han invertido y han apostado, en nuevas
estrategias comerciales y en mecanismos tecnológicos, que permitan encontrar
una mejor respuesta por año a cada inversión de tiempo y de dinero.
Con el desarrollo de este proyecto se puede concluir
1. La báscula comercial si puede dar respuestas en un tiempo inferior a un
segundo.
2. Se puede implementar el sistema de control on-off para una precisión de 1gr.
3. Los circuitos electrónicos de control y de potencia, no son de gran
complejidad electrónica.
4. La máquina modernizada puede empacar 60 bolsas por minuto.
5. La modernización de esta máquina no requiere de alta tecnología ni de
procesos de diseño y manufactura demasiado costosos.
6. El consumo de energía eléctrica de la máquina modernizada es inferior al
consumo de la máquina actual.
Los procesos de ingeniería siempre se ven seriamente afectados por las
circunstancias económicas que los rigen, y es esta la razón por la cual se debe
optimizar, perfeccionar, mejorar, los procesos de industrialización con el objeto
de imponer en el mercado y en la industria, nuevas alternativas altamente
competitivas, con las cuales se pueda llegar al consumidor final de una forma
directa y con una función social.
La modernización de esta máquina es económicamente viable, no tiene ningún
problema técnico complejo, que no se pueda resolver. Por el contrario, como se
propone en este trabajo, la máquina es completamente operable, manipulable y
de muy fácil mantenimiento desde el punto de vista técnico y económico.
149
6. BIBLIOGRAFÍA
OGATA. Katsuhiko. Dinamica de sistemas. Mexico: prentice-hall.
SHIGLEY. Joseph E. y MISCHKE. Charles R. Diseño en Ingeniería Mecánica.
Sexta edición. Editorial Mc Graw Hill.
BEER. Ferdidnand P & RUSELL. JOHNSTON JR. Mecanica de Materiales.
Bogota. D.C. Mc Graw Hill.
BERNARD. J. Hamrock, BO Jacobson, STEVEN R. Schmid. Elementos de
Máquinas. Mc Graw Hill.
TIMOTHY J. Maloney, Electrónica Industrial Moderna. Tercera edición.
Prentice-hall.
150
7. ANEXOS
151
152
La carga que soportara esta plataforma es aproximadamente 5.5Kg, esta carga
es despreciable para este soporte construido en acero 1010.
ANEXO A. Soporte de la báscula
Fuente: Elaborado por los autores
ANEXO B. PLANO DEL SOPORTE DE LA BÁSCULA
153
ANEXO C Tarjetas de los circuitos de control
Comunicación Serial con la báscula y sistema de peso
Fuente: Elaborado por los autores
154
ANEXO D. CIRCUITO DE CONTROL PARA EL SISTEMA DE CENTRADO, CONTADOR DE BOLSAS
Y SISTEMA DE VELOCIDAD.
Fuente: Elaborado por los autores
155
PROPIEDADES MECANICAS TRATAMIENTO EN CALIENTE IDENTIFICACION NORMAS Y MARCAS
GRADO AISI-SAE EQUIVALENCIAS
ESTADO DE SUMINISTRO
DUREZA BRINELL
RESISTENCIA A LA
TRACCION
LIMITE ELASTICO
REDUCCION AREA TRATAMIENTO TEMPERATURA
1010 DIN CK-10
BOEHLER ES-1 UNI C-10
LAMINADO EN CALINTE
CALIBRADO
130 170
40kg/mm 54kg/mm
30 45
65 55
FORJA RECOCIDO
TEMPLE REVENIDO
900-1200 600-670 900-930 150-200
1020 DIN CK-25 AFNOR XC-18 NORMALIZADO 131 45kg/mm 29 51
FORJA NORMALIZADO
RECOCIDO TEMPLE
REVENIDO
1110 - 900 920 - 990 870-910
870 – 980
ANEXO E. TABLA CARACTERÍSTICAS DE RESISTENCIA DE MATERIALES.
156
PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS ACEROS 1010 Y 1020
Fuente: Elaborado por los autores
ANEXO F CATALOGO DE TECLADOS ESPECIALES DE MEMBRANA Y
METALICOS CON ILUMINACIÓN.
157
158
159
FUENTE:WWW.APEM.COM
160
ANEXO G TABLA DE RESISTENCIAS DE MATERIALES
FUENTE: Diseño En Ingeniería Mecánica, Joseph E. Shigley Charles R. Pág. 1215.
161
ANEXO H CARACTERISTICAS DE FACTOR DE SEGURIDAD
FUENTE: Elementos De Máquinas, Bernard J. Hamrock Pág-9.
162
ANEXO I. TABLA DE LOS MODULOS Y PASO DIAMETRAL
FUENTE: Diseño De Ingeniería Mecánica, Joseph E. Shigley, Pág-843.
163
ANEXO J. CIRCUITO INTEGRADO DE INVERSIÓN DE GIRO PARA LOS MOTORREDUCTORES SELECCIONADOS
164
165
www.ortodoxism.ro/datasheets/stmicroelectronics/1373.pdf
166
ANEXO K. BÁSCULA PARA EL SISTEMA DE CONTROL DE PESO.
167
ANEXO L CATALOGO DEL MOTORREDUCTOR
www.transmotec.com
168
ANEXO M. SELECCIÓN DEL MOTOR PARA EL SISTEMA DE CENTRADO.
El motor seleccionado debe aproximarse a las siguientes características: Voltaje del motor: 24V DC Rpms en la salida: 180 rpm
169
170
http://pdf.directindustry.com/pdf/zeitlauf/catalogue-standard-modular-system-2007/14626-21997-
_29.html
ANEXO N: SOPORTE PARA EL MOTOR DEL CENTRADO DE LA BOLSA
171
ANEXO O: SOPORTE PARA EL MOTOR DEL SISTEMA DE PESO
172
ANEXO: P CIRCUITO DE INVERSORES DE GIRO
Fuente: Elaborado por los autores
173
ANEXO: Q ENGRANE DE 13 DIENTES
174 174
ANEXO: R ENGRANE DE 39 DIENTES
175 175