presupuesto de faja

INSTITUTO POLITCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA MECNICA Y

ELCTRICA

UNIDAD ZACATENCO

TPICOS SELECTOS DE INGENIERA

DESARROLLO EMPRESARIAL DE INGENIERA

DISEO DE UNA BANDA TRANSPORTADORA

SEMIAUTOMTICA PARA LA FABRICACIN DE TANQUES DE

COMBUSTIBLE DE VEHCULOS DE CARGA

TESIS

QUE PARA OBTENER EL TTULO DE

INGENIERO EN CONTROL Y AUTOMATIZACIN

PRESENTAN:

JOS ARMANDO CASTRO MEDINA

GUSTAVO YAFT MARTNEZ GONZLEZ

FRANCISCO JAVIER RAVELO ACUA

ASESORES:

ING. ANA MARA VERA JAIME

ING. ENRIQUE LPEZ SANTINI

MXICO D.F. DICIEMBRE 2011

INSTITUTO POLITCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA MECNICA y ELECTRICA

UNIDAD PROFESIONAL "ADOLFO LPEZ MATEOS"

TEMA DE TESIS QUE PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO EN CONTROL Y AUTOMATIZACION POR LA OPCIN DE TITULACIN TESIS COLECTIVA Y EXAMEN ORAL INDIVIDUAL DEBERA(N) DESARROLLAR

c. JOS ARMANDO CASTRO MEDINA C. GUSTAVO y AFT MARTNEZ GONZLEZ C. FRANCISCO JAVIER RAVELO ACUA

"DISEO DE UNA BANDA TRANSPORTADORA SEMIAUTOMATICA PARA LA FABRICACIN DE TANQUES DE COMBUSTIBLE DE VEHCULOS DE CARGA"

DISEAR UNA BANDA TRANSPORTADORA PARA EL PROCESO DE FABRICACIN DE TANQUES DE COMBUSTIBLE EN LA EMPRESA SAG-MECASA. EL DISEO CONTENDR UN SISTEMA DE TRANSMISIN DE MOVIMIENTO, UN SISTEMA NEUMTICO Y UN SISTEMA DE CONTROL, ESTE DISEO SE HAR EN BASE A LAS CARACTERISTICAS y NECESIDADES DE LA LNEA DE PRODUCCIN OBTENIDAS CON EL FIN DE ASEGURAR Y REDUCIR LOS TIEMPOS DE TRANSPORTE, ENTRE CADA ESTACIN DEL PROCESO POR LAS CUALES PARA EL TANQUE y LOS DAOS PRODUCIDOS.

:. INTRODUCCiN. :. OBJETIVO. :. PLANTEAMIENTO :. JUSTIFICACIN. :. MARCO TERICO. :. PROCESO DE FABRICACIN DE TANQUES DE COMBUSTIBLE. :. .:. :. :. :. :.

DISEO DE LA BANDA TRANSPORTADORA ESTUDIO ECONMICO. CONCLUSIONES. GLOSARIO. BIBLIOGRAFA. ANEXOS.

MXICO D. F., A 09 DE MAYO DE 2012.

~ ~ : ASESORES MARA VERA JAIME

INSTITUTO POLITCNICO NACIONAL 2011

I

NDICE

Contenido Pagina

ndice. ..........I

Introduccin........V

Objetivo general....VI

Objetivo especficoVI

Planteamiento del problema..VII

Justificacin......VII

Capitulo 1 - Marco terico

1.1 Manejo de materiales y productos en un proceso industrial....2

1.2 Historia de las bandas transportadoras...3

1.3 Bandas transportadoras........4

1.4 Partes que constituyen una banda transportadora6

1.4.1 Banda cerrada flexible.....7

1.4.2 Rodillos..9

1.4.3 Tambores.11

1.4.4 Dispositivos de tensado....12

1.4.5 Bastidores13

1.4.6 Motorreductor..13

1.4.7 Otros componentes de la banda transportadora...14

1.5 Tipos de bandas transportadoras...15

1.5.1 Bandas de rodillos (roller conveyors)..15

1.5.2 Bandas con ruedas (skate-wheel conveyors)....16

1.5.3 Bandas planas (belt conveyors)...16

1.5.4 Bandas con cadenas (chain conveyors).18

1.5.5 Bandas con listones (slat conveyors)..18

1.5.6 Bandas areas de carros (overhead trolley conveyors)..19


II

1.5.7 Bandas por cable enterrado (in-floor towline conveyors)....20

1.5.8 Bandas de carro sobre rieles (cart-on-track)..21

Capitulo 2 Proceso de fabricacin de tanques de combustible

2.1 Antecedentes..24

2.2 Localizacin24

2.3 Ubicacin.25

2.4 Descripcin de la lnea de produccin de tanques de aluminio para

vehculos de carga....25

2.4.1 Estacin 1. Rolar cuerpo...26

2.4.2 Estacin 2. Puntear cuerpo......26

2.4.3 Estacin 3. Soldar longitudinalmente.....27

2.4.4 Estacin 4. Puntear componentes y soldar mamparas.......28

2.4.5 Estacin 5. Soldar tapas...29

2.4.6 Estacin 6 y 7. Soldado de componentes......30

2.4.7 Estacin 8. Prueba de fugas....31

2.4.8 Estacin 9. Colocacin de accesorios y limpieza.32

2.5 Diagrama de bloques del proceso de fabricacin de tanques de

combustible de aluminio...33

2.6 Diagrama de flujo del proceso de fabricacin de tanques de combustible

de aluminio....34

2.7 Transporte actual de la lnea...35

2.8 Especificaciones tcnicas del tanque36

2.9 Balance de la lnea de produccin..36

2.10 Ubicacin de la lnea de produccin de tanques de aluminio dentro

de la empresa..39

2.11 Restructuracin de la lnea de produccin de tanques de aluminio

dentro de la empresa......40


III

Capitulo 3 Diseo de la banda transportadora

3.1 Funcionamiento de la banda transportadora....42

3.2 Diagrama de flujo de la banda transportadora..43

3.3 Seleccin del PLC.....44

3.4 Programa del PLC (programacin en escalera)...48

3.5 Explicacin del programa del PLC..55

3.6 Clculos elctricos.58

3.6.1 Potencia total...58

3.6.2 Calibre de los conductores...59

3.7 Clculo del motorreductor....59

3.8 Clculo de la potencia requerida por el motor..62

3.9 Seleccin de los cilindros neumticos...63

3.9.1 Clculo de los cilindros neumticos....64

3.10 Diagramas de la banda transportadora

3.10.1 Base metlica.......68

3.10.2 Set de rodillos triples69

3.10.3 Sistema de traccin..70

3.10.4 Sistema de levantamiento...71

3.10.5 Ubicacin de sensores, torre de lmparas indicadoras y

estacin de botones.72

3.10.6 Diseo de la banda transportadora semiautomtica..73

3.10.6 Ubicacin de la banda transportadora en la lnea de

produccin.74

3.10.7 Diagrama elctrico del PLC....75

3.10.8 Diagrama electroneumtico....77

Capitulo 4 - Estudio econmico

4.1 Cotizacin de materiales..79

4.2 Criterio de seleccin de proveedor.....81


IV

4.3 Costo del diseo de la banda transportadora...86

4.4 Costo de la instalacin.....86

4.5 Costos de mantenimiento por rea....87

4.6 Inversin total de la banda transportadora....88

4.7 Situacin actual de la empresa de la produccin de tanques....89

4.8 Situacin estimada de la empresa de la produccin de tanques

implementando la banda transportadora...90

4.9 Situacin actual del pago de los salarios de los trabajadores por estacin

de trabajo..............91

4.10 Situacin estimada del pago de los salarios de los trabajadores

implementando la banda......92

4. 11 Tabla resumen de la implementacin de la banda transportadora....93

Conclusiones.94

Glosario.....97

Bibliografa..100

Anexos.102


V

INTRODUCCIN

INTRODUCCIN

Para la fabricacin de tanques de combustible de aluminio se tiene

una lnea de proceso formada por diferentes estaciones de trabajo, en estas

estaciones los tiempos de trabajo de manufactura del tanque son diferentes,

provocando retardos y tiempos muertos en cada una de ellas, el transporte

entre cada estacin es sobre un riel discontinuo donde el tanque es jalado

por el operario y cargado para colocarlo en la siguiente parte del riel, durante

esta accin el tiempo de produccin se incrementa y el tanque sufre daos

fsicos producidos por el arrastre a travs del riel.

Un balance de lnea muestra que para incrementar la produccin es

necesario reducir los tiempos de transporte, reubicar las estaciones y

eliminar una estacin de trabajo, para esto se dise una banda

transportadora semiautomtica para el proceso de fabricacin de tanques de

combustible en la empresa SAG MECASA, la cual tendr movimiento

impulsado por motores, un sistema formado por un PLC con sensores,

estaciones de botones y un sistema neumtico que permitir que cuando el

tanque avance a travs de la lnea de produccin y llegue a las estaciones se

coloque en una posicin que permita su manipulacin.

La propuesta del diseo de la banda transportadora reducir los tiempos de

transporte entre cada estacin de trabajo, eliminando los movimientos

innecesarios y aumentando la movilidad en cada estacin de trabajo,

reducir el maltrato del tanque producido por el mal manejo a travs del riel,

evitara accidentes durante su transporte y por consecuencia el incremento en

la produccin de tanques.


VI

OBJETIVO GENERAL

Disear una banda transportadora semiautomtica para el proceso de

fabricacin de tanques de combustible en la empresa SAG MECASA.

OBJETIVO ESPECIFICO

Una vez planteado el problema se disear una banda transportadora,

proponiendo diferentes sistemas tales como: un sistema de transmisin de

movimiento, un sistema electro-neumtico y un sistema de control gobernado

por un PLC con sensores, estaciones de botones que en conjunto permitirn

que cuando el tanque avance a travs de la lnea de produccin y llegue a

las estaciones se coloque en una posicin que permita su fcil manipulacin.

Este diseo se har en base a las caractersticas y necesidades de la lnea

de produccin obtenidas por un levantamiento fsico, con el fin de asegurar y

reducir los tiempos de transporte, entre cada estacin del proceso por las

cuales pasa el tanque.


VII

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Para la fabricacin de tanques de combustible de aluminio se tiene

una lnea de proceso formada por diferentes estaciones de trabajo (rolado

,punteado, soldado, soldado de componentes, mamparas y tapas, prueba de

fugas, limpieza y empaque), en estas estaciones los tiempos de trabajo de

manufactura del tanque son diferentes, provocando retardos y tiempos

muertos en cada una de ellas, el transporte entre cada estacin es sobre un

riel discontinuo donde el tanque es jalado por el operario y cargado para

colocarlo en la siguiente parte del riel, durante esta accin el tiempo de

produccin se incrementa y el tanque sufre daos fsicos producidos por el

arrastre a travs del riel.

La empresa SAG MECASA realiz un balance de lnea en donde

not que para incrementar la produccin es necesario reducir los tiempos de

transporte, reubicar las estaciones y eliminar una estacin de trabajo, para

esto es necesario implementar una banda transportadora continua a travs

de la lnea de produccin.

JUSTIFICACIN

La propuesta del diseo de la banda transportadora reducir los tiempos

de transporte entre cada estacin de trabajo, eliminando los movimientos

innecesarios y aumentando la movilidad en cada estacin de trabajo y

aumentar la produccin adems de reducir el maltrato del tanque producido

por el mal manejo a travs del riel y evitar accidentes durante su transporte.


1

Capitulo 1

Marco terico


2

1.1 MANEJO DE MATERIALES Y PRODUCTOS EN UN PROCESO

INDUSTRIAL

El manejo de materiales y productos lo podemos definir como la

preparacin y colocacin de cada uno de ellos para facilitar su movimiento

dentro del proceso industrial, comprende todas las operaciones a las que se

somete el producto, excepto el trabajo de elaboracin propiamente dicho y

en muchas ocasiones se incluye al manejo de materiales y productos como

una parte integrante del proceso.

Hoy en da se ha creado un especial inters por el transporte mecnico de

materiales y productos debido a que la mano de obra cada vez es ms cara y

en cierto grado peligrosa dependiendo del proceso, utilizando los medios

mecnicos para el trasporte de los materiales y productos, la seguridad en el

hombre es mayor, con menos riesgos de accidentes, efectuando una labor

ms ardua a la vez que es ms rpido y eficiente.

Para los procesos industriales que incluyen lneas de ensamble o de traslado

de materiales productos es indispensable el uso de un sistema de

transporte mecnico, en la mayor parte de ellos se recurre a las cintas

bandas transportadoras y esto se debe a varias ventajas que presentan,

entre ellas las grandes distancias a las que se efecta el transporte, facilidad

de adaptacin al terreno arquitectura del proceso dentro de la planta, su

gran capacidad de transporte, la disponibilidad de transportar diversos

materiales y productos, no alteran al producto transportado.

Las bandas transportadoras pueden presentar diferentes diseos,

construcciones y funcionamientos que dependen del tipo del proceso, del

producto y las disponibilidades de la industria.


3

1.2 HISTORIA DE LAS BANDAS TRANSPORTADORAS

Las primeras cintas transportadoras que se conocieron fueron

empleadas para el transporte de carbn y materiales de la industria minera.

El transporte de material mediante cintas transportadoras, data de

aproximadamente el ao 1795. La mayora de estas tempranas instalaciones

se realizaban sobre terrenos relativamente plano, as como en cortas

distancias.

El primer sistema de cinta transportadora era muy primitivo y consista en

una cinta de cuero, lona, o cinta de goma que se deslizaba por una tabla de

madera plana o cncava. Este tipo de sistema no fue calificado como

exitoso, pero proporciono un incentivo a los ingenieros para considerar los

transportadores como un rpido, econmico y seguro mtodo para mover

grandes volmenes de material de un lugar a otro.

Durante los aos 20, la compaa minera de Henry Clay Frick demostr que

los transportadores de cinta podan trabajar sin ningn problema en largas

distancias. Estas instalaciones se realizaron bajo tierra, desde una mina de

carbn recorriendo casi 8 kilmetros. La cinta transportadora consista de

mltiples pliegues de algodn de pato recubierta de goma natural, que eran

los nicos materiales utilizados en esos tiempos para su fabricacin.

En 1913, Henry Ford introdujo la cadena de montaje basada en cintas

transportadoras en las fbricas de produccin de la Ford Motor Company.

Durante la Segunda Guerra Mundial, los componentes naturales de los

transportadores se volvieron muy escasos, permitiendo que la industria de


4

polmeros se dedicara a crear materiales sintticos que reemplazaran a los

naturales. Desde entonces se han desarrollado muchos materiales para

aplicaciones muy concretas dentro de la industria, como las bandas con

aditivos antimicrobianos para la industria de la alimentacin o las bandas con

caractersticas resistentes para altas temperaturas.

Con el paso del tiempo las bandas transportadoras fueron evolucionando su

construccin, diseo y funcionamiento apegndose a las necesidades y

caractersticas de los procesos de produccin [4].

1.3 BANDAS TRANSPORTADORAS

Las bandas transportadoras se emplean cuando los materiales deben

ser desplazados en cantidades relativamente grandes entre posiciones

especficas de una ruta fija. La mayora de estos sistemas son impulsados

mecnicamente; algunos emplean la gravedad para trasladar la carga entre

puntos de diferente altura.

Estos equipos comparten los siguientes atributos:

Son generalmente mecanizados y a veces automatizados.

Ocupan posiciones fijas, estableciendo las rutas.

Pueden estar montados sobre el suelo o suspendidos del techo.

Casi siempre estn limitados a un flujo unidireccional de materiales.

Generalmente mueven cargas discretas, aunque algunos estn

preparados para cargas voluminosas o continuas.

Pueden emplearse slo para transporte o para transporte ms

almacenamiento automtico de elementos.


5

Una caracterstica comn de las bandas transportadoras es que el

mecanismo de avance est construido sobre el mismo camino de la cinta.

Los elementos transportadores individuales (si se usan carritos u otros

receptculos) no son impulsados individualmente.

El empleo de las Bandas Transportadoras es muy diverso entre las cuales

podemos destacar los siguientes:

Las industrias extractivas (Minas subterrneas y a cielo abierto,

canteras).

Las Industrias siderrgicas (Parques de carbn y minerales).

Instalaciones portuarias de almacenamiento, carga y descarga de

barcos, aviones, vehculos terrestres.

Centrales Trmicas (Parques de almacenamiento y transporte a

quemadores de carbn, as como la evacuacin de las cenizas

producidas).

Industrias agrcolas (Transporte de cereales, cosechas).

Industria Automotriz.

Industria Qumico - Farmacutica.

Industria Alimenticia.

Las ventajas que tienen las bandas transportadoras son:

Permiten el transporte de materiales a gran distancia.

Se adaptan al terreno.

Tienen una gran capacidad de transporte.

Permiten transportar una variedad grande de materiales.

Es posible la carga y la descarga en cualquier punto del trazado.

Se puede desplazar.


6

Las desventajas que presentan son:

Son caras.

Su instalacin y mantenimiento no son sencillos.

El transporte es en una sola direccin.

Para la correcta seleccin de una banda transportadora se deben considerar

las siguientes variables:

Material a transportar

Caractersticas fisicoqumicas.

Capacidad y peso.

Distancia de transporte.

Niveles de transporte.

Interferencias, limitaciones, apoyos.

Funcin requerida del medio transportador.

Condiciones ambientales.

Recursos energticos.

Recursos financieros.

Clasificacin de usuarios y tiempo de utilizacin [5].

1.4 PARTES QUE CONSTITUYEN UNA BANDA TRANSPORTADORA

Las bandas transportadoras estn constituidas bsicamente por una banda

cerrada flexible que se desplaza sobre unos rodillos de giro libre, un tambor

de accionamiento que es el encargado de transmitir movimiento a la banda,

un motor y un moto-reductor que son los encargados de generar y definir el

movimiento y la velocidad, estos y otros componentes estn alojados

sobre una estructura metlica llamada bastidor que le brinda soporte y

cohesin como se muestra en la figura 1.1 [6].


7

Figura 1.1. Partes de una banda transportadora.

1.4.1 BANDA CERRADA FLEXIBLE

La funcin principal de la banda es soportar directamente el material a

transportar y desplazarlo desde el punto de carga hasta el de descarga,

razn por la cual se la puede considerar el componente principal de las

cintas transportadoras; tambin en el aspecto econmico es, en general, el


8

componente de mayor precio. Se sabe que conforme aumenta la longitud,

tambin crece el costo de la banda respecto del total.

Pueden llevarse a cabo las siguientes clasificaciones de las bandas:

Segn el tipo de tejido:

De algodn.

De tejidos sintticos.

De cables de acero.

Segn la disposicin del tejido:

De varias telas o capas.

De tejido slido.

Segn el aspecto de la superficie portante de la carga:

Lisas.

Rugosas.

Con nervios, tacos o bordes laterales vulcanizados.

La Banda al cumplir la funcin de transportar, est sometida a la accin de

las siguientes influencias.

De las fuerzas longitudinales, que producen alargamientos.

Del peso del material entre las ternas de rodillos portantes, que

producen flexiones locales, tanto en el sentido longitudinal como en el

transversal, y ello a consecuencia de la adaptacin de la banda a la

terna de rodillos.

De los impactos del material sobre la cara superior de la banda, que

producen erosiones sobre la misma.

Para soportar adecuadamente las influencias anteriores, la banda est

formada por dos componentes bsicos:


9

1.- El tejido o Carcasa, que transmite los esfuerzos.

Los materiales del tejido empleados en la actualidad se muestran en la

tabla 1.1.

Material del Tejido

Cdigos de Identificacin

Algodn B

Rayn Z

Polister E

Poliamida P

Cables De Acero St

Tabla 1.1 Materiales del tejido y cdigos de identificacin.

2.- Los recubrimientos, que soportan los impactos, erosiones y estn en

contacto directo con el producto a transportar.

Los recubrimientos de goma sirven para unir los elementos constitutivos de la

carcasa y constan de dos partes, la superior y la inferior. El espesor del

recubrimiento de la carcasa est en funcin del tipo de aplicacin de la

banda y de la anchura de esta.

1.4.2 RODILLOS

Los rodillos son uno de los componentes principales de una cinta

transportadora, y de su calidad depende en gran medida el buen

funcionamiento de la misma. Si el giro de los mismos no es bueno, adems

de aumentar la friccin y por tanto el consumo de energa, tambin se

producen desgastes de recubrimientos de la banda, con la consiguiente

reduccin de la vida de la misma.

La separacin entre rodillos se establece en funcin de la anchura de la

banda y de la densidad del material transportado.


10

La construccin de los rodillos se ve en la figura 1.2.

Figura 1.2. Construccin de los rodillos.

Las funciones a cumplir son principalmente tres:

1. Soportar la banda y el material a transportar por la misma en el ramal

superior, y soportar la banda en el ramal inferior; los rodillos del ramal

superior situados en la zona de carga, deben soportar adems el impacto

producido por la cada del material.

2. Contribuir al centrado de la banda, por razones diversas la banda est

sometida a diferentes fuerzas que tienden a decentarla de su posicin recta

ideal. El centrado de la misma se logra en parte mediante la adecuada

disposicin de los rodillos, tanto portantes como de retorno.

3. Transmitir el movimiento atreves de la banda.

Los rodillos se clasifican de la siguiente forma:

Rodillos de Alineacin, sirven para alinear la banda dentro de la propia

instalacin.

Rodillos de Impacto; recubiertos de discos de goma para absorber los

golpes provocados por la cada de bloques en las tolvas de recepcin.

Rodillos de Retorno; los cuales estn formados con discos de goma.

Rodillo cilndrico; con la superficie exterior lisa, tal como la obtenida

mediante el empleo de tubos de acero; es el ms empleado.


11

Rodillo cilndrico con aros de goma; son adecuados para soportar los

fuertes impactos del material en las zonas de carga, mientras que si

se montan en los rodillos de retorno, deben ser adecuados para

facilitar la limpieza de la banda.

1.4.3 TAMBORES

Los tambores se clasifican de acuerdo a su funcin en:

Tambores motrices, que transmiten la fuerza tangencial a la banda,

estos estn conectados por medio de poleas, catarinas con cadenas o

directamente al motor o moto-reductor.

Tambores no motrices, los cuales realizan la funcin de cambio de

trayectoria de la banda y su movimiento es inducido por la banda.

Como se muestra en la figura 1.3.

Figura 1.3. Tipos de tambores.


12

Los Principales componentes de los tambores se observa en la figura 1.4.

Figura 1.4. Partes de los tambores.

1.4.4 DISPOSITIVOS DE TENSADO

Los Dispositivos de tensado cumplen las siguientes funciones:

Lograr el adecuado contacto entre la banda y el tambor motriz.

Evitar derrames de material en las proximidades de los puntos de

carga, motivados por falta de tensin en la banda.

Compensar las variaciones de longitud producidas en la banda, estas

variaciones son debidas a cambios de tensin en la banda.

Mantener la tensin adecuada en el ramal de retorno durante el

arranque.


13

1.4.5 BASTIDORES

Los bastidores son estructuras metlicas que constituyen el soporte de

la banda transportadora y dems elementos de la instalacin entre el punto

de alimentacin y el de descarga del material. Como se observa en la figura

1.5. Los bastidores son el componente ms sencillo de las cintas, y su

funcin es soportar las cargas del material, banda, rodillos y las posibles

cubiertas de proteccin contra el viento.

Figura 1.5. Bastidor.

1.4.6 MOTORREDUCTOR

La funcin del motor es generar el movimiento que ser transmitido a

la banda, mientras que el moto-reductor se encarga de aumentar o disminuir

la velocidad a la cual la banda transportar el material, como se ilustra en la

figura 1.6.


14

Figura 1.6. Motorreductor.

1.4.7 OTROS COMPONENTES DE LA BANDA TRANSPORTADORA

Los elementos antes mencionados no son los nicos que conforman

una banda transportadora, estas pueden llevar sensores, controladores,

estaciones de botones, sistemas neumticos, hidrulicos o algn equipo

auxiliar indispensable para realizar alguna accin sobre el producto durante

el proceso, estos componentes se adaptan a la banda hacindola particular

del proceso.


15

1.5 TIPOS DE BANDAS TRANSPORTADORAS

1.5.1 BANDA DE RODILLOS (ROLLER CONVEYORS)

Es una forma muy comn de cinta. El camino consiste en una serie de

rodillos perpendiculares a la direccin de avance, como se muestra en la

figura 1.7. Los rodillos estn contenidos en un armazn fijo que eleva la cinta

del suelo a una altura determinada por las necesidades del transporte. Los

materiales o productos son desplazados a medida que giran los rodillos. Las

bandas con rodillos pueden ser impulsadas mecnicamente o por efecto de

la gravedad. Los sistemas de tipo gravitatorio se disponen de tal modo que el

camino desciende una pendiente suficiente para superar la friccin de los

rodillos.

Las cintas con rodillos pueden ser usadas para el reparto de cargas durante

las operaciones de procesado, el reparto hacia y desde el lugar de

almacenamiento y aplicaciones de distribucin.

Figura 1.7. Banda de rodillos.


16

1.5.2 BANDAS CON RUEDAS (SKATE-WHEEL CONVEYORS)

Operativamente son similares a los rodillos. Sin embargo en lugar de

rodillos tiene pequeas ruedas montadas sobre ejes rotatorios conectados al

armazn, como se ilustra en la figura 1.8, se emplean para desplazar el

material o producto, bandeja, u otro contenedor a lo largo de la ruta.

Figura 1.8. Banda con ruedas.

1.5.3 BANDAS PLANAS (BELT CONVEYORS)

Este tipo est disponible en dos formatos comunes: bandas planas

para piezas o incluso ciertos tipos de materiales en masa, figura 1.9; Y

bandas huecas para materiales en masa, figura 1.10. Los materiales se

sitan en la superficie de la banda y viajan a lo largo del recorrido de la

misma. La banda forma un lazo continuo de manera que una mitad de su

longitud puede emplearse para el reparto del material y la otra mitad para el

retorno (generalmente vaco). La cinta se soporta con un armazn con

rodillos u otros soportes espaciados entre s. A cada extremo de la cinta


17

estn los rodillos motores que impulsan la banda a travs de tambores de

accionamiento.

Figura 1.9. Banda plana.

Figura 1.10. Banda hueca.


18

1.5.4 BANDAS CON CADENAS (CHAIN CONVEYORS)

Estn formadas por lazos de cadena sin fin en una configuracin

arriba-abajo alrededor de ruedas dentadas motorizadas como se observa en

la figura 1.11. Puede haber una o ms cadenas operando en paralelo para

formar la cinta. Las cadenas viajan a lo largo de canales que proporcionan

soporte para las secciones flexibles de la cadena. O bien las cadenas se

desplazan por el canal o usan rodillos para montarse al canal. Las cargas

generalmente se montan sobre las cadenas.

Figura 1.11. Bandas con cadenas.

1.5.5 BANDAS CON LISTONES (SLAT CONVEYORS)

Este sistema emplea plataformas individuales, llamadas listones o

tablillas, conectadas a una cadena continua en movimiento. Aunque el

mecanismo impulsor es la cadena, funciona en gran medida como una cinta

plana. Las cargas se sitan sobre la superficie plana de las tablillas y se


19

desplazan con ellas. Los caminos son generalmente en lnea recta, pero al

ser movidas por cadenas y la posibilidad de introducir curvas en el camino

mediante ruedas dentadas, las cintas con listones pueden tener giros en su

lazo continuo. Figura 1.12.

Figura 1.12. Banda con listones.

1.5.6 BANDAS AREAS DE CARROS (OVERHEAD TROLLEY

CONVEYORS)

Cuando hablamos de movimiento del material, un carro es un soporte

con ruedas movindose en un riel elevado del que puede colgar la carga.

Una banda con carritos es una serie de mltiples carros igualmente

espaciados a lo largo de los rales mediante una cadena sin fin o cable. La

cadena o cable est unida a una rueda que proporciona energa al sistema.

El camino est determinado por el sistema de rieles; tiene giros y cambios en

elevacin formando un lazo sin fin. En los carros se suspenden ganchos,

cestas u otros receptculos para la carga. Los sistemas de carros areos se


20

emplean a menudo en fbricas para mover piezas y conjuntos de ensamblaje

entre los principales departamentos de produccin. Pueden emplearse tanto

para reparto como para almacenamiento. Como se muestra en la figura 1.13.

Figura 1.13. Banda area de carros.

1.5.7 BANDAS POR CABLE ENTERRADO (IN-FLOOR TOWLINE

CONVEYORS)

Estos sistemas emplean vehculos con ruedas impulsados por medio

de cadenas o cables en movimiento situados en zanjas en el suelo, como se

ilustra en la figura 1.14. Las rutas estn definidas por las zanjas y cables. Es

posible el cambio desde un segmento impulsado a otro diferente,

proporcionando cierta flexibilidad en la ruta. Los carros emplean clavijas

reforzadas de acero para acoplarse a la cadena. Dichas clavijas de pueden


21

extraer de la zanja para liberar al carro del avance de la cadena y realizar las

operaciones de carga/descarga.

Figura 1.14. Banda por cable enterrado.

1.5.8 BANDAS DE CARRO SOBRE RIELES (CART-ON-TRACK)

Estos sistemas emplean carros individuales montados en una pista de

dos rales en una estructura que sita la cinta unos decmetros sobre el

suelo. Los carros no son impulsados individualmente; en su lugar, avanzan

mediante un tubo rotatorio entre los dos rales. Debido a ello tambin se

llaman cintas de tubo rotatorio (spinning tube). Una rueda motriz, en la parte

inferior del carro y formando un ngulo con el tubo, se apoya en l y

convierte el giro del tubo en avance del carro. La velocidad del carro es

controlada regulando el ngulo de contacto entre la rueda motriz y el tubo.

Una de las ventajas de este sistema con respecto a los vistos es que con l

se logra bastante precisin en el posicionamiento. Esto los permite usar para


22

posicionar piezas para el procesado. Las aplicaciones para este sistema

incluyen las lneas de soldadura robtica y sistemas de ensamblaje

automtico, como se ilustra en la figura 1.15.

Figura 1.15. Banda de carro sobre riel.

A lo largo de este captulo se menciono la importancia del manejo de los

materiales dentro de un proceso industrial as como su evolucin a travs del

tiempo, siendo las bandas transportadores el medio ms utilizado debido a la

gran cantidad de ventajas y adaptabilidad a los procesos, se mencionan los

principales elementos que las constituyen y los diferentes tipos de bandas

que existen.

Obteniendo un panorama para el diseo de la banda transportadora ms

adecuada al proceso de fabricacin de tanques de aluminio.


23

Capitulo 2

Proceso de fabricacin

de tanques de

combustible


24

2.1 ANTECEDENTES

SAG-MECASA es una empresa que cuenta con una experiencia de

ms de 35 aos en la industria manufacturera (Metal Mecnica Automotriz) y

en la fabricacin y desarrollo de tanques de combustible en materiales de

aluminio, acero inoxidable y acero al carbono.

Dentro de la empresa se cuentan con 5 lneas de produccin, cada lnea est

formada por diferentes estaciones de trabajo en donde se lleva a cabo la

transformacin de la materia prima hasta obtener el tanque de combustible.

2.2 LOCALIZACION

La empresa se encuentra ubicada en Estado de Mxico en el

municipio de Tlalnepantla de Baz, figura 2.1.

Figura 2.1. Localizacin.


25

2.3 UBICACIN

SAG MECASA planta Tlalnepantla se encuentra ubicada en Va

Gustavo Baz Prada No. 4321, Tlalnepantla, Estado de Mxico. C.P. 54030.

Figura 2.2.

Figura 2.2. Ubicacin.

2.4 DESCRIPCION DE LA LINEA DE PRODUCCION DE TANQUES DE

ALUMINIO PARA VEHICULOS DE CARGA

La lnea de produccin de tanques de aluminio est constituida por 9

estaciones de trabajo, previo a estas estaciones se tienen reas donde se

almacenan, cortan y perforan las lminas de aluminio.


26

2.4.1 ESTACION 1. ROLAR CUERPO

En esta estacin la hoja de lamina de aluminio es colocada en una

maquina roladora operada por una persona, en donde se le da forma

cilndrica como se observa en la figura 2.3. Esta estacin se encuentra

ubicada entre dos lneas de produccin, no cuenta con ningn equipo para el

transporte del material hacia la siguiente estacin, esta actividad se realiza

en un tiempo promedio de 3 minutos.

Figura 2.3. Estacin 1. Rolar cuerpo.

2.4.2 ESTACION 2. PUNTEAR CUERPO

La siguiente estacin es la de puntear el cuerpo, aqu un operario

coloca puntos de soldadura a lo largo de la lmina rolada para cerrarla (figura

2.4). En esta estacin se realiza el trabajo en un tiempo promedio de 2

minutos 10 segundos ya que el operario tiene que traer a su estacin la pieza


27

rolada, una vez soldado los puntos la pieza es colocada sobre un riel donde

se le coloca una etiqueta de registro y caractersticas.

Figura 2.4. Estacin 2. Puntear cuerpo.

2.4.3 ESTACION 3. SOLDAR LONGITUDINALMENTE

En esta estacin el perfil punteado se coloca sobre una maquina

soldadora automtica que aplica un cordn de soldadura a lo largo del

cuerpo del tanque para cerrarlo por completo. A partir de esta estacin

empieza el traslado del tanque a travs de un riel como se observa en la

figura 2.5. El tiempo promedio de trabajo en esta estacin es de 3 minutos 18

segundos.


28

Figura 2.5. Estacin 3. Soldar longitudinalmente.

2.4.4 ESTACION 4. PUNTEAR COMPONENTES Y SOLDAR MAMPARAS

Esta estacin est dividida en dos etapas en la primera se puntean

los componentes tubo de succin-retorno y coples, esta etapa se realiza

sobre un riel que tiene un acoplamiento mecnico que al ser accionado

levanta dos hileras de llantas perpendiculares a las del riel sobre las cuales

el tanque gira sobre su propio eje como se observa en la figura 2.6.

En la segunda etapa se colocan y se sueldan las mamparas como se ve en

la figura 2.7. Esta actividad registra en promedio un tiempo de 4 minutos 17

segundos, el operario de esta estacin tiene que ir a la estacin anterior por

el tanque y desplazarlo sobre el riel hasta su lugar de trabajo, a lo largo de la

lnea de produccin el transporte de estacin a estacin es de la misma

forma.


29

Figura 2.6. Estacin 4. Puntear componentes.

Figura 2.7. Estacin 4. Soldar mamparas.

2.4.5 ESTACION 5. SOLDAR TAPAS

En esta estacin dos operarios llevan el tanque a una maquina de

soldado semiautomtica en donde se posicionan las tapas del tanque y se


30

sueldan, ver figura 2.8. El tiempo que pasa el tanque en esta estacin es de

3 minutos en promedio, en esta parte de la lnea se tiene una interrupcin en

el riel, por lo que los operarios tienen que cargar el tanque hasta el siguiente

riel.

Figura 2.8. Estacin 5. Soldar tapas.

2.4.6 ESTACION 6 Y 7. SOLDADO DE COMPONENTES

En estas dos estaciones se sueldan los componentes del cilindro que

se puntearon en la estacin 4 adems de otros componentes como coples,

tubos y tapones como se muestra en la figura 2.9, el motivo de que existan

dos estaciones es el tiempo de operacin que es aproximadamente de 9.5

minutos, mientras que una recibe un tanque la otra termina su trabajo.


31

Figura 2.9. Estacin 6 y 7. Soldado de componentes.

2.4.7 ESTACION 8. PRUEBA DE FUGAS

Dentro de esta estacin se encuentra una tina en donde el tanque es

sometido a un test para determinar si existen fugas en el tanque y en la

soldadura llevndose un tiempo promedio de 6 minutos ver figura 2.10. Si el

tanque presenta alguna fuga o defecto aqu mismo el operario sella la fuga y

vuelve a realizar la prueba (Test).


32

Figura 2.10. Estacin 8. Prueba de fugas.

2.4.8 ESTACION 9. COLOCACION DE ACCESORIOS Y LIMPIEZA

En esta estacin se lleva cabo el secado, limpieza y colocacin de

partes finales (etiqueta de registro, tapones de plstico) del tanque para su

almacenamiento y/o transporte en un tiempo promedio de 2 minutos y medio,

como se ilustra en la figura 2.11. Hasta esta estacin termina el riel sobre el

cual se transporta el tanque.


33

Figura 2.11. Estacin 9. Colocacin de accesorios y limpieza.

Posteriormente el tanque es llevado a otras reas de la empresa para seguir

con su proceso de fabricacin como el rea de calidad, registr, empaque

transporte y/o almacenamiento.

2.5 DIAGRAMA DE BLOQUES DEL PROCESO DE FABRICACIN DE

TANQUES DE COMBUSTIBLE DE ALUMINIO

Este diagrama de bloques nos muestra cada una de las etapas a seguir

dentro del proceso de fabricacin de tanques de aluminio.

ROLAR

CUERPO

PUNTEAR

CUERPO

SOLDAR

LONGITUDINALMENTE

PUNTEAR

COMPONENTES Y

SOLDAR MAMPARAS

SOLDAR

TAPAS

SOLDADO DE

COMPONENTES

COLOCACION DE

ACCESORIOS Y

LIMPIEZA

PRUEBAS DE

FUGAS


34

2.6 DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO DE FABRICACIN DE

TANQUES DE COMBUSTIBLE DE ALUMINIO


35

2.7 TRANSPORTE ACTUAL DE LA LINEA

Actualmente la lnea de produccin cuenta con una estructura metlica

en forma de riel que sirve para el transporte de los tanques a travs de las

diferentes estaciones del proceso.

La estructura de los rieles es una base metlica, en la parte superior del riel

cuenta con dos canales que tiene empotradas ruedas plsticas como se

observa en la figura 2.12, sobre las cuales el tanque es arrastrado de una

estacin a otra por el operario.

Figura 2.12. Estructura del riel.

En ciertas partes de la lnea de produccin se tiene la necesidad de rotar el

tanque para la colocacin de los componentes, para esta accin los rieles

tienen un acoplamiento mecnico que eleva un mecanismo de ruedas

orientadas transversalmente a las dems ruedas permitiendo el giro del

tanque como se observa en la figura 2.13.


36

Figura 2.13. Estructura del riel con acoplamiento mecnico.

2.8 ESPECIFICACIONES TCNICAS DEL TANQUE

El tanque que se fabrica en esta lnea de produccin tiene las

siguientes caractersticas:

Aleacin de Aluminio 316.

68.58 cm (27 plg) de dimetro.

1.70 metros de largo.

30 Kg de peso.

2.9 BALANCE DE LA LINEA DE PRODUCCIN

La empresa para aumentar la produccin de tanques realiz un

balance de la lnea teniendo como resultado que es necesario reducir los

tiempos de transporte entre cada estacin y la estacin 6 y 7 hacerlas una

sola para incrementar el nmero de trabajadores a 2 y reducir el tiempo de 9


37

minutos a 4 minutos, adems de reubicar la estacin de rolado junto a la de

puntear cuerpo.

Como resultado final del balance se reducen las estaciones a 7, el proceso

de fabricacin de tanques se reduce y se incrementa la produccin de

tanques.

En la tabla 2.1 se observa los tiempos de transporte y de trabajo de cada

estacin actualmente.

ESTACIN TIEMPO DE

TRANSPORTE TIEMPO DE TRABAJO

TIEMPO TOTAL

1- Rolar Cuerpo 0 seg. 2 min 59 seg. 2 min 59 seg.

2- Puntear Cuerpo 37 seg. 1 min 33 seg. 2 min 10 seg.

3- Soldar Longitudinalmente 42 seg. 2 min 36 seg. 3 min 18 seg.

4- Puntear Componentes y Soldar Mamparas

58 seg. 3 min 19 seg. 4 min 17 seg.

5- Soldar Tapas 23 seg. 2 min 49 seg. 3 min 12 seg.

6- Soldado De Componentes 33 seg. 8 min 43 seg. 9 min 7 seg.


8- Prueba De Fugas 36 seg. 4 min 33 seg. 5 min 9 seg.

9- Colocacin De Accesorios y Limpieza


Tabla 2.1 - Situacin actual de tiempos de transporte y trabajo de cada

estacin de la lnea de produccin de tanques de aluminio.


38

En la tabla 2.2 se observa la nueva configuracin de la lnea de produccin y

los tiempos de transporte y de trabajo de cada estacin implementando la

banda transportadora. En la tabla 2.3 se observa la produccin actual y

estimada de tanques y el incremento de ellos por la instalacin de la banda.

ESTACIN TIEMPO DE

TRANSPORTE TIEMPO DE TRABAJO

TIEMPO TOTAL

1- Rolar Cuerpo y Puntear Cuerpo


2- Soldar Longitudinalmente 5 seg. 2 min 36 seg. 2 min 41 seg.

3- Puntear Componentes y Soldar Mamparas


4- Soldar Tapas 10 seg. 2 min 49 seg. 2 min 59 seg.


6- Prueba De Fugas 7 seg. 4 min 33 seg. 4 min 40 seg.

7- Colocacin De Accesorios y Limpieza


Tabla 2.2 - Situacin estimada de tiempos de transporte y trabajo de cada

estacin de la lnea de produccin de tanques de aluminio implementando la

banda transportadora.

PRODUCCIN DE TANQUES POR DIA

SITUACIN ACTUAL 60

SITUACION CON LA BANDA 85

INCRMENTO DE TANQUES 25

Tabla 2.3 - Produccin de tanques.


39

2.10 UBICACIN DE LA LNEA DE PRODUCCIN DE TANQUES DE ALUMINIO DE LA EMPRESA


40

2.11 RESTRUCTURACIN DE LA LNEA DE PRODUCCIN DE TANQUES DE ALUMINIO DE LA EMPRESA


41

Capitulo 3

Diseo de la banda

transportadora


42

3.1 FUNCIONAMIENTO DE LA BANDA TRANSPORTADORA

La banda transportadora cuenta con un sistema de control, este

sistema ya fue mencionado anteriormente en cuanto a su diseo. El sistema

de control est gobernado por una programacin de PLC, esta programacin

est basada en la lnea de produccin del tanque de aluminio. A continuacin

se describe el funcionamiento del sistema de control.

Primero se enciende el sistema de control, la banda transportadora y en ese

instante la torre de sealizacin muestra el color verde, una vez que el

tanque de aluminio se le aplico la soldadura longitudinal el operario tiene que

colocar el tanque en los cargadores triples una vez que el tanque se

encuentra en la banda y empieza a moverse hasta llegar a la otra estacin

de trabajo entonces el tanque activa el primer sensor (final de carrera) y

segundos despus activa el segundo sensor (final de carrera) . Cuando se

cumple esta condicin los pistones son activados y la torre de sealizacin

hace el cambio de la luz verde a rojo y el avance de los pistones es con un

set de rodillos, este set de rodillos va a sostener al tanque de aluminio, con

este movimiento el tanque se encuentra elevado a 15 cm de los cargadores

triples y es cuando el operario toma el tanque y lo coloca en su mesa de

trabajo en ese momento el operario tiene que bajar los pistones con la

activacin de un botn de bajar pistn y en ese momento la torre de

sealizacin hace el cambio de luz roja a luz verde.

El operario realiza su tiempo de trabajo y una vez que termina de trabajarlo

lo regresa a los cargadores triples en ese momento el tanque repite la

secuencia.


43

Cabe sealar que el funcionamiento del sistema de control es el mismo para

cada estacin de trabajo pero cada uno es independiente en cuanto a la

programacin.

3.2 DIAGRAMA DE FLUJO DE LA BANDA TRANSPORTADORA

Energizar la

Lnea de

Produccin

Colocar Tanque

sobre

Cargadores

Triples

Avanza Banda

Transportadora

Llega Tanque a

Estacin de

Trabajo

Detecta

sensor

Si S1=1

Activacin de

Luz Verde

El Tanque es

elevado y

Enciende Luz

Roja

Detecta

sensor

Si S2=1

Trabajo del

Tanque

Colocar tanque

en Cargador

Triple

Avanza Banda

Transportadora

Activacin de

Luz Verde

Fin de la

secuencia

Si

Si

No

No

Bajar Pistones


44

3.3 SELECCIN DEL PLC

Para la seleccin del Controlador Lgico Programable es necesario

definir cules son las seales de entrada y salida as como las caractersticas

que se van a utilizar en la operacin de la banda.

Cada estacin va a ser independiente, pero va realizar la misma accin.

En las siguientes tablas se enlistan las entradas y salidas de cada estacin.

ESTACION - SOLDAR LOGITUDINALMENTE

TAG DESCRIPCION TIPO DE SEAL SEAL DE SALIDA

S1-01 FINALES DE CARRERA TIPO EMBOLO 24VCD DI

S2-01 FINALES DE CARRERA EMBOLO 24VCD DI

P_EMERGENCIA BOTON DE PARO DE EMERGENCIA 24VCD DI

BAJAR_PISTON1 BOTON DE BAJAR PISTONES 24 VCD DI

LV-01 LAMPARA INDICADORA VERDE 24 VCD DO

LR-01 LAMPARA INDICADORA ROJA 24 VCD DO

SOL1-01 SOLENOIDE DE PISTN (AVANCE) 110VCA DO

ESTACION - PUNTEAR COMPPONENTES Y SOLDAR MAMPARAS










45

ESTACION - SOLDAR TAPAS









ESTACION - SOLDADO DE COMPONENTES


S1-04 FINALES DE TIPO EMBOLO 24VCD DI







ESTACION - PRUEBA DE FUGAS










46

ESTACION - COLOCACION DE ACCSESORIOS Y LIMPIEZA









MOTORES


MOTOR1 MOTOR 1 24 VCD DO

MOTOR2 MOTOR 2 24 VCD DO

GABINETE


B_ARRANQUE BOTON DE ARRANQUE 24 VCD AI

B_PARO BOTON DE PARO 24 VCD AI

START/STOP MODO AUTOMATICO 24 VCD AI


47

En total se tienen 24 entradas y 18 salidas, con estos datos seleccionamos el

PLC y el espere.

SELECCIN DEL PLC Y EQUIPO PERIFERICO

CANTIDAD

MODELO DESCRIPCION CONTROLADOR EASY

819

1 Moeller EASY-819-AC-RC 12 Digital Input

6 Digital Output

LC Display, Keypad

Week/ Year Clock

1 Moeller EASY-200-POW 85/264 VAC

MODULOS DE E/S

2 Moeller EASY-618-AC-RE Digital Input, 24 VCD (12 chanel)

Digital Output, 24 VCD (6 chanel)

3 Moeller EASY-202-RE Digital Output, 24 VCD (2 chanel)

GABINETE

1 ALCO DM 2K-GE12080303R 120x80x30. uso general

(para equipo electrnico)


48

3.4 PROGRAMA DEL PLC (PROGRAMACIN EN ESCALERA)


49


50


51


52


53


54


55

3.5 EXPLICACION DEL PROGRAMA DE PLC

Para la realizacin del programa se asigno para cada entrada y salida fsica

un bit de memoria ver figuras 3.1 y figura 3.2.

Figura 3.1. Asignacin de entradas fsicas a un bit de memoria.

Figura 3.2. Asignacin de salidas fsicas a un bit de memoria.


56

Esto se hace con la intencin de que en el momento en que se presente una

falla en alguna entrada o salida del PLC, solo se direcciona a otra salida o

entrada, desde el inicio del programa y se ahorra el trabajo de hacerlo en

cada una de las etapas del programa.

Para activar todo el sistema se coloco un botn de arranque, de paro y de

emergencia, una vez que se activa el botn de arranque se enclavan las

salidas de los motores (M1 y M2), como se muestra en la figura 3.3.

Figura 3.3. Encendido de la banda transportadora.

El programa contiene una secuencia lgica para la operacin del tanque de

aluminio la cual es la siguiente: una vez que se activo el botn de automtico

en el tablero principal los motores siempre estarn en funcionamiento a su

vez las torres de sealizacin se encontraran en color verde, el tanque

avanzara hasta llegar a la estacin ms prxima en donde se encuentran

colocados dos sensores uno al inicio y otro al final de la banda

transportadora en el momento en que se activen los finales de carrera

mandaran una seal al plc, y este a su vez cambiara la torre de sealizacin

de color verde a rojo as como activara la electrovlvula para la elevacin del

tanque, como se ilustra en la figura 3.4.


57

Figura 3.4. Funcionamiento de una estacin de trabajo.

Una vez que se llevo a cabo la operacin del tanque el operario colocara el

tanque en la base metlica y oprimir el botn que retrae los pistones para

que el tanque siga su viaje a la siguiente operacin. Cada estacin de trabajo

mantiene la misma filosofa de control.


58

3.6 CLCULOS ELECTRICOS

3.6.1 POTENCIA TOTAL

TORRES DE LMPARAS INDICADORAS

En 6 estaciones de trabajo colocar una torre de lampas indicadoras

de 2 colores (rojo y verde), cada lmpara consume 7 Watts a 24 VDC su uso

es continuo de tal forma que su carga ser:

..[1]

MOTORES

Para inducir el movimiento motriz de la banda transportadora se instalarn 2

motores de induccin tipo jaula de ardilla de 1 H.P a 220 V de C.A. Cada

motor consume 745 Watts, (1 HP=745 Watts) por lo que la carga total ser:

...[2]

PLC

Para el control de la banda se selecciono un PLC marca Moeller modelo

EASY-819 AC-RC de 12 entradas y 6 salidas, con tres mdulos de

expansin alimentacin de 115-240 V de C.A. Que consumen en total 400

Watts.

..................................[3]

Carga Total Es 2.4675 kW.


59

3.6.2 CALIBRE DE LOS CONDUCTORES

El calibre de los conductores de nuestro sistema est determinado por:

Carga total = 2.4675 kW

Cos = 0.85

F.D. =0.70

Tipo de conductor= THWN

Se selecciona este tipo de conductor por sus caractersticas de resistencia a

la accin de aceites, grasas, cidos y gasolina adems de ser un tipo de

conductor para uso industrial.

...................................................[4]

...................................................[5]

El calibre del conductor por tablas corresponde a # 14

El dimetro de la tubera para este calibre es:

Se considerar una proteccin termomagntico contra sobrecargas de 20A,

127 V.

3.7 CALCULO DEL MOTORREDUCTOR

Primero se estableci la velocidad que se requiere que tenga la banda

transportadora, de la siguiente forma:

Se determino una distancia de 6m (sobre el riel),


60

Se coloc el tanque y se desliz sobre el riel a diferentes velocidades,

con la finalidad de encontrar la velocidad adecuada para que el tanque

no pierda el equilibrio sobre el riel. Se obtuvo la siguiente informacin

(Tabla 3.1):

Distancia [m] Tiempo [seg]

6 23

6 17

6 40

6 15

6 12

Tabla 3.1 Determinacin de la velocidad para la banda transportadora.

Se selecciono el tiempo de 17 seg. Porque el cilindro no viaja ni muy

rpido ni muy lento por lo que el tanque se mantiene en equilibrio, dados

estos parmetros se obtiene la velocidad que tendr la banda transportadora.

..[6]

Donde:

V= Velocidad [m/seg]

d= Distancia [m]

t= Tiempo [seg]

Ahora hay que calcular cuantas revoluciones necesita dar la el rodillo tambor

para que tenga esta velocidad, para esto seguimos el siguiente anlisis:

La velocidad nos indica que 0.3529 m se recorre en un segundo.

El dimetro del cilindro tambor es de 0.0635 m, calculamos el permetro (P)

del rodillo el cual transmite el movimiento a la banda.

[7]


61

Donde:

P= Permetro.

D= Dimetro [m]

Basndose en la siguiente imagen se observa que la banda tiene contacto

directo sobre la mitad de la circunferencia del rodillo, por lo tanto al haber 1

revolucin la banda tiene un avance de 0.2m, pero para que la banda avance

0.3529m cuantas revoluciones tendra que dar el cilindro, esto lo obtenemos

con la siguiente relacin:

Por lo tanto para que la banda avance 0.3529 m se necesita dar 1.76

revoluciones en un segundo (RPS) para lograr la velocidad de 0.3529 m/seg.

Se realiza el cambio de RPS a RPM para calcular la relacin de reduccin

del motor reductor, obteniendo como resultado: 105.6 RPM

Una vez que se tienen las RPM se procede a calcular la relacin del moto-

reductor, pero para realizar este clculo se necesitan saber la velocidad del

motor, la cual es de 1800 RPM.

.[8]

La relacin de reduccin que debe tener el moto-reductor es de: 17:1.


62

3.8 CALCULO DE LA POTENCIA REQUERIDA POR EL MOTOR

La potencia elctrica que se necesita para desplazar la carga de

170Kg estar dada por la ecuacin [9]:

.[9]

Donde:

PN = Potencia Nominal del Motor en [KW]

F = Fuerza en [N]

v = Velocidad de avance en [m/seg]

n = Rendimiento Mecnico.

El rendimiento mecnico se refiere a que tan eficiente es la transmisin de la

potencia mecnica a travs del mecanismo de transmisin. Para esta

aplicacin tomaremos como 0.9 la eficiencia ya que se trata de un

acoplamiento directo a la flecha del motor por lo que se considera altamente

eficiente. La fuerza esta dada por la siguiente ecuacin [10]:

[10]

Donde:

m= Masa en [Kg]

m=170 Kg

g= aceleracin

g=9.81m/seg2

v= Velocidad

v=0.3529m/seg.

N= Rendimiento mecnico

n=0.9

)


63

Sustituyendo los valores en la ecuacin [9], tenemos:

La potencia requerida para el motor es de 320.59 W

Por lo tanto los HPs sern:

...[11]

Donde:

PN= Potencia Nominal del Motor en [watts].

746 W equivalen a 1hp.

Es decir que se necesita un motor de 0.4297 hp. En este caso el motor

comercial que se aproxima al valor obtenido es el de 0.5 hp o hp.

3.9 SELECCIN DE LOS CILINDROS NEUMATICOS

El cilindro neumtico consiste en un cilindro cerrado con un pistn en

su interior que se desliza y transmite movimiento al exterior mediante un

vstago (Figura 33).

Figura 33. Cilindro neumtico.


64

Existen diferentes tipos de cilindros neumticos para diferentes aplicaciones

entre los cuales se encuentran:

Cilindros de doble efecto. El aire a presin entra por el orificio de la

cmara trasera, y al llenarla, hace avanzar el vstago, que en su

carrera comprime al aire de la cmara delantera que se escapa al

exterior atreves de correspondiente orificio. En la carrera inversa del

vstago se invierte el proceso, entrando aire por la cmara delantera y

siendo evacuado por el orificio de la cmara trasera.

Cilindros de simple efecto. El funcionamiento de estos cilindros es

similar a la de los de doble efecto, exceptuando que la carrera inversa

del vstago se efecta gracias a la accin de un muelle, efecto de la

gravedad o peso del cuerpo.

Cilindro Guiado. En estos cilindros dos o mas vstagos rgidos

guiados proporcionan una anti rotacin al mecanismo acoplado al

cilindro, evitando las fuerzas radiales y de torsin que ejercera la

carga en un cilindro de doble o simple efecto.

Cilindro de impacto. El vstago se mueve a una gran velocidad

(10m/s) y son utilizados en las prensas para trabajos de embuticin,

remachado, etc.

Cilindro de rotacin. Proporciona un movimiento de rotacin gracias a

una cremallera unida al vstago o a un elemento rotativo de paletas[2].

3.9.1 CALCULO DE LOS CILINDROS NEUMTICOS

Las principales variables a considerar en la seleccin de los cilindros

neumticos son la fuerza del cilindro, la carga, el consumo de aire y la

velocidad del pistn.


65

La fuerza del cilindro es una funcin del dimetro del cilindro, de la presin

del aire y del roce del embolo, que depende de la velocidad del embolo y que

se toma en el momento de arranque. La fuerza que el aire ejerce sobre el

pistn es:

[12]

Trabajando en unidades del Sistema Internacional de Unidades (SI), la

longitud es el metro (m), la fuerza viene dada en newton (N) y la presin en

Pascales (Pa) que es la presin ejercida por una fuerza de 1 N sobre una

superficie de 1m2 (1 Pa = N/m2). Como el Pascal es una unidad muy

pequea se utiliza una unidad llamada Bar que equivale a:

1Bar = 100,000 Pa

Para los cilindros de simple efecto la fuerza est dada por:

Convertimos la presin (Pa) de N/m2 a N/mm2.

Sustituimos esta equivalencia en la ecuacin [12] y obtenemos la ecuacin

de la fuerza que el aire ejerce sobre el pistn.

[13]

Donde:

F = Fuerza [N]

Paire = Presin del aire [Bar]

A cilindro = rea [mm2]


66

Se sustituye el rea del cilindro en la formula:

..[14]

[15]

Donde:

D = Dimetro del cilindro [mm].

Y la relacin queda:

...[16]

Se procede a realizar los clculos

Datos

Paire = 7 Bar.

Fmuelle = Despreciable.

F = ?

D = ?

Formulas

Donde:

m = Masa del cuerpo [Kg]

g = Gravedad [9.81

]

Clculos


67

Por lo tanto el dimetro de los pistones es de 21.12 mm, con una carrera de

150mm.

El cilindro neumtico que se requiere no es exactamente de estas

dimensiones por lo que se selecciona uno comercial:

Cilindro neumtico de simple efecto con retorno por muelle de 25 mm de

dimetro con una carrera de 150mm, con montaje de brida posterior [3].


68

3.10 DIAGRAMAS DE LA BANDA TRANSPORTADORA

3.10.1 BASE METLICA


69

3.10.2 SET DE RODILLOS TRIPLES


70

3.10.3 SISTEMA DE TRACCIN


71

3.10.4 SISTEMA DE LEVANTAMIENTO


72

3.10.5 UBICACIN DE SENSORES, TORRE DE LMPARAS INDICADORAS Y ESTACIN DE BOTONES


73

3.10.6 DISEO DE LA BANDA TRANSPORTADORA SEMIAUTOMATICA


74

3.10.6 UBICACIN DE LA BANDA TRANSPORTADORA EN LA LNEA DE PRODUCCIN


75

3.10.7 DIAGRAMA ELCTRICO DEL PLC

CLEMA FUNCION

1 VOLTAJE (L1)

2

3

4

5

6

7 BOTON DE ARRANQUE

8

9

10

11

VOLTAJE (L1)

BOTON DE PARO

SIN APLICACION (I7)

SENSOR1-01 FINAL DE CARRERA

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

25

26

27

28

29

30

31

32

22

23

24

SIN APLICACION

SIN APLICACION

SIN APLICACION

BOTON DE PARO POR EMERGENCIA

SIN APLICACION (R5)

VOLTAJE (L1)

VOLTAJE (L1)

SIN APLICACION (I8)


BOTON DE BAJAR PISTON1

BOTON DE MODO AUTOMATICO
















L1 L2 L3 PLC: EASY 819 AC RC

INTERRUPTOR

TERMOMAGNETICO

CLEMAS

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 23 24 25 26 27 28 29 30 31 3212 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

COMPONENTE MARCA MODELO CANTIDAD

INTERRUPTOR

TERMO MAGNETICOMOELLER PLS 6 C3/3 1

PLC MOELLEREASY 819

AC-RC1

RELEVADOR FINDER OCTAL 2

CLEMA PHENIX

CONTACT

UK2,5 N 32

RELEVADORES


76

S1-06

S2-06

BAJAR_PISITON6

SENSOR2 FINAL DE CARRERA (R6)

BOTON DE BAJAR PISTON (R7)



BOTON DE BAJAR PISTON6 (R10)

MOTOR (Q1)

LAMPARA VERDE (Q2)

LAMPARA ROJA (Q3)

SOLENOIDE1 (Q4)

LAMPARA VERDE (Q5)

LAMPARA ROJA (Q6)

SOLENOIDE1 (S1)

LAMPARA VERDE (S2)

LAMPARA ROJA (S3)

SOLENOIDE1 (S4)

LAMPARA VERDE (S5)

LAMPARA ROJA (S6)

SOLENOIDE (2S1)

LAMPARA VERDE (2S2)

LAMPARA ROJA (2S3)

SOLENOIDE1 (2S4)

LAMPARA VERDE (2S5)

LAMPARA ROJA (2S6)

SOLENOIDE1 (2S7)

CLEMA FUNCION

L1 LINEA 1

L2

L3

N

BOTON_PARO

BOTON_ARRANQUE

S1-01 SENSOR1 FINAL DE CARRERA (I3)

S2-01

BAJAR_PISTON1

MODO_AUTOMATICO

LINEA 2

BOTON DE ARRANQUE (I2)

SENSOR2 FINAL DE CARRERA (I4)

BOTON DE BAJAR PISTON1 (I5)

BOTON DE MODO AUTOMATICO (I6)

MOTOR

LV-01

LR-01

SOL1-01

LV-02

LR-02

SOL1-02

LV-03LR-03

SOL1-03

LV-04

LR-04

SOL1-04

LV-05

LR-05

SOL1-05

LV-06

LR-06

SOL1-06

LINEA 3

NEUTRO

BOTON DE PARO (I1)

B_EMERGENCIA

S1-02

S2-02

BOTON DE PARO POR EMERGENCIA (I7)



BAJAR_PISTON2 BOTON DE BAJAR PISTON2 (I10)

S1-03

S2-03

BAJAR_PISTON3

S1-04





S2-04

BAJAR_PISTON4

S1-05




S2-05

BAJAR_PISTON5


77

3.10.8 DIAGRAMA ELECTRONEUMTICO

0

1 1 1 1 1 1

111111

3 3 3 3 3 3

1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0

1.01 2.01 3.01 4.01 5.01 6.01

1.1 2.1 3.1 4.1 5.1 6.1

6.25.24.23.22.21.2 222222

2 2 2 2 2 2

121212121212

SOL1-01 SOL1-02 SOL1-03 SOL1-04 SOL1-05 SOL1-06

FILTRO

REGULADOR DE PRESIN

LUBRICADOR

COMPRESOR

MANOMETRO


78

Capitulo 4

Estudio Econmico


79


80


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93

4.11 TABLA RESUMEN DE LA IMPLEMENTACIN DE LA BANDA TRANSPORTADORA

Para la elaboracin de esta tabla se tomaron varios resultados de las tablas anteriores con la finalidad de observar y analizar en que tiempo la empresa va a recuperar la inversin del

proyecto y llegar a la conclusin de ver si el proyecto es rentable para su implementacin, los valores que se tomaron en cuenta fueron: inversin total del proyecto, el incremento de la

produccin de tanques mensuales, ahorros por mano de obra, depreciacin, gastos de mantenimiento.

.

FLUJO DE FONDOS EN EL 1er. AO AO 0 MES 1 MES 2 MES 3 MES 4 MES 5 MES 6 MES 7 MES 8 MES 9 MES 10 MES 11 MES 12

INGRESOS

INCREMENTO DE PRODUCCIN POR EL PROYECTO $1,915,099.75 $1,915,099.75 $1,915,099.75 $1,915,099.75 $1,915,099.75 $1,915,099.75 $1,915,099.75 $1,915,099.75 $1,915,099.75 $1,915,099.75 $1,915,099.75 $1,915,099.75

AHORROS POR MANO DE OBRA $5,345.60 $5,345.60 $5,345.60 $5,345.60 $5,345.60 $5,345.60 $5,345.60 $5,345.60 $5,345.60 $5,345.60 $5,345.60 $5,345.60

EGRESOS

COSTO TOTAL UNITARIO $1,162,315.00 $1,162,315.00 $1,162,315.00 $1,162,315.00 $1,162,315.00 $1,162,315.00 $1,162,315.00 $1,162,315.00 $1,162,315.00 $1,162,315.00 $1,162,315.00 $1,162,315.00

GASTOS FIJOS $478,775.00 $478,775.00 $478,775.00 $478,775.00 $478,775.00 $478,775.00 $478,775.00 $478,775.00 $478,775.00 $478,775.00 $478,775.00 $478,775.00

DEPRECIACIN $9,898.87 $9,898.87 $9,898.87 $9,898.87 $9,898.87 $9,898.87 $9,898.87 $9,898.87 $9,898.87 $9,898.87 $9,898.87 $9,898.87

FLUJO ANTES DE IMPUESTOS $264,110.88 $264,110.88 $264,110.88 $264,110.88 $264,110.88 $264,110.88 $264,110.88 $264,110.88 $264,110.88 $264,110.88 $264,110.88 $264,110.88

MENOS IMPUESTOS 30% -$79,233.27 -$79,233.27 -$79,233.27 -$79,233.27 -$79,233.27 -$79,233.27 -$79,233.27 -$79,233.27 -$79,233.27 -$79,233.27 -$79,233.27 -$79,233.27

FLUJO DESPUES DE IMPUESTOS $184,877.62 $184,877.62 $184,877.62 $184,877.62 $184,877.62 $184,877.62 $184,877.62 $184,877.62 $184,877.62 $184,877.62 $184,877.62 $184,877.62

DEPRECIACIN $9,898.87 $9,898.87 $9,898.87 $9,898.87 $9,898.87 $9,898.87 $9,898.87 $9,898.87 $9,898.87 $9,898.87 $9,898.87 $9,898.87

INVERSIN TOTAL DEL PROYECTO $809,863.90

GASTOS DE MANTENIMIENTO $11,200.00 $11,200.00 $11,200.00 $11,200.00 $11,200.00 $11,200.00 $11,200.00 $11,200.00 $11,200.00 $11,200.00 $11,200.00 $11,200.00

FLUJO NETO -$1,187,863.90 $183,576.48 $183,576.48 $183,576.48 $183,576.48 $183,576.48 $183,576.48 $183,576.48 $183,576.48 $183,576.48 $183,576.48 $183,576.48 $183,576.48

FLUJO ACUMULADO -$1,187,863.90 -$1,004,287.42 -$820,710.93 -$637,134.45 -$453,557.96 -$269,981.48 -$86,404.99 $97,171.49 $280,747.98 $464,324.46 $647,900.95 $831,477.43 $1,015,053.92

Tabla 4.16 Resumen de la implementacin de la banda transportadora.


94

Conclusiones


95

Los objetivos se cumplieron dado que la propuesta de diseo de la

banda transportadora reduce considerablemente los tiempos de transporte

entre cada estacin, tabla 2.2, coloca al tanque en cada estacin en una

posicin en donde el operario puede manipularlo fcilmente reduciendo los

esfuerzos fsicos para poder realizar sus respectivos trabajos de estacin.

Con la implementacin de la banda transportadora en la lnea se observa en

el balance de la lnea un incremento de la produccin de tanques y como

consecuencia de ello un aumento de las utilidades de tal manera que la

inversin total de la banda se recupera en un mes, tabla 4.16.

Con los beneficios que ofrece la implementacin de la banda transportadora

en la lnea de produccin de tanques de aluminio, se demuestra a la

empresa la importancia de automatizar las dems lneas de produccin para

el aumento de produccin de tanques, tabla 4.13.

El diseo de la banda as como los sistemas que la conforman, la seleccin

de piezas, el control fueron basados en los conocimientos adquiridos durante

nuestra preparacin como ingenieros dejndonos como experiencia que con

la aplicacin de nuestros conocimientos podemos dar soluciones a las

empresas, tambin como es el desarrollo completo de un proyecto y que

aspectos se deben considerar para que este sea viable, y que papel

desempearemos en la industria.

Actualmente en cualquier lnea de proceso es de suma importancia la forma

en que los materiales son transportados para su transformacin en

productos, una buena opcin es la implementacin de bandas

transportadoras ya que con su correcta seleccin brinda grandes beneficios a


96

la lneas de produccin, reduciendo tiempos de transporte, eliminando

movimientos innecesarios, aumentando la fluidez de la produccin, permite el

control y monitoreo de cada estacin de la lnea, evita el deterioro y maltrato

del producto y sobre todo disminuye los accidentes de transportes tanto del

operario como en el transporte.


97

Glosario


98

Depreciacin - Se refiere a una reduccin en un periodo de tiempo

establecido del valor de una propiedad, planta o equipo. Esta depreciacin

puede derivarse de tres razones principales: el desgaste debido al uso, el

paso del tiempo, la obsolencia.

DI - Son las siglas que hacen referencia a las Entradas de tipo Digital (en

ingls Digital Inputs) del PLC.

DO - Son las siglas que hacen referencia a las Salidas de tipo Digital (en

ingles Digital Outputs) del PLC.

Electrovlvulas Vlvula cuya activacin o manipulacin es por medio de

impulsos elctricos a sus solenoides o bobinas elctricas para el cambio de

posicin.

Final de Carrera - Censor que funciona como interruptor ON/OFF, su

aplicacin principal es la de establecer lmites de movimientos mecnicos.

Flujo Acumulado - Utilidad neta que se obtiene por la produccin de un

producto o servicio.

Muelle - Resorte cuya funcin es la de volver a su estado inicial cualquier

dispositivo neumtico (vlvulas y cilindros) despus de un cambio de estado.

PLC - Son siglas que hacen referencia a un Controlador lgico programable

(en ingls Programmable Logic Controller).


99

Relacin de Reduccin 17:1 - Significa que por cada 17 revoluciones del

motor, el reductor dar 1 revolucin.

Sueldar - Sinnimo de soldar, termino tcnico utilizado en las industrias que

hace referencia a unir firmemente dos piezas o partes de una cosa,

generalmente de metal, mediante calor y una sustancia igual o semejante a

las que se pretende unir.

Vlvula 3/2 - Expresa la configuracin de una vlvula, la expresin 3/2 indica

que la vlvula tiene 3 vas y es de 2 posiciones.


100

Bibliografa


101

Libros:

[1] Manual De Fabricacin De Bandas Y Rodillos Transportadores

Pirelly, Willian

Editorial Mac Graw Hill

Impreso en Madrid (Espaa) 1992

[2] Neumtica E Hidrulica

Antonio Creus Sol .

Edit. Alfaomega.

Primera Edicin.

[3] Neumatica

SMC International Training.

Edit. Thomson Paraninfo.

Segunda Edicin.

Paginas de internet:

[4] http://es.wikipedia.org/wiki/Cinta_transportadora

[5] http://www.monografias.com/trabajos58/diseno-cintas

transportadoras/diseno-cintas-transportadoras.shtml

[6] www.google.com.com Bandas y rodillos transportadoras


102

Anexos


103

TABLA DE FUERZA DE EMPUJE DE UN PISTN DE SIMPLE EFECTO

Fuerza de empuje actuando el aire en toda el rea del pistn

Dimetro del

cilindro (mm)

rea del pistn (mm2)

Fuerza de empuje en Newton (N) a varias presiones (Bar)

1 5 7 10 6 28 2.8 14.1 19.8 28.3 8 50 5 25.1 35.2 50.2

10 79 7.9 39.3 55 78.5 12 113 11.3 56.5 79.1 113 14 154 15.4 76.9 107.7 153.9 16 201 20.1 100.5 140.7 201 20 314 31.4 157 219.8 314 25 491 49.1 245.3 343.4 490.6 32 804 80.4 401.9 562.7 803.8 40 1257 125.6 628 879.2 1256 50 1963 196.3 981.3 1373.8 1962.5 63 3117 311.6 1557.8 2181 3115.7 80 5027 502.4 2512 3516.8 5024

100 7854 785 3925 5495 7850 125 12272 1226.6 6132.8 8585.9 12265.6 160 20106 2009.6 10048 14067.2 20096 200 31416 3140 15700 21980 31400

Tesis_ PortadaTesis_Parte 1Tesis_Parte 2Tesis_Parte 3Tesis_Parte 4Tesis_Parte 5Tesis_Parte 6 FormatoTesis_Parte 7Tesis_Parte 8

presupuesto de faja

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